Cетевые технологий / CРМ Сетевые технологий / Локальные и глобальные сети. Частное соединение локальных и глобальных сетей

Соединение глобальной и локальной сетей – HomeWork.net.ua

Компьютерная сеть – это совокупность компьютеров и различных устройств, обеспечивающих информационный обмен между компьютерами в сети без использования каких-либо промежуточных носителей информации.

Локальные сети (от английского local – местный) – это сети, состоящие из близко расположенных компьютеров, чаще всего находящихся в одной комнате, в одном здании или в близко расположенных зданиях. Локальные компьютерные сети, охватывающие некое предприятие или фирму и объединяющие разнородные вычислительные ресурсы в единой среде, называют корпоративными (от английского corporate – корпоративный, общий). Примеры: банковская сеть, сеть учебного заведения.

Глобальные сети – Wide Area Networks (WAN) – объединяют территориально рассредоточенные компьютеры, которые могут находиться в различных городах и странах. Так как прокладка высококачественных линий связи на большие расстояния обходится очень дорого, в глобальных сетях часто используются уже существующие линии связи, изначально предназначенные совсем для других целей. Например, многие глобальные сети строятся на основе телефонных и телеграфных каналов общего назначения.

Так как в совокупности каждая из локальных сете, что существуют на данный момент и количество, которых постоянно увеличивается, является частью глобальной компьютерной сети. То есть именно из локальных сетей строится глобальная(мировая) паутина. Но для того, чтобы при получении, обработки и отправлении запроса сервер не перепутал адреса и в случайном порядке отправил ни туда куда надо, хотя и при нынешней ситуации это не редко случается, была создана специальная схема, а именно специальные протоколы адресов, типа Ip-адресса, DNS-сервер и доменные имена, которые и позволяют ориентироваться в огромной паутине Интернета.

IP – адрес

IP – адрес состоит из четырех блоков цифр, разделенных точками. Он может иметь такой вид: 84.42.63.1

Каждый блок может содержать число от 0 до 255. Благодаря такой организации можно получить свыше четырех миллиардов возможных адресов. Но так как некоторые адреса зарезервированы для специальных целей, а блоки конфигурируются в зависимости от типа сети, то фактическое количество возможных адресов немного меньше. И тем ни менее, его более чем достаточно для будущего расширения Интернет.

С понятием IP – адреса тесно связано понятие “хост”. Под хостом понимается любое устройство, использующее протокол TCP/IP для общения с другим оборудованием. Это может быть не только компьютер, но и маршрутизатор, концентратор и т.п. Все эти устройства, подключенные в сеть, обязаны иметь свой уникальный IP – адрес.

DNS – адрес

IP – адрес имеет числовой вид, так как его используют в своей работе компьютеры. Но он весьма сложен для запоминания, поэтому была разработана доменная система имен: DNS. DNS – адрес включает более удобные для пользователя буквенные сокращения, которые также разделяются точками на отдельные информационные блоки (домены). Например:

Если Вы вводите DNS – адрес, то он сначала направляется в так называемый сервер имен, который преобразует его в 32 – битный IP – адрес для машинного считывания.

Доменные имена

DNS – адрес обычно имеет три составляющие (хотя их может быть сколько угодно).

Доменная система имен имеет иерархическую структуру: домены верхнего уровня – домены второго уровня и так далее. Домены верхнего уровня бывают двух типов: географические (двухбуквенные – каждой стране свой код) и административные (трехбуквенные).

URL

URL (Uniform Resource Locator, унифицированный определитель ресурсов) – это адрес некоторой информации в Интернет. Он имеет следующий формат: тип ресурса://адрес узла/прочая информация.

Наиболее распространенными считаются следующие типы ресурсов:

ftp:// – ftp – сервер

http:// – адрес в WWW

То есть по сути такового понятия, как Интернет – не существует, а это огромная(глобальная) паутина локальных сетей, которые связаны между собой с помощью высокоскоростных каналов связи, а миллионы серверов по всему миру обрабатывая запросы, создают каркас глобальной сети.

У каждой страны существует свой вычислительный центр, национальный или коммерческий, который получая информацию из вне раздает ее свои клиентам(провайдерам), а те в свою очередь уже нам пользователем, и наоборот, когда мы пытаемся получить доступ к зарубежным ресурсам.

Поэтому оплачивая услуги Интернета у своего провайдера мы платим за доступ к другим компьютерам сети, за использование каналов связи, сетевого оборудования и по сути за работу тех людей, которые обеспечивают беспрерывный доступ к ресурсам сети.

homework.net.ua

Локальные и глобальные сети

Для классификации компьютерных сетей используются различные признаки, но чаще всего сети делят на типы по территориальному признаку, то есть по величине территории, которую покрывает сеть. И для этого есть веские причины, так как отличия технологий локальных и глобальных сетей очень значительны, несмотря на их постоянное сближение.

Особенности локальных, глобальных и городских сетей

К локальным сетям - Local Area Networks (LAN) - относят сети компьютеров, сосредоточенные на небольшой территории (обычно в радиусе не более 1-2 км). В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации. Из-за коротких расстояний в локальных сетях имеется возможность использования относительно дорогих высококачественных линий связи, которые позволяют, применяя простые методы передачи данных, достигать высоких скоростей обмена данными порядка 100 Мбит/с. В связи с этим услуги, предоставляемые локальными сетями, отличаются широким разнообразием и обычно предусматривают реализацию в режиме on-line.

Глобальные сети - Wide Area Networks (WAN) - объединяют территориально рассредоточенные компьютеры, которые могут находиться в различных городах и странах. Так как прокладка высококачественных линий связи на большие расстояния обходится очень дорого, в глобальных сетях часто используются уже существующие линии связи, изначально предназначенные совсем для других целей. Например, многие глобальные сети строятся на основе телефонных и телеграфных каналов общего назначения. Из-за низких скоростей таких линий связи в глобальных сетях (десятки килобит в секунду) набор предоставляемых услуг обычно ограничивается передачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с использованием электронной почты. Для устойчивой передачи дискретных данных по некачественным линиям связи применяются методы и оборудование, существенно отличающиеся от методов и оборудования, характерных для локальных сетей. Как правило, здесь применяются сложные процедуры контроля и восстановления данных, так как наиболее типичный режим передачи данных по территориальному каналу связи связан со значительными искажениями сигналов.

Городские сети (или сети мегаполисов) - Metropolitan Area Networks (MAN) - являются менее распространенным типом сетей. Эти сети появились сравнительно недавно. Они предназначены для обслуживания территории крупного города - мегаполиса. В то время как локальные сети наилучшим образом подходят для разделения ресурсов на коротких расстояниях и широковещательных передач, а глобальные сети обеспечивают работу на больших расстояниях, но с ограниченной скоростью и небогатым набором услуг, сети мегаполисов занимают некоторое промежуточное положение. Они используют цифровые магистральные линии связи, часто оптоволоконные, со скоростями от 45 Мбит/с, и предназначены для связи локальных сетей в масштабах города и соединения локальных сетей с глобальными. Эти сети первоначально были разработаны для передачи данных, но сейчас они поддерживают и такие услуги, как видеоконференции и интегральную передачу голоса и текста. Развитие технологии сетей мегаполисов осуществлялось местными телефонными компаниями. Исторически сложилось так, что местные телефонные компании всегда обладали слабыми техническими возможностями и из-за этого не могли привлечь крупных клиентов. Чтобы преодолеть свою отсталость и занять достойное место в мире локальных и глобальных сетей, местные предприятия связи занялись разработкой сетей на основе самых современных технологий, например технологии коммутации ячеек SMDS или АТМ. Сети мегаполисов являются общественными сетями, и поэтому их услуги обходятся дешевле, чем построение собственной (частной) сети в пределах города.

Отличия локальных сетей от глобальных

Рассмотрим основные отличия локальных сетей от глобальных более детально. Так как в последнее время эти отличия становятся все менее заметными, то будем считать, что в данном разделе мы рассматриваем сети конца 80-х годов, когда эти отличия проявлялись весьма отчетливо, а современные тенденции сближения технологий локальных и глобальных сетей будут рассмотрены в следующем разделе.

Протяженность, качество и способ прокладки линий связи. Класс локальных вычислительных сетей по определению отличается от класса глобальных сетей небольшим расстоянием между узлами сети. Это в принципе делает возможным использование в локальных сетях качественных линий связи: коаксиального кабеля, витой пары, оптоволоконного кабеля, которые не всегда доступны (из-за экономических ограничений) на больших расстояниях, свойственных глобальным сетям, В глобальных сетях часто применяются уже существующие линии связи (телеграфные или телефонные), а в локальных сетях они прокладываются заново.
Сложность методов передачи и оборудования. В условиях низкой надежности физических каналов в глобальных сетях требуются более сложные, чем в локальных сетях, методы передачи данных и соответствующее оборудование. Так, в глобальных сетях широко применяются модуляция, асинхронные методы, сложные методы контрольного суммирования, квитирование и повторные передачи искаженных кадров. С другой стороны, качественные линии связи в локальных сетях позволили упростить процедуры передачи данных за счет применения немодулированных сигналов и отказа от обязательного подтверждения получения пакета.
Скорость обмена данными. Одним из главных отличий локальных сетей от глобальных является наличие высокоскоростных каналов обмена данными между компьютерами, скорость которых (10,16и100 Мбит/с) сравнима со скоростями работы устройств и узлов компьютера - дисков, внутренних шин обмена данными и т. п. За счет этого у пользователя локальной сети, подключенного к удаленному разделяемому ресурсу (например, диску сервера), складывается впечатление, что он пользуется этим диском, как «своим». Для глобальных сетей типичны гораздо более низкие скорости передачи данных - 2400,9600,28800,33600 бит/с, 56 и 64 Кбит/с и только на магистральных каналах - до 2 Мбит/с.
Разнообразие услуг. Локальные сети предоставляют, как правило, широкий набор услуг - это различные виды услуг файловой службы, услуги печати, услуги службы передачи факсимильных сообщений, услуги баз данных, электронная почта и другие, в то время как глобальные сети в основном предоставляют почтовые услуги и иногда файловые услуги с ограниченными возможностями - передачу файлов из публичных архивов удаленных серверов без предварительного просмотра их содержания.

Оперативность выполнения запросов. Время прохождения пакета через локальную сеть обычно составляет несколько миллисекунд, время же его передачи через глобальную сеть может достигать нескольких секунд. Низкая скорость передачи данных в глобальных сетях затрудняет реализацию служб для режима on-line, который является обычным для локальных сетей.
Разделение каналов. В локальных сетях каналы связи используются, как правило, совместно сразу несколькими узлами сети, а в глобальных сетях - индивидуально.
Использование метода коммутации пакетов. Важной особенностью локальных сетей является неравномерное распределение нагрузки. Отношение пиковой нагрузки к средней может составлять 100:1 и даже выше. Такой трафик обычно называют пульсирующим. Из-за этой особенности трафика в локальных сетях для связи узлов применяется метод коммутации пакетов, который для пульсирующего трафика оказывается гораздо более эффективным, чем традиционный для глобальных сетей метод коммутации каналов. Эффективность метода коммутации пакетов состоит в том, что сеть в целом передает в единицу времени больше данных своих абонентов. В глобальных сетях метод коммутации пакетов также используется, но наряду с ним часто применяется и метод коммутации каналов, а также некоммутируемые каналы - как унаследованные технологии некомпьютерных сетей.
Масштабируемость. «Классические» локальные сети обладают плохой масштабируемостью из-за жесткости базовых топологий, определяющих способ подключения станций и длину линии. При использовании многих базовых топологий характеристики сети резко ухудшаются при достижении определенного предела по количеству узлов или протяженности линий связи. Глобальным же сетям присуща хорошая масштабируемость, так как они изначально разрабатывались в расчете на работу с произвольными топологиями.

Тенденция к сближению локальных и глобальных сетей

Если принять во внимание все перечисленные выше различия локальных и глобальных сетей, то становится понятным, почему так долго могли существовать раздельно два сообщества специалистов, занимающиеся этими двумя видами сетей. Но за последние годы ситуация резко изменилась.

Специалисты по локальным сетям, перед которыми встали задачи объединения нескольких локальных сетей, расположенных в разных, географически удаленных друг от друга пунктах, были вынуждены начать освоение чуждого для них мира глобальных сетей и телекоммуникаций. Тесная интеграция удаленных локальных сетей не позволяет рассматривать глобальные сети в виде «черного ящика», представляющего собой только инструмент транспортировки сообщений на большие расстояния. Поэтому все, что связано с глобальными связями и удаленным доступом, стало предметом повседневного интереса многих специалистов по локальным сетям.

С другой стороны, стремление повысить пропускную способность, скорость передачи данных, расширить набор и оперативность служб, другими словами, стремление улучшить качество предоставляемых услуг - все это заставило специалистов по глобальным сетям обратить пристальное внимание на технологии, используемые в локальных сетях.

Таким образом, в мире локальных и глобальных сетей явно наметилось движение навстречу друг другу, которое уже сегодня привело к значительному взаимопроникновению технологий локальных и глобальных сетей.

Одним из проявлений этого сближения является появление сетей масштаба большого города (MAN), занимающих промежуточное положение между локальными и глобальными сетями. При достаточно больших расстояниях между узлами они обладают качественными линиями связи и высокими скоростями обмена, даже более высокими, чем в классических локальных сетях. Как и в случае локальных сетей, при построении MAN уже существующие линии связи не используются, а прокладываются заново.

Сближение в методах передачи данных происходит на платформе оптической цифровой (немодулированной) передачи данных по оптоволоконным линиям связи. Из-за резкого улучшения качества каналов связи в глобальных сетях начали отказываться от сложных и избыточных процедур обеспечения корректности передачи данных. Примером могут служить сети frame relay. В этих сетях предполагается, что искажение бит происходит настолько редко, что ошибочный пакет просто уничтожается, а все проблемы, связанные с его потерей, решаются программами прикладного уровня, которые непосредственно не входят в состав сети frame relay.

За счет новых сетевых технологий и, соответственно, нового оборудования, рассчитанного на более качественные линии связи, скорости передачи данных в уже существующих коммерческих глобальных сетях нового поколения приближаются к традиционным скоростям локальных сетей (в сетях frame relay сейчас доступны скорости 2 Мбит/с), а в глобальных сетях АТМ и превосходят их, достигая 622 Мбит/с.

В результате службы для режима on-line становятся обычными и в глобальных сетях. Наиболее яркий пример - гипертекстовая информационная служба World Wide Web, ставшая основным поставщиком информации в сети Internet. Ее интерактивные возможности превзошли возможности многих аналогичных служб локальных сетей, так что разработчикам локальных сетей пришлось просто позаимствовать эту службу у глобальных сетей. Процесс переноса служб и технологий из глобальных сетей в локальные приобрел такой массовый характер, что появился даже специальный термин - intranet-технологии (intra - внутренний), обозначающий применение служб внешних (глобальных) сетей во внутренних - локальных.

Локальные сети перенимают у глобальных сетей и транспортные технологии. Все новые скоростные технологии (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, l00VG-AnyLAN) поддерживают работу по индивидуальным линиям связи наряду с традиционными для локальных сетей разделяемыми линиями. Для организации индивидуальных линий связи используется специальный тип коммуникационного оборудования - коммутаторы. Коммутаторы локальных сетей соединяются между собой по иерархической схеме, подобно тому, как это делается в телефонных сетях: имеются коммутаторы нижнего уровня, к которым непосредственно подключаются компьютеры сети, коммутаторы следующего уровня соединяют между собой коммутаторы нижнего уровня и т. д. Коммутаторы более высоких уровней обладают, как правило, большей производительностью и работают с более скоростными каналами, уплотняя данные нижних уровней. Коммутаторы поддерживают не только новые протоколы локальных сетей, но и традиционные - Ethernet и Token Ring.

В локальных сетях в последнее время уделяется такое же большое внимание методам обеспечения защиты информации от несанкционированного доступа, как и в глобальных сетях. Такое внимание обусловлено тем, что локальные сети перестали быть изолированными, чаще всего они имеют выход в «большой мир» через глобальные связи. При этом часто используются те же методы - шифрование данных, аутентификация пользователей, возведение защитных барьеров, предохраняющих от проникновения в сеть извне.

И наконец, появляются новые технологии, изначально предназначенные для обоих видов сетей. Наиболее ярким представителем нового поколения технологий является технология АТМ, которая может служить основой не только локальных и глобальных компьютерных сетей, но и телефонных сетей, а также широковещательных видеосетей, объединяя все существующие типы трафика в одной транспортной сети.

Выводы

Классифицируя сети по территориальному признаку, различают локальные (LAN), глобальные (WAN) и городские (MAN) сети.
LAN - сосредоточены на территории не более 1-2 км; построены с использованием дорогих высококачественных линий связи, которые позволяют, применяя простые методы передачи данных, достигать высоких скоростей обмена данными порядка 100 Мбит/с. Предоставляемые услуги отличаются широким разнообразием и обычно предусматривают реализацию в режиме on-line.
WAN - объединяют компьютеры, рассредоточенные на расстоянии сотен и тысяч километров. Часто используются уже существующие не очень качественные линии связи. Более низкие, чем в локальных сетях, скорости передачи данных (десятки килобит в секунду) ограничивают набор предоставляемых услуг передачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с использованием электронной почты. Для устойчивой передачи дискретных данных применяются более сложные методы и оборудование, чем в локальных сетях.
MAN - занимают промежуточное положение между локальными и глобальными сетями.

studfiles.net

Локальные сети

Локальная сеть используется организацией для соединения набора компьютеров, которые ей принадлежат.

Обычно, основное назначение этих компьютеров заключается в разделении ресурсов (как файлов, так и аппаратной перефирии) и для облегчения обмена информацией между сотрудниками.

Иногда сети также используются для повышения скорости вычислений (перекладыванием задач на другие узлы) и чтобы позволить некоторым узлам быть для других запасными в случае их повреждения.

Узлы

Система коммуникаций

Рис.6. Сеть с шинной организацией

Примеры и организация.

В первой половине 1970-х локальная сеть Ethernet была разработана Xerox.

В то время как имена глобальных сетей ARPANET, BITNET, и т.д. происходят от конкретных сетей, имена локальных сетей – это обычно имена производителей.

Есть одна ARPANET, одна BITNET, и одна UUCP сеть, каждая компания может установить свою собственную Ethernet, Token Ring или SNA сеть.

В отличие от глобальных сетей, Еthernet организована с использованием шинной структуры, т.е. сообщение между узлами имеет место посредством единственного механизма, к которому все узлы подключены; см. рис. 6.

Шинная организация стала повсеместной для локальных сетей, хотя могут быть различия в том как выглядит механизм или как он используется.

Устройство Ethernet разрешает передачу только одного сообщения в каждый момент времени.

Другие разработки, такие как Token Ring (разработанный в лаборатории Цюрих IBM), допускает пространственное использование, которое означает, что несколько сообщений могут передаваться через механизм коммуникации одновременно.

Шинная организация требует немного аппаратуры и поэтому дешевая, но имеет тот недостаток, что эта организация плохо масштабируется. Это означает, что существует очень жесткий потолок числа узлов, которые могут быть соединены одной шиной.

Большие компании со многими компьютерами должны соединять их несколькими шинами, и использовать мосты для соединения шин друг с другом, создавая иерархию всей сети организации.

Не все локальные сети используют шинную организацию.

IBM разработала точка-точка сетевой продукт называемый SNA, чтобы позволить покупателям соединять их разнообразные продукты IBM.

Разработка SNA усложнялась требованием ее совместимости с почти каждым сетевым продуктом, уже предлагаемым IBM.

Алгоритмические проблемы.

Внедрение локальных сетей требует решения некоторых, но не всех, проблем, рассмотренных в предыдущем подразделе по глобальным сетям.

Надежный обмен данными не такая большая проблема, потому что шины обычно очень надежны и быстры.

Проблема маршрутизации не встает в шинных сетях, потому что каждое назначение может быть адресовано прямо по сети. В кольцевых сетях все сообщения обычно посылаются в одном направлении вдоль кольца и удаляются либо получателем, либо отправителем, что также делает проблему маршрутизации исчерпанной.

В шине нет перегрузки благодаря тому, что каждое сообщение принимается (берется с шины) немедленно после его отправки, но все равно необходимо ограничивать нагрузку от сообщений, ожидающих в узлах выхода на шину.

Раз сообщения не сохраняются в промежуточных вершинах, то и не возникает тупика типа сохрани-и-передай.

Нет необходимости в механизмах безопасности помимо той обычной защиты, предлагаемой операционной системой, если компьютерами владеет одна компания, которая доверяет своим сотрудникам.

Использование локальных сетей для распределенного выполнения прикладных программ (набора процессов, распространенных по узлам сети) требует решения следующих проблем распределенного управления:

Широковещание и синхронизация.

Если информация должна быть доступна всем процессам, или все процессы должны ждать выполнения некоторого глобального условия, необходимо иметь схему передачи сообщений, которая каким-либо образом «дозванивается» до всех процессов.

Выборность.

Некоторые задачи должны быть осуществлены точно одним процессом из множества, например, генерирование вывода или инициализация структуры данных. Если, как иногда желательно или необходимо, нет процесса предназначенного для этого заранее, то распределенный алгоритм должен выбрать одни из процессов для выполнения задачи.

Обнаружение завершения.

Не всегда есть возможность для процессов в распределенной системе замечать напрямую, что распределенные вычисления, в которые они вовлечены, завершены. Поэтому обнаружение завершения вычислений необходимо для того, чтобы сделать вычисляемые результаты окончательными.

Распределение ресурсов.

Узел может потребовать доступ к некоторым ресурсам, которые доступны, где-либо в сети, но не знает, где этот ресурс находится.

Поддержка таблицы, которая показывает местоположение каждого ресурса не всегда адекватна, потому что число потенциальных ресурсов может быть слишком большим для этого, или ресурсы могут мигрировать от одного узла к другому. В этом случае, запрашивающий узел может опрашивать все или некоторые узлы на предмет доступности ресурса, например, используя широковещательный механизм.

Алгоритмы для этой проблемы могут базироваться на волновых механизмах.

Взаимное исключение.

Проблема взаимного исключения встает, если процессы могут полагаться на общий ресурс, который может быть использован только одним ресурсом в каждый момент времени. Таким ресурсом может быть принтер или файл, который должен быть перезаписан. Распределенному алгоритму в этом случае необходимо определить, если требуют процессы доступа одновременно, какому из них разрешить использовать ресурс первым. Также удостовериться в том, что следующий процесс начнет использовать ресурс, только после того, как предыдущий процесс закончит его использовать.

Обнаружение тупиков и их разрешение.

Если процессы должны ждать друг друга (как в случае, если они разделяют ресурсы, и также, если их вычисления полагаются на данные, обеспечиваемые другими процессами), может возникнуть циклическое ожидание, при котором не будет возможно дальнейших вычислений. Эти тупиковые ситуации должны определяться и правильные действия должны предприниматься для того, чтобы перезапустить или продолжить вычисления.

Распределенная поддержка файлов.

Когда узлы помещают запросы на чтение и запись удаленного файла, эти запросы, могут обрабатываться в произвольном порядке, и отсюда должна быть предусмотрена мера для уверенности в том, что каждый узел наблюдает целостный вид файла или файлов. Обычно это производится временным штампованием запросов, также как и информации в файлах и упорядочивание входящих запросов по их временным отметкам.

studfiles.net

Способы соединения между собой локальных и глобальных вычислительных сетей

В глобальных сетях связь между ЛВС осуществляется посредством мостов. Мосты – представляют собой программно-аппаратные комплексы, которые соединяют ЛВС между собой, а также ЛВС и удаленные рабочие станции (РС), позволяя им взаимодействовать друг с другом для расширения возможностей сбора и обмена информацией. Мост обычно определяется как соединение между двумя сетями, которые используют одинаковый протокол взаимодействия, одинаковый тип среды передачи и одинаковую структуру адресации.

Локальный мост передает данные между сетями, которые расположены в пределах ограничений кабеля по расстоянию. Локальные мосты применяются в следующих случаях:

- для разделения больших сетей на две и более подсетей с целью увеличения быстродействия и уменьшения стоимости линий связи. Например, в одной организации различные отделы разделяют одну и ту же сеть. Т.к. большие сети медленнее малых, то есть возможность выделить в небольшие подсети компактно расположенные отделы (рис. 11.1). Используя локальный мост, отделы могут продолжать разделять данные таким образом, как если бы они работали в одной сети, приобретая при этом быстродействие и гибкость, присущие малой сети;

- с помощью локального моста можно расширить физические возможности сети. Если сеть Netware имеет максимально допустимое число узлов, поддерживаемое её аппаратной схемой адресации и есть необходимость в добавлении ещё нескольких узлов, то для расширения такой сети используется мост. При этом включение в сеть дополнительного файлового сервера необязательно;

- объединение сетей в интерсеть. Чтобы пользователи каждой сети могли получить доступ к информации других сетей, необходимо связать эти сети, образуя интерсеть

Удаленные мосты применяются, когда расстояние не позволяет соединять сети посредством кабеля.

Например, соединение сети в разных городах поставит перед необходимостью в использовании удаленного моста, так как ограничение по длине кабеля для локального моста будет превышено.

Удаленный мост использует промежуточную среду передачи (телефонные линии) для соединения с удаленной сетью или удаленными РС. При связи сети с удаленной сетью необходимо установить мост на каждом конце соединения, а при связи сети с удаленной РС – мост требуется только на сети.

Выбор модемов для организации удаленного взаимодействия должен определяться характеристиками и типом каналов связи, а также требованиями к возможностям модемов и их стоимости.

Важнейшей задачей сетевого уровня является маршрутизация – передача пакетов между двумя конечными узлами в составной сети.

Задачу выбора маршрута из нескольких возможных решают маршрутизаторы, а также конечные узлы. Маршрут выбирается на основании имеющейся у этих устройств информации о текущей конфигурации сети, а также на основании указанного критерия выбора маршрута. Обычно в качестве критерия выступает задержка прохождения маршрута отдельным пакетом или средняя пропускная способность маршрута для последовательности пакетов. Часто также используется весьма простой критерий, учитывающий только количество пройденных в маршруте промежуточных маршрутизаторов (хопов).

Чтобы по адресу сети назначения можно было бы выбрать рациональный маршрут дальнейшего следования пакета, каждый конечный узел и маршрутизатор анализируют специальную информационную структуру, которая называется таблицей маршрутизации.

Когда на маршрутизатор поступает новый пакет, номер сети назначения, извлеченный из поступившего кадра, последовательно сравнивается с номерами сетей из каждой строки таблицы. Строка с совпавшим номером сети указывает, на какой ближайший маршрутизатор следует направить пакет.

На практике число записей в таблице маршрутизации стараются уменьшить за счет использования специальной записи – «маршрутизатор по умолчанию» (default). В таблицах маршрутизаторов, находящихся на периферии составной сети, достаточно записать номера сетей, непосредственно подсоединенных к данному маршрутизатору или расположенных поблизости, на тупиковых маршрутах. Обо всех же остальных сетях можно сделать в таблице единственную запись, указывающую на маршрутизатор, через который пролегает путь ко всем этим сетям. Такой маршрутизатор называется маршрутизатором по умолчанию, а вместо номера сети в соответствующей строке помещается особая запись, например, default.

Задачу маршрутизации решают не только промежуточные узлы — маршрутизаторы, но и конечные узлы — компьютеры. Средства сетевого уровня, установленные на конечном узле, при обработке пакета должны, прежде всего, определить, направляется ли он в другую сеть или адресован какому-нибудь узлу данной сети. Если номер сети назначения совпадает с номером данной сети, то для данного пакета не требуется решать задачу маршрутизации. Если же номера сетей отправления и назначения не совпадают, то маршрутизация нужна. Таблицы маршрутизации конечных узлов полностью аналогичны таблицам маршрутизации, хранящимся на маршрутизаторах.

Конечные узлы в еще большей степени, чем маршрутизаторы, пользуются приемом маршрутизации по умолчанию. Хотя они также в общем случае имеют в своем распоряжении таблицу маршрутизации, ее объем обычно незначителен, что объясняется периферийным расположением всех конечных узлов. Конечный узел часто вообще работает без таблицы маршрутизации, имея только сведения об адресе маршрутизатора по умолчанию. При наличии одного маршрутизатора в локальной сети этот вариант — единственно возможный для всех конечных узлов. Но даже при наличии нескольких маршрутизаторов в локальной сети, когда перед конечным узлом стоит проблема их выбора, задание маршрута по умолчанию часто используется в компьютерах для сокращения объема их таблицы маршрутизации.

Еще одним отличием работы маршрутизатора и конечного узла при выборе маршрута является способ построения таблицы маршрутизации. Если маршрутизаторы обычно автоматически создают таблицы маршрутизации, обмениваясь служебной информацией, то для конечных узлов таблицы маршрутизации часто создаются вручную администраторами и хранятся в виде постоянных файлов на дисках.

Лекция 12 Основы теории интернет

12.1 Сетевые протоколы

12.2 Система IP-адресации

12.3 Сервисы, предоставляемые сетевыми технологиями

Сетевые протоколы

Для единого представления данных в сетях с неоднородными устройствами и программным обеспечением международная организация по стандартам ISO (International Standardization Organization) разработала базовую модель связи открытых систем OSI (Open System Interconnection). Эта модель описывает правила и процедуры передачи данных в различных сетевых средах при организации сеанса связи. Основными элементами модели являются уровни, прикладные процессы и физические средства соединения. На рисунке 12.1 представлена структура базовой модели. Каждый уровень модели OSI выполняет определенную задачу в процессе передачи данных по сети. Базовая модель является основой для разработки сетевых протоколов. OSI разделяет коммуникационные функции в сети на семь уровней, каждый из которых

Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, не касаясь приложений конечных пользователей. Приложения реализуют свои собственные протоколы взаимодействия, обращаясь к системным средствам. Если приложение может взять на себя функции некоторых верхних уровней модели OSI, то для обмена данными оно обращается напрямую к системным средствам, выполняющим функции оставшихся нижних уровней модели OSI.

Каждый уровень компьютера-отправителя взаимодействует с таким же уровнем компьютера-получателя, как будто он связан напрямую. Такая связь называется логической или виртуальной связью. В действительности взаимодействие осуществляется между смежными уровнями одного компьютера. Итак, информация на компьютере-отправителе должна пройти через все уровни. Затем она передается по физической среде до компьютера-получателя и опять проходит сквозь все слои, пока не доходит до того же уровня, с которого она была послана на компьютере-отправителе. В горизонтальной модели двум программам требуется общий протокол для обмена данными. В вертикальной модели соседние уровни обмениваются данными с использованием интерфейсов прикладных программ API (Application Programming Interface).

Перед подачей в сеть данные разбиваются на пакеты. Пакет (packet) – это единица информации, передаваемая между станциями сети. При отправке данных пакет проходит последовательно через все уровни программного обеспечения. На каждом уровне к пакету добавляется управляющая информация данного уровня (заголовок), которая необходима для успешной передачи данных по сети. На принимающей стороне пакет проходит через все уровни в обратном порядке. На каждом уровне протокол этого уровня читает информацию пакета, затем удаляет информацию, добавленную к пакету на этом же уровне отправляющей стороной, и передает пакет следующему уровню. Когда пакет дойдет до Прикладного уровня, вся управляющая информация будет удалена из пакета, и данные примут свой первоначальный вид.

Каждый уровень обеспечивает сервис для вышестоящего уровня, запрашивая в свою очередь, сервис у нижестоящего уровня. Верхние уровни запрашивают сервис почти одинаково: как правило, это требование маршрутизации каких-то данных из одной сети в другую. Практическая реализация принципов адресации данных возложена на нижние уровни.

Прикладной уровень обеспечивает прикладным процессам средства доступа к области взаимодействия, является верхним (седьмым) уровнем и непосредственно примыкает к прикладным процессам. В действительности прикладной уровень – это набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые Web-страницы, а также организуют свою совместную работу, например, с помощью протокола электронной почты. Специальные элементы прикладного сервиса обеспечивают сервис для конкретных прикладных программ, таких как программы пересылки файлов и эмуляции терминалов.

Уровень представления данных или представительский уровень представляет данные, передаваемые между прикладными процессами, в нужной форме данные. Этот уровень обеспечивает то, что информация, передаваемая прикладным уровнем, будет понятна прикладному уровню в другой системе. В случаях необходимости уровень представления в момент передачи информации выполняет преобразование форматов данных в некоторый общий формат представления, а в момент приема, соответственно, выполняет обратное преобразование. Таким образом, прикладные уровни могут преодолеть, например, синтаксические различия в представлении данных. Такая ситуация может возникнуть в ЛВС с неоднотипными компьютерами (IBM PC и Macintosh), которым необходимо обмениваться данными.

Сеансовый уровень – это уровень, определяющий процедуру проведения сеансов между пользователями или прикладными процессами. Сеансовый уровень обеспечивает управление диалогом для того, чтобы фиксировать, какая из сторон является активной в настоящий момент, а также предоставляет средства синхронизации. Последние позволяют вставлять контрольные точки в длинные передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к последней контрольной точке, вместо того чтобы начинать все сначала. На практике немногие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется.

Сеансовый уровень управляет передачей информации между прикладными процессами, координирует прием, передачу и выдачу одного сеанса связи. Кроме того, сеансовый уровень содержит дополнительно функции управления паролями, управления диалогом, синхронизации и отмены связи в сеансе передачи после сбоя вследствие ошибок в нижерасположенных уровнях. Функции этого уровня состоят в координации связи между двумя прикладными программами, работающими на разных рабочих станциях.

Транспортный уровень предназначен для передачи пакетов через коммуникационную сеть. На транспортном уровне пакеты разбиваются на блоки. На пути от отправителя к получателю пакеты могут быть искажены или утеряны. Хотя некоторые приложения имеют собственные средства обработки ошибок, существуют и такие, которые предпочитают сразу иметь дело с надежным соединением. Работа транспортного уровня заключается в том, чтобы обеспечить приложениям или верхним уровням модели (прикладному и сеансовому) передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется.

Сетевой уровень обеспечивает прокладку каналов, соединяющих абонентские и административные системы через коммуникационную сеть, выбор маршрута наиболее быстрого и надежного пути. Сетевой уровень устанавливает связь в вычислительной сети между двумя системами и обеспечивает прокладку виртуальных каналов между ними. Виртуальный или логический канал – это такое функционирование компонентов сети, которое создает взаимодействующим компонентам иллюзию прокладки между ними нужного тракта. Кроме этого, сетевой уровень сообщает транспортному уровню о появляющихся ошибках. Сообщения сетевого уровня принято называть пакетами (packet). В них помещаются фрагменты данных. Сетевой уровень отвечает за их адресацию и доставку.

Единицей информации канального уровня являются кадры (frame). Кадры – это логически организованная структура, в которую можно помещать данные. Задача канального уровня передавать кадры от сетевого уровня к физическому уровню. На физическом уровне просто пересылаются биты. При этом не учитывается, что в некоторых сетях, в которых линии связи используются попеременно несколькими парами взаимодействующих компьютеров, физическая среда передачи может быть занята. Поэтому одной из задач канального уровня является проверка доступности среды передачи. Другой задачей канального уровня является реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок. Канальный уровень обеспечивает корректность передачи каждого кадра, помещая специальную последовательность бит, в начало и конец каждого кадра, чтобы отметить его, а также вычисляет контрольную сумму, суммируя все байты кадра определенным способом и добавляя контрольную сумму к кадру. Когда кадр приходит, получатель снова вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с контрольной суммой из кадра. Если они совпадают, кадр считается правильным и принимается. Если же контрольные суммы не совпадают, то фиксируется ошибка.

Задача канального уровня — брать пакеты, поступающие с сетевого уровня и готовить их к передаче, укладывая в кадр соответствующего размера. Этот уровень обязан определить, где начинается и где заканчивается блок, а также обнаруживать ошибки передачи.

Физический уровень предназначен для сопряжения с физическими средствами соединения. Физические средства соединения – это совокупность физической среды, аппаратных и программных средств, обеспечивающая передачу сигналов между системами. Физическая среда – это материальная субстанция, через которую осуществляется передача сигналов. Физическая среда является основой, на которой строятся физические средства соединения. В качестве физической среды широко используются эфир, металлы, оптическое стекло и кварц.

12.2 Система IP-адресации

Каждый компьютер в сетях TCP/IP имеет адреса трех уровней: физический (MAC-адрес), сетевой (IP-адрес) и символьный (DNS-имя).

Физический, или локальный адрес узла, определяемый технологией, с помощью которой построена сеть, в которую входит узел. Для узлов, входящих в локальные сети — это МАС-адрес сетевого адаптера или порта маршрутизатора, например, 11-А0-17-3D-BC-01. Эти адреса назначаются производителями оборудования и являются уникальными адресами, так как управляются централизовано. Для всех существующих технологий локальных сетей МАС- адрес имеет формат шести байтов: старшие три байта – идентификатор фирмы производителя, а младшие три байта назначаются уникальным образом самим производителем.

Сетевой, или IP-адрес, состоящий из четырех байт, например, 109.26.17.100. Этот адрес используется на сетевом уровне. Он назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов. IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Номер сети может быть выбран администратором произвольно, либо назначен по рекомендации специального подразделения Internet (Network Information Center, NIC), если сеть должна работать как составная часть Internet. Обычно провайдеры услуг Internet получают диапазоны адресов у подразделений NIC, а затем распределяют их между своими абонентами. Номер узла в протоколе IP назначается независимо от локального адреса узла. Деление IP-адреса на поле номера сети и номера узла — гибкое, и граница между этими полями может устанавливаться произвольно. Узел может входить в несколько IP-сетей. В этом случае узел должен иметь несколько IP-адресов, по числу сетевых связей. IP-адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединение.

Символьный адрес, или DNS-имя, например, SERV1.IBM.COM. Этот адрес назначается администратором и состоит из нескольких частей, например, имени машины, имени организации, имени домена. Такой адрес используется на прикладном уровне, например, в протоколах FTP или telnet.

lektsia.com

Локальные и глобальные сети

Особенности локальных, глобальных и городских сетей

studfiles.net

4. Локальные и глобальные сети

Создание компьютерных сетей вызвано практической потребностью пользователей удаленных друг от друга компьютеров в одной и той же информации. Сети предоставляют пользователям возможность не только быстрого обмена информацией, но и совместной работы на принтерах и других периферийных устройствах, и даже одновременной обработки документов.

Классификация компьютерных сетей

Два компьютера можно соединить друг с другом через стандартные компьютерные порты, без каких либо сетевых адаптеров. Для передачи информации по такому соединению требуются только специальные программы, которые обычно входят в состав операционных систем.

Такое соединение двух компьютеров называют псевдосетью.

Реальные сети можно классифицировать по разным признакам:

Территориальная распространённость (локальные, глобальные сети).
Принадлежность (семейные сети, домовые сети, сети организаций, предприятий, ведомств, региональные сети, государственные сети, международные сети).
Скорость передачи информации (низкоскоростные — до 10 Мбит/с, среднескоростные — до 100 Мбит/с, высокоскоростные — свыше 100 Мбит/с).
Канал передачи информации (проводные: коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно, телефонная линия, бытовая электросеть; беспроводные: передача в диапазоне радиоволн или инфракрасном диапазоне).
Топология (общая шина, звезда, дерево, кольцо, ячеистая сеть).

Рассмотрим подробнее эти классификации.

Территориальная распространённость

Локальные вычислительные сети (ЛВС, LAN — Local Area Network).
Глобальные вычислительные сети (ГВС, WAN — Wide Area Network).

Локальная сеть объединяет компьютеры (и другие устройства, например, принтеры, факсы, накопители информации) на небольшой территории.

Небольшая территория позволяет прокладывать дорогие кабельные каналы связи, обладающие высокой скоростью передачи информации: кабели “витая пара” (скорости передачи по разным стандартам: Ethernet — 10 Мбит/с, Fast Ethernet — 100 Мбит/с, Gigabit Ethernet —1000 Мбит/с), оптоволоконные кабели (скорость передачи в стандарте 10G Ethernet достигает значения в 10 Гбит/с).

Локальная сеть может быть расположена внутри одной комнаты или покрывать расстояние несколько десятков километров.

Глобальная сеть охватывает значительные географические территории и связывает между собой компьютеры и сети компьютеров, расположенные в разных городах и странах.

Прокладка дорогих скоростных каналов связи не всегда экономически оправдана, особенно на больших расстояниях. Для связи между компьютерами часто используют телефонные линии (56 килобит в секунду) и спутниковую радиосвязь (до 5 мегабит в секунду).

Обычной является ситуация, когда локальная сеть входит в состав глобальной. В этом смысле граница между локальными и глобальными сетями довольно условна.

Принадлежность

Семейные сети, домовые сети, сети организаций, предприятий, ведомств, региональные сети, государственные сети, международные сети.

Скорость передачи информации

Низкоскоростные (до 10 Мбит/с).
Среднескоростные (до 100 Мбит/с).
Высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с).

В качестве быстродействия сети указывают скорость передачи данных по каналам связи и измеряют её в килобитах в секунду (1 Кбит/с = 1000 бит/с) и более крупных единицах: мегабитах в секунду (1 Мбит/с = 1000 Кбит/с), гигабитах в секунду (1 Гбит/с = 1000 Мбит/с) и даже в терабитах в секунду (1 Тбит/с = 1000 Гбит/с).

Реальная скорость передачи данных по сети всегда ниже скорости канала связи и зависит, как от протокола сети (правил передачи данных), так и от интенсивности работы пользователей в текущий момент.

Так в сетях работающих по протоколу Ethernet сообщения передаются небольшими порциями (пакетами) по общей для всех рабочих станций разделяемой среде. Передачу пакета можно начать лишь тогда, когда среда свободна, значит, чем больше желающих начать работу, тем больше времени уходит на ожидание паузы в сети у каждого передатчика.

Пакет, кроме собственно фрагмента данных, содержит служебную информацию: начальную преамбулу (для синхронизации передатчика и приёмника) адрес отправителя и адрес получателя, длину пакета, контрольную сумму (для проверки целостности данных).

Кроме того, приёмник посылает передатчику квитанцию о благополучном приёме, а испорченные пакеты приходится передавать заново.

В силу этих причин реальная скорость передачи данных (например, компьютерного файла) существенно ниже скорости работы канала связи.

Канал передачи информации

Проводные (передача по коаксиальному кабелю, витой паре, оптоволоконному кабелю, телефонным проводам, проводам бытовых электросетей).

Телефонная сеть . Скорость передачи данных зависит от типа модема, качества телефонной линии от телефонной розетки пользователя до узла АТС (Автоматической Телефонной Станции) и от типа самой АТС. Обычно, скорость передачи находится в пределах от 14 Кбит/с до 56 Кбит/c.

Коаксиальный кабель устроен так же, как телевизионный кабель: в центре — медная жила, затем изоляция, затем металлическая оплётка, наконец — внешний слой изоляции. Коаксиальный кабель обеспечивает скорость передачи данных в 10 Мбит/сек (стандарт Ethernet).

Витая пара представляет собой от 2 до 4 пар проводов в изоляции, свитых между собой для уменьшения помех и помещённых в общую изоляционную оболочку. Витая пара обеспечивает скорость передачи данных до 1 000 Мбит/сек (стандарт Gigabit Ethernet).

Оптоволоконный кабель похож на коаксиальный кабель, только вместо центрального медного провода здесь используется тонкое (диаметром порядка 1–10 мкм) стекловолокно, а вместо внутренней изоляции — стеклянная или пластиковая оболочка, не позволяющая свету выходить за пределы стекловолокна.

Информация по оптоволоконному кабелю передается не электрическим сигналом, а световым. Главный его элемент — прозрачное стекловолокно, по которому свет проходит на огромные расстояния (до десятков километров) с незначительным ослаблением. Скорость передачи данных по оптоволоконному кабелю в стандарте 10G Ethernet составляет 10 Гбит/с, но может быть и больше.

Металлическая оплетка кабеля обычно отсутствует, так как экранирование от внешних электромагнитных помех здесь не требуется, однако иногда её всё-таки применяют для механической защиты от окружающей среды.

Обычная бытовая электрическая сеть может быть использована для организации компьютерной локальной сети. Для передачи данных применяют специальные устройства (например, устройства стандарта HomePlug):

Основные достоинства такой локальной сети: нет необходимости в проводке специальных сетевых коммуникаций, компьютеры не “привязаны” к сетевым разъёмам, их можно разместить в любом месте, где есть розетка электропитания.

Скорость передачи данных для устройств HomePlug составляет от 14 Мбит/с (для HomePlug 1.0) до 200 Мбит/с (для HomePlug AV). Дальность — до 10 км.

Спутниковый радиоканал связи обеспечивает передачу данных со скоростью до 5 Мбит/с.

Среди беспроводных сетей в последнее время популярны технологии Wi-Fi и BlueTooth.

Технология Wi-Fi (от Wireless Fidelity, дословно переводится как беспроводная точность воспроизведения). Передача данных по радиоканалу на частоте около 2,4 ГГц. Скорость передачи данных составляет от 10 до 50 Мбит/с. Зона покрытия каждого узла Wi-Fi-сети составляет около 100-150 метров в помещении и до 500 метров (иногда больше) на открытом пространстве.

Чтобы пользователь оказался в сети Wi-Fi, ему достаточно просто попасть в радиус её действия. Все настройки производятся автоматически. Сегодня существует множество устройств, поддерживающих Wi-Fi. Прежде всего — ноутбуки и карманные компьютеры (КПК).

Технология Bluetooth (дословно с английского — “синий зуб”). Обеспечивает низкое по стоимости и энергопотреблению, надежное, защищённое сетевое соединение для передачи данных со скоростью до 1 Мбита/с, в радиусе 10 метров (появляются устройства, работающие на расстоянии до 100 метров). Работа ведётся на радиочастоте около 2,45 ГГц. Сегодня эта технология популярна для создания локальных сетей в пределах дома, офиса, а также для беспроводной коммуникации различных электронных устройств (например, компьютера с клавиатурой, мышью, принтером, цифровой камерой, мобильным телефоном, МР3-плеером, и даже микроволновой печью и холодильником).

Информационная защищённость соединения обеспечивается специальным шифрованием передачи. “Понять” друг друга могут только те устройства, которые настроены на один и тот же шаблон связи, посторонние приборы воспримут переданную информацию как обычный шум.

Локальные компьютерные сети.

Локальная сеть объединяет компьютеры, установленные в одном помещении (например, школьный компьютерный класс, состоящий из 8—12 компьютеров) или в одном здании (например, в здании школы могут быть объединены в локальную сеть несколько десятков компьютеров, установленных в различных предметных кабинетах).

В небольших локальных сетях все компьютеры обычно равноправны, т. е. пользователи самостоятельно решают, какие ресурсы своего компьютера (диски, каталоги, файлы) сделать общедоступными по сети. Такие сети называются одноранговыми.

Если к локальной сети подключено более десяти компьютеров, то одноранговая сеть может оказаться недостаточно производительной. Для увеличения производительности, а также в целях обеспечения большей надежности при хранении информации в сети некоторые компьютеры специально выделяются для хранения файлов или программ-приложений. Такие компьютеры называются серверами, а локальная сеть — сетью на основе серверов. Каждый компьютер, подключенный к локальной сети, должен иметь специальную плату (сетевой адаптер). Между собой компьютеры (сетевые адаптеры) соединяются с помощью кабелей.

Топология ЛВС

Топология ЛВС — способ соединения компьютеров сети.

Популярные топологии: общая шина, звезда, дерево, кольцо, ячеистая.

Общая шина

Ниже показан пример соединения компьютеров по схеме общая шина. При таком соединении все рабочие станции и сервер подсоединяются к общему кабелю.

Рабочие станции обмениваются данными друг с другом, сервер оказывает дополнительные услуги: предлагает место на своём жёстком диске, принтеры, сканеры, факсы, другие подключённые к нему устройства, организует различные сетевые службы (почта, файловые архивы, тематические страницы, доски объявлений, новостные группы, форумы, чаты, конференции…).

По протоколу Ethernet сигнал от одного сетевого узла (рабочей станции или сервера) передаётся по общему кабелю, и его “слышат” все другие узлы. Передачу узел начинает лишь тогда, когда в сети “тихо” — мешать чужой передаче запрещено.

Сеть с такой организацией называется Ethernet-сетью с разделяемой средой (разделяемой средой здесь является общий кабель).

Чтобы один узел не занял сеть надолго, информация передаётся небольшими порциями (пакетами). После передачи пакета узел делает паузу, и ей может воспользоваться другой сетевой участник для начала своей передачи.

Сервер может и отсутствовать — он не управляет работой сети, но полезен, так как предлагает пользователям дополнительные услуги.

Сети, имеющие топологию общая шина, требуют небольшого количества кабеля, но труднее поддаются диагностике и ремонту по сравнению с сетями, построенными по схеме звезда.

Звезда

На рисунке показан пример построения Ethernet-сети по схеме звезда. Все рабочие станции сети и сервер подсоединяются к портам (разъёмам) специального устройства под названием хаб (от английского hub — концентратор).

Поступающий на порт хаба пакет транслируется на все остальные его порты, поэтому сеть с хабом тоже является сетью с разделяемой средой, как и сеть с общей шиной (разделяемая среда состоит из сегментов кабеля, соединённых хабом).

Сети с топологией звезда надёжны, ведь разрыв кабеля на отдельном узле никак не влияет на работу остальной части сети.

Дерево

Дерево — иерархическое соединение узлов, исходящее из общего узла-корня. Между двумя любыми узлами существует только один маршрут.

Пример Ethernet-сети с иерархической структурой показан на рисунке. Корневой хаб объединяет подсети подразделений одного предприятия:

Иерархическая сеть, построенная на хабах, по-прежнему остаётся сетью с одной разделяемой средой и принцип её работы такой же, как у сети с общей шиной: пакет от одного узла транслируется на все остальные узлы этой сети.

Когда среду разделяют много пользователей, дождаться “тишины” для начала передачи может оказаться сложно. Поэтому, для больших сетей вместо хаба используют другое устройство — коммутатор.

Коммутатор, как и хаб соединяет узлы сети своими портами. Но в отличие от хаба устройство наделено “интеллектом” (программным обеспечением): коммутатор передаёт данные только в тот порт, на котором расположен получатель.

Таким образом, коммутатор делит сеть на отдельные разделяемые среды, повышая скорость работы сети в целом.

На рисунке показан вариант сети предприятия. В ней корневой хаб заменён коммутатором. Теперь каждое подразделение имеет свою разделяемую среду, независимую от разделяемых сред других подразделений:

Сообщение передаётся за пределы подразделения лишь тогда, когда это действительно необходимо (серверу или пользователю другого подразделения).

Кольцо

Кольцо — топология, в которой каждый узел сети соединён с двумя другими узлами, образуя кольцо (петлю). Данные передаются от одного узла к другому в одном направлении (по кольцу). Каждый компьютер работает как повторитель, ретранслируя сообщение к следующему компьютеру.

В такой сети одна разделяемая среда, но принцип её работы отличается от принципа работы разделяемой среды Ethernet.

Изначально по кольцу передаётся специальное сообщение-маркер (другое название: токен) — признак свободной среды. Узел может начать передачу лишь тогда, когда получает маркер. Теперь вместо маркера по кольцу следует пакет с данными. Получатель пакета выполняет обратную операцию: заменяет пакет маркером — сеть снова свободна.

По описанному выше алгоритму работают сети, построенные по технологиям Token Ring и FDDI.

В кольцо можно включить и сервер, тогда он будет оказывать пользователям дополнительные услуги.

Ячеистая сеть

Топология, которая более характерна для глобальных сетей. Её отличительный признак: между парой узлов существует более одного маршрута. Для выбора оптимального пути применяются специальные устройства — маршрутизаторы (хабы и коммутаторы не работают, когда в сети есть петли).

Ячеистые сети — это сети с коммутацией пакетов, то есть такие, в которых пакеты не “разбрасываются” по всем направлениям (как в сетях Ethernet с разделяемой средой), а целенаправленно “проталкиваются” от узла к узлу по направлению к пункту назначения.

За продвижение пакетов в такой сети отвечают маршрутизаторы. Они определяют соседний узел, в который нужно передвинуть пакет для приближения его к пункту назначения.

Маршрутизатор — сетевое устройство (отдельное или на обычном компьютере), которое подобно коммутатору соединяет (коммутирует) узлы сети в том случае, когда это необходимо для передачи пакета. Но в отличие от коммутатора, маршрутизатор способен работать в ячеистых сетях и выбирать из разных вариантов наиболее рациональный маршрут для продвижения пакета к пункту назначения.

Региональные компьютерные сети.

Локальные сети не позволяют обеспечить совместный доступ к информации пользователям, находящимся, например, в различных частях города. На помощь приходят региональные сети, объединяющие компьютеры в пределах одного региона (города, страны, континента).

Корпоративные компьютерные сети.

Многие организации, заинтересованные в защите информации от несанкционированного доступа (например, военные, банковские и пр.), создают собственные, так называемые корпоративные сети. Корпоративная сеть может объединять тысячи и десятки тысяч компьютеров, размещенных в различных странах и городах (в качестве примера можно привести сеть корпорации Microsoft, MSN).

Глобальная компьютерная сеть Интернет.

В 1969 году в США была создана компьютерная сеть ARPAnet, объединяющая компьютерные центры министерства обороны и ряда академических организаций. Эта сеть была предназначена для узкой цели: главным образом для изучения того, как поддерживать связь в случае ядерного нападения и для помощи исследователям в обмене информацией. По мере роста этой сети создавались и развивались многие другие сети. Еще до наступления эры персональных компьютеров создатели ARPAnet приступили к разработке программы Internetting Project ("Проект объединения сетей"). Успех этого проекта привел к следующим результатам. Во-первых, была создана крупнейшая в США сеть internet (со строчной буквы i). Во-вторых, были опробованы различные варианты взаимодействия этой сети с рядом других сетей США. Это создало предпосылки для успешной интеграции многих сетей в единую мировую сеть. Такую "сеть сетей" теперь всюду называют Internet (в отечественных публикациях широко применяется и русскоязычное написание - Интернет). В настоящее время на десятках миллионов компьютеров, подключенных к Интернету, хранится громадный объем информации (сотни миллионов файлов, документов и т. д.) и сотни миллионов людей пользуются информационными услугами глобальной сети.

Интернет — это глобальная компьютерная сеть, объединяющая многие локальные, региональные и корпоративные сети и включающая в себя десятки миллионов компьютеров.

В каждой локальной или корпоративной сети обычно имеется, по крайней мере, один компьютер, который имеет постоянное подключение к Интернету с помощью линии связи с высокой пропускной способностью (сервер Интернета).

Надежность функционирования глобальной сети обеспечивается избыточностью линий связи: как правило, серверы имеют более двух линий связи, соединяющих их с Интернетом.

Основу, «каркас» Интернета составляют более ста миллионов серверов, постоянно подключенных к сети.

К серверам Интернета могут подключаться с помощью локальных сетей или коммутируемых телефонных линий сотни миллионов пользователей сети.

Адресация в Интернет

Для того, чтобы связаться с некоторым компьютером в сети Интернет, Вам надо знать его уникальный Интернет - адрес. Существуют два равноценных формата адресов, которые различаются лишь по своей форме: IP - адрес и DNS - адрес.

IP - адрес

IP - адрес состоит из четырех блоков цифр, разделенных точками. Он может иметь такой вид: 84.42.63.1

С понятием IP - адреса тесно связано понятие "хост". Под хостом понимается любое устройство, использующее протокол TCP/IP для общения с другим оборудованием. Это может быть не только компьютер, но и маршрутизатор, концентратор и т.п. Все эти устройства, подключенные в сеть, обязаны иметь свой уникальный IP - адрес.

DNS - адрес

IP - адрес имеет числовой вид, так как его используют в своей работе компьютеры. Но он весьма сложен для запоминания, поэтому была разработана доменная система имен: DNS. DNS - адрес включает более удобные для пользователя буквенные сокращения, которые также разделяются точками на отдельные информационные блоки (домены).

Если Вы вводите DNS - адрес, то он сначала направляется в так называемый сервер имен, который преобразует его в 32 - битный IP - адрес для машинного считывания.

Доменные имена

DNS - адрес обычно имеет три составляющие (хотя их может быть сколько угодно).

Доменная система имен имеет иерархическую структуру: домены верхнего уровня - домены второго уровня и так далее. Домены верхнего уровня бывают двух типов: географические (двухбуквенные - каждой стране свой код) и административные (трехбуквенные).

России принадлежит географический домен ru.

gov - правительственное учреждение или организация mil - военное учреждение com - коммерческая организация net - сетевая организация org - организация, которая не относится не к одной из выше перечисленных

Среди часто используемых доменов - идентификаторов стран можно выделить следующие:

at - Австрия au - Австралия ca - Канада ch - Швейцария de - Германия dk - Дания es - Испания fi - Финляндия fr - Франция it - Италия jp - Япония nl - Нидерланды no - Норвегия nz - Новая Зеландия ru - Россия se - Швеция uk - Украина za - Южная Африка

Адрес E-mail

С помощью IP - адреса или DNS - адреса в Интернет можно обратиться к любому нужному компьютеру. Если же Вы захотите послать сообщение по электронной почте, то указания только этих адресов будет недостаточно, поскольку сообщение должно попасть не только в нужный компьютер, но и к определенному пользователю системы.

Для доставки и прима сообщений электронной почты предназначен специальный протокол SMPT (Simple Mail Transport Protocol). Компьютер, через который в Интернет осуществляется передача сообщений электронной почты, называют SMPT - сервером. По электронной почте сообщения доставляются до указанного в адресе компьютера, который и отвечает за дальнейшую доставку. Поэтому такие данные, как имя пользователя и имя соответствующего SMPT - сервера разделяют знаком "@". Этот знак называется "at коммерческое" (на жаргоне - собачка, собака). Таким образом, Вы адресуете свое сообщение конкретному пользователю конкретного компьютера. Например: [email protected] Здесь ivanov - пользователь, которому предназначено послание, а klyaksa.net - SMPT - сервер, на котором находится его электронный почтовый ящик (mailbox). В почтовом ящике хранятся сообщения, пришедшие по конкретному адресу. URL

URL (Uniform Resource Locator, унифицированный определитель ресурсов) - это адрес некоторой информации в Интернет. Он имеет следующий формат: тип ресурса://адрес узла/прочая информация Наиболее распространенными считаются следующие типы ресурсов: ftp:// ftp - сервер http:// адрес в WWW mailto:// адрес электронной почты Ресурсная часть URL всегда заканчивается двоеточием и двумя или тремя наклонными чертами. Далее следует конкретный адрес узла, который Вы хотите посетить. За ним в качестве ограничителя моет стоять наклонная черта. В принципе, этого вполне достаточно. Но если Вы хотите просмотреть конкретный документ на данном узле и знаете точно его место расположения, то можете включить его адрес в URL. Ниже приведены несколько URL и расшифровка их значений: Итак, в Интернет возможны следующие виды адресов:

Адрес	формат
IP	12.105.58.9
DNS	компьютер.сеть.домен
E - mail	пользователь@email-сервер
URL	тип ресурса://DNS - адрес

Два основных принципа передачи информации в сети Интернет:

Пакетная передача. На исходном сервере сообщение разделяется на части-пакеты. Каждый пакет снабжается служебным заголовком (содержит адрес отправителя, адрес получателя, номер пакета, контрольную сумму и другую служебную информацию). На конечном сервере из полученных пакетов сообщение восстанавливается.
Коммутация пакетов. Пакеты передаются в сеть ближайшему серверу по пути следования. Информация, содержащаяся в заголовке пакета, сама управляет прохождением пакета к пункту назначения.

Два варианта адресации в Интернете:

IP-адресация. IP-адрес — это номер компьютера в сети Интернет. Для записи IP-адреса используется 32 бита. Для более комфортной работы с IP-адресами принято записывать их четырьмя десятичными числами: каждое число равно значению одного байта, и отделяется от других точкой.
Доменная адресация. Доменная адресация реализует иерархический способ упорядочивания адресов в сети. На каждом уровне иерархии есть центр, который следит за уникальностью доменных адресов, но только на своём уровне, предоставляя следующему уровню полную свободу. Доменные адреса записывают в символьном виде, справа налево, домены отделяются друг от друга точками. Пример построения доменного адреса:

компьютер.подразделение.организация.cтрана

Специальные серверы — они называются DNS-серверы (Domain Name System, доменная система имён) — хранят доменные имена и соответствующих им IP-адреса в виде таблицы:

Доменный адрес	IP-адрес
...	...
pereslavl.ru	193.232.174.1
...	...

Обычный сервер обращается к DNS-серверу, указывая ему доменное имя. В ответ DNS-сервер сообщает IP-адрес, и обычный сервер использует его при отправке в сеть информационного пакета.

Сетевым протоколом называется согласованный и утверждённый стандарт, содержащий описание форматов данных и правил приёма и передачи. Протоколы служат для синхронизации работы сети.

Два основных (базовых) протокола для передачи информации в сети Интернет:

TCP. Протокол TCP в стартовой точке разбивает информацию на порции и нумерует их. В конечном пункте протокол TCP собирает из частей исходное сообщение.
IP. Протокол IP получает от TCP порции информации, образует из них IP-пакеты, добавляет служебные заголовки, и отправляет пакеты в сеть. Протокол IP принимает пакеты из сети. На промежуточном сервере IP передаёт пакеты дальше по пути следования, а на конечном пункте пакеты передаются протоколу TCP для сборки исходной информации.

Прикладным протоколом называется протокол, надстроенный над базовым протоколом TCP/IP и реализующий ту или иную службу в сети (сервис Интернета).

Маршрутизация пакетов — обеспечение прохождения пакетов в сети от начального пункта к конечному.

Маршрутизация выполняется маршрутизаторами — специальными устройствами или программным обеспечением, расположенным на серверах Интернета.

Маршрутизаторы хранят таблицы соединений серверов, постоянно их обновляя. Маршрутизатор определяет соседний сетевой узел, в который надо передать пакет для следования в пункт назначения.

studfiles.net

Конвергенция локальных и глобальных сетей

В конце 80-х годов отличия между локальными и глобальными сетями проявлялись весьма отчетливо:

Протяженность и качество линий связи. (по определению).
Сложность методов передачи данных. В условиях низкой надежности физических каналов в глобальных сетях требуются более сложные, чем в локальных сетях, методы передачи данных и соответствующее оборудование.
Скорость обмена данными в локальных сетях (10, 16 и 100 Мбит/с) в то время была существенно выше, чем в глобальных (от 2,4 кбит/с до 2 Мбит/с).
Разнообразие услуг. Высокие скорости обмена данными породили в локальных сетях широкий набор услуг: различные виды услуг файловой службы, услуги печати, услуги баз данных, электронная почта и др., в то время как глобальные сети в основном предоставляли почтовые услуги и иногда файловые услуги с ограниченными возможностями.
Масштабируемость. «Классические» локальные сети обладают плохой масштабируемостью из-за жесткости базовых топологий, пределяющих способ подключения станций и длину линии. Глобальным сетям присуща хорошая масштабируемость, так как они изначально разрабатывались в расчете на работу с произвольными топологиями и сколь угодно большим количеством абонентов.

Постепенно различия между локальными и глобальными типами сетевых технологий стали сглаживаться. Изолированные ранее локальные сети начали объединять друг с другом, при этом в качестве связующей среды использовались глобальные сети. Тесная интеграция локальных и глобальных сетей привела к значительному взаимопроникновению соответствующих технологий.

Большой вклад в сближение локальных и глобальных сетей внесло доминирование протокола IP. Этот протокол сегодня используется поверх любых технологий локальных и глобальных сетей - Ethernet, Token Ring, ATM, frame relay - для создания из различных подсетей единой составной сети.

Компьютерные глобальные сети 90-х, работающие на основе скоростных цифровых каналов, существенно расширили набор своих услуг и догнали в этом отношении локальные сети. Стало возможным создание служб, работа которых связана с доставкой пользователю больших объемов информации в реальном времени - изображений, видеофильмов, голоса, в общем, всего того, что получило название мультимедийной информации. Наиболее яркий пример - гипертекстовая информационная служба World Wide Web, ставшая основным поставщиком информации в Интернете. Ее интерактивные возможности превзошли возможности многих аналогичных служб локальных сетей, так что разработчикам локальных сетей пришлось просто позаимствовать эту службу у глобальных сетей. Процесс переноса служб и технологий из глобальной сети Интернет в локальные приобрел такой массовый характер, что появился даже специальный термин - intranet-технологии (intra - внутренний).

И, наконец, появляются новые технологии, изначально предназначенные для обоих видов сетей. Ярким представителем нового поколения технологий является технология ATM, которая может служить основой как глобальных, так и локальных сетей, эффективно объединяя все существующие типы трафика в одной транспортной сети. Другим примером может служить семейство технологий Ethernet, имеющее явные «локальные» корни.

Одним из проявлений сближения локальных и глобальных сетей является появление сетей масштаба большого города, занимающих промежуточное положение между локальными и глобальными сетями. Городские сети, или сети мегаполисов (Metropolitan Area Networks, MAN), предназначены для обслуживания территории крупного города. Эти сети используют цифровые линии связи, часто оптоволоконные, со скоростями на магистрали от 155 Мбит/с и выше. Они обеспечивают экономичное соединение локальных сетей между собой, а также выход в глобальные сети.

studfiles.net