Ежедневно для получения доступа к сервисам, доступным по сети Интернет, мы обращаемся к тысячам серверов, расположенных в различных географических точках. Каждому из этих серверов присваивается уникальный IP-адрес, по которому он идентифицируется в подключенной локальной сети.
Для успешного взаимодействия между узлами необходимо эффективное взаимодействие целого ряда протоколов. Эти протоколы реализованы на уровне оборудования и программного обеспечения каждого сетевого устройства. Взаимодействие между протоколами можно представить в виде стека протоколов. Протоколы в стеке представляют собой многоуровневую иерархию, в которой протокол верхнего уровня зависит от сервисов протоколов на более низких уровнях.
На графике ниже показан стек протоколов с набором первичных протоколов, необходимых для запуска веб-сервера по сети Ethernet. Нижние уровни стека отвечают за перемещение данных по сети и предоставление сервисов верхним уровням. Верхние уровни в большей степени отвечают за наполнение пересылаемых сообщений и пользовательский интерфейс.
Было бы невозможно запомнить все IP-адреса всех серверов, предоставляющих различные сервисы по сети Интернет. Вместо этого предлагается более простой способ поиска серверов – сопоставить имя с некоторым IP-адресом. Система имен доменов (DNS) позволяет использовать имя узла для запроса IP-адреса отдельного сервера. Регистрация и организация имен в этой системе выполняется по специальным высокоуровневым группам, именуемых доменами. К числу наиболее популярных высокоуровневых доменов сети Интернет относятся.com, .edu и.net. В DNS-сервере записана специальная таблица, ассоциирующая имена узлов в домене с соответствующим IP-адресом. Если клиент знает имя сервера, например, веб-сервера, но требуется найти IP-адрес, он направляет запрос на этот DNS-сервер через порт 53. Клиент использует этот IP-адрес DNS-сервера, прописанного в настройках DNS раздела конфигурации IP этого узла. По получении запроса DNS-сервер выясняет по своей таблице, имеется ли соответствие между запрашиваемым IP-адресом и веб-сервером. Если на DNS-сервере отсутствует запись о запрашиваемом имени, он опрашивает другой DNS-сервер в пределах своего домена. После распознавания IP-адреса DNS-сервер отправляет результат обратно к клиенту. Если DNS-серверу не удалось определить IP-адрес, клиент не сможет установить связь с этим веб-сервером и получит сообщение об истечении времени ожидания. Процесс определения IP-адреса по DNS-протоколу из клиентского программного обеспечения достаточно прост и прозрачен для пользователя.
В процессе обмена информацией веб-сервер и веб-клиент используют специальные протоколы и стандарты, гарантирующие прием и прочтение информации. К этим протоколам относятся следующие: протоколы уровня приложения, транспортные протоколы, протоколы межсетевого взаимодействия и сетевого доступа.
Протокол уровня приложения
Протокол передачи гипертекстовых файлов (HTTP) управляет взаимодействием между веб-сервером и веб-клиентом. Протокол HTTP задает формат запросов и ответов на запросы, пересылаемых между клиентом и сервером. Для управления процессом передачи сообщений между клиентом и сервером HTTP обращается к другим протоколам.
Транспортный протокол
Протокол управления передачей (TCP) – это транспортный протокол, управляющий отдельными сеансами связи между веб-серверами и веб-клиентами. Протокол TCP делит гипертекстовые сообщения (HTTP) на сегменты и отправляет их на конечный узел. Он также осуществляет управление потоками данных и подтверждает обмен пакетами между узлами.
Межсетевой протокол
Из протоколов межсетевого взаимодействия чаще всего применяется Интернет-протокол (IP). Протокол IP отвечает за прием форматированных сегментов от TCP, присвоение им локальных адресов, их инкапсуляцию в пакеты для маршрутизации на конечный узел.
Протоколы сетевого доступа
В локальных сетях чаще всего применяется протокол Ethernet. Протоколы сетевого доступа выполняют две основных функции - управление каналами передачи данных и физическая передача данных по сети.
Протоколы управления каналами передачи данных принимают пакеты от протокола IP, инкапсулируют их в соответствующий формат кадров локальной сети. Эти протоколы отвечают за назначение физических адресов кадрам данных и их подготовку к передаче по сети.
Стандарты и протоколы физической передачи данных отвечают за представление битов в тракте передачи, выбор способа передачи сигналов и их преобразование на принимающем узле. Сетевые интерфейсные платы поддерживают соответствующие протоколы тракта передачи данных.
Каждая служба, доступная по сети, имеет собственные протоколы уровня приложения, поддерживаемые программным обеспечением сервера и клиента. Помимо протоколов уровня приложения во всех общих Интернет-службах используется протокол Интернет (Internet Protocol, IP), отвечающий за адресацию и маршрутизацию сообщений между исходными и конечными узлами.
Протокол IP отвечает только за структуру, адресацию и маршрутизацию пакетов. IP не определяет способ доставки или транспортировки пакетов. Транспортные протоколы предписывают способ передачи сообщений между узлами. Наиболее популярными из транспортных протоколов являются протокол управления передачей (TCP) и протокол пользовательских датаграмм (UDP). Протокол IP использует эти транспортные протоколы для обеспечения связи и передачи данных между узлами.
Если приложению требуется подтверждение доставки сообщения, оно использует протокол TCP. Это аналогично процессу отправки заказного письма в обычной почтовой системе, когда для подтверждения получения письма получатель ставит свою подпись на квитанции.
TCP разбивает сообщение на фрагменты меньшего размера, именуемые сегментами. Эти сегменты последовательно нумеруются и передаются протоколу IP, который затем осуществляет сборку пакетов. TCP отслеживает количество сегментов, отправленных на тот или иной узел тем или иным приложением. Если отправитель не получает подтверждения в течение определенного периода времени, то TCP рассматривает эти сегменты как потерянные и повторяет их отправку. Повторно отправляется только потерянная часть сообщения, а не все сообщение целиком.
Протокол TCP на принимающем узле отвечает за повторную сборку сегментов сообщений и их передачу к соответствующему приложению.
FTP и HTTP – это примеры приложений, в которых для обеспечения доставки данных применяется протокол TCP.
В некоторых случаях протокол подтверждения доставки (TCP) не требуется, так как это замедляет скорость передачи данных. В таких случаях более приемлемым из транспортных протоколов является UDP.
Протокол UDP выполняет негарантированную доставку данных и не запрашивает подтверждения от получателя. Это аналогично отправке письма обычной почтой без уведомления о доставке. Доставка письма не гарантируется, но шансы его доставки достаточно высоки.
Протокол UDP более предпочтителен для передачи потокового аудио, видео и голосовой связи по IP-протоколу (VoIP). Подтверждение доставки лишь замедлит процесс передачи данных, и при этом повторная доставка нежелательна.
Примером использования протокола UDP является Интернет-радио. Если какое-либо сообщение затерялось в пути доставки по сети, оно не будет отправляться повторно. Пропадание нескольких пакетов будет восприниматься слушателем как кратковременное пропадание звука. Если для этого использовать протокол TCP, предусматривающий повторную доставку потерянных пакетов, то процесс передачи данных приостановится для приема потерянных пакетов, что заметно ухудшит качество воспроизведения.
Простой протокол электронной почты (SMTP)
Протокол SMTP используется программой почтового клиента для отправки сообщений на локальный почтовый сервер. Далее локальный сервер определяет, кому адресовано сообщение - локальному почтовому ящику или почтовому ящику на другом сервере.
Протокол SMTP применяется при взаимодействии с разными серверами, например, если требуется отправка сообщения на другие серверы. SMTP-запросы направляются на порт 25.
Почтовый протокол (POP3)
POP-сервер принимает и хранит сообщения для своих пользователей. После того, как установлено соединение между клиентом и почтовым сервером, сообщения будут загружены на компьютер клиента. По умолчанию сообщения не сохраняются на сервере после их прочтения клиентом. Клиенты обращаются к серверам POP3 через порт 110.
Протокол IMAP4
IMAP-сервер также принимает и сохраняет сообщения, адресованные его пользователям. Тем не менее, сообщения могут храниться в почтовых ящиках пользователей, если они не будут явно удалены самими пользователями. В самой последней версии протокола IMAP - IMAP4 запросы от клиентов прослушиваются через порт 143.
В разных платформах сетевых операционных систем используются различные почтовые серверы.
Обмен мгновенными сообщениями (Instant Messaging, IM) - это на сегодня один из наиболее популярных инструментов обмена информацией. Программное обеспечение мгновенного обмена сообщениями (IM), выполняемое на локальных компьютерах, обеспечивает взаимодействие пользователей в окнах передачи сообщений или в чат-сеансах по сети Интернет в реальном времени. На рынке сегодня предлагается множество программ обмена мгновенными сообщениями от различных компаний-разработчиков. В каждой службе мгновенного обмена сообщениями могут использоваться специальные протоколы и конечные порты, поэтому на двух разных узлах должно быть установлено совместимое программное обеспечение.
Для работы приложений мгновенного обмена сообщениями достаточна минимальная конфигурация. После загрузки клиентского приложения достаточно ввести имя пользователя и пароль. Эта операция необходима для проверки подлинности клиента IM на входе в сеть мгновенного обмена сообщениями. После выполнения входа на сервер клиенты могут отправлять сообщения другим клиентам в реальном времени. Помимо текстовых сообщений IM-клиент поддерживает передачу видео, музыкальных файлов и файлов голосовой связи. В IM-клиентах поддерживается функция телефона, что позволяет пользователям устанавливать телефонные вызовы по сети Интернет. Имеются дополнительные возможности настройки "Списка контактов", а также персональных стилей оформления.
Программное обеспечение IM-клиентов можно загружать и использовать на всех типах устройств, в том числе: компьютеры, КПК и сотовые телефоны.
Сегодня все более популярными становятся телефонные вызовы по сети Интернет. В клиентских приложениях Интернет-телефонии реализована технология обмена данными между равноправными уровнями (peer-to-peer technology), что аналогично технологии обмена мгновенными сообщениями. В IP-телефонии применяется технология Voice over IP (VoIP), которая использует пакеты IP для передачи оцифрованных голосовых данных.
Чтобы начать работу с Интернет-телефоном, загрузите клиентское программное обеспечение с узла одной из компаний, предлагающих этот сервис. Ставки за пользование сервисами Интернет-телефонии меняются в зависимости от региона и поставщика.
После установки программного обеспечения пользователь должен выбрать уникальное имя. Это необходимо для приема вызовов от других пользователей. Необходимы также динамики и микрофон, встроенные или внешние. В качестве телефона часто используется гарнитура, подключаемая к компьютеру.
Вызовы устанавливаются с другими пользователями, использующими тот же сервис, путем выбора имен из списка. Для установления вызова на обычный телефон (наземной линии или сотовый телефон) требуется шлюз для доступа к коммутируемой телефонной сети общего пользования (ТфОП).
Выбор протоколов и конечных портов, применяемых в приложениях Интернет-телефонии, может меняться в зависимости от типа программного обеспечения.
Что это такое - сетевая технология? Зачем она нужна? Для чего используется? Ответы на эти, а также на ряд других вопросов и будут даны в рамках данной статьи.
Несколько важных параметров
- Скорость передачи данных. От этой характеристики зависит, какое же количество информации (измеряется в большинстве случаев в битах) может быть передано через сеть за определённый промежуток времени.
- Формат кадров. Информация, которая передаётся через сеть, объединяется в пакеты информации. Они и называются кадрами.
- Тип кодирования сигналов. В данном случае решается, как же зашифровать информацию в электрических импульсах.
- Среда передачи. Такое обозначение используется для материала, как правило, это кабель, по которому и осуществляется проход потока информации, что в последующем и выводится на экраны мониторов.
- Топология сети. Это схематическое построение конструкции, по которой осуществляется передача информации. Используются, как правило, шина, звезда и кольцо.
- Метод доступа.
Набор всех этих параметров и определяет сетевую технологию, чем она является, какие приспособления использует и характеристики имеет. Как можете догадаться, их существует великое множество.
Общая информация
Но что же собой представляет сетевая технология? Ведь определение этому понятию так и не было дано! Итак, сетевая технология - это согласованный набор стандартных протоколов и программно-аппаратных средств, которые их реализовывают в объеме, достаточном для построения локальной вычислительной сети. Это определяет, как же будет получен доступ к среде передачи данных. В качестве альтернативы можно ещё встретить название «базовые технологии». Рассмотреть их все в рамках статьи не представляется возможным из-за большого количества, поэтому внимание будет уделено самым популярным: Ethernet, Token-Ring, ArcNet и FDDI. Что же они собой представляют?
Ethernet
На данный момент это самая популярная во всём мире сетевая технология. Если подведёт кабель, то вероятность того, что используется именно она, близка к ста процентам. Ethernet можно смело зачислять в наилучшие сетевые информационные технологии, что обусловлено низкой стоимостью, большой скоростью и качеством связи. Наиболее известным является тип IEEE802.3/Ethernet. Но на его основе было разработано два очень интересных варианта. Первый (IEEE802.3u/Fast Ethernet) позволяет обеспечить скорость передачи в 100 Мбит/секунду. У этого варианта существует три модификации. Разнятся они между собой по использованному материалу для кабеля, длине активного сегмента и конкретным рамкам диапазона передачи. Но колебания происходят в стиле «плюс-минус 100 Мбит/секунду». Другой вариант - это IEEE802.3z/Gigabit Ethernet. У него передающая способность равна 1000 Мбит/с. У этой вариации существует четыре модификации.
Token-Ring
Сетевые информационные технологии данного типа используются для создания разделяемой среды передачи данных, которая в конечном итоге образуется как объединение всех узлов в одно кольцо. Строится данная технология на звездно-кольцевой топологии. Первая идёт как основная, а вторая - дополнительная. Чтобы получить доступ к сети, применяется маркерный метод. Максимальная длина кольца может составлять 4 тысячи метров, а количество узлов - 260 штук. Скорость передачи данных при этом не превышает 16 Мбит/секунду.
ArcNet
Этот вариант использует топологию «шина» и «пассивная звезда». При этом он может строиться на неэкранированной витой паре и оптоволоконном кабеле. ArcNet - это настоящий старожил в мире сетевых технологий. Длина сети может достигать 6000 метров, а максимальное количество абонентов - 255. При этом следует отметить основной недостаток этого подхода - его низкую скорость передачи данных, которая составляет только 2,5 Мбита/секунду. Но эта сетевая технология всё ещё широко используется. Это происходит благодаря ее высокой надежности, низкой стоимости адаптеров и гибкости. Сети и сетевые технологии, построенные по другим принципам, возможно, и обладают более высокими показателями скорости, но именно из-за того, что ArcNet обеспечивает высокую доходимость данных, это позволяет нам не скидывать её со счетов. Важным преимуществом данного варианта является то, что используется метод доступа посредством передачи полномочий.
FDDI
Сетевые компьютерные технологии данного вида являются стандартизированными спецификациями архитектуры высокоскоростной передачи данных, использующей оптоволоконные линии. На FDDI значительным образом повлияли ArcNet и Token-Ring. Поэтому эту сетевую технологию можно рассматривать как усовершенствованный механизм передачи данных на основании имеющихся наработок. Кольцо этой сети может достигать в длину сто километров. Несмотря на значительное расстояние, максимальное количество абонентов, которые могут подключиться к ней, составляет только 500 узлов. Следует отметить, что FDDI считается высоконадежной благодаря наличию основного и резервного путей передачи данных. Добавляет ей популярность и возможность быстро передавать данные - примерно 100 Мбит/секунду.
Технический аспект
Рассмотрев, что собой представляют основы сетевых технологий, что используются, сейчас давайте уделим внимание тому, как же всё устроено. Первоначально следует отметить, что рассмотренные ранее варианты - это исключительно локальные средства соединения электронно-вычислительных машин. Но есть и глобальные сети. Всего их в мире около двух сотен. Как же работают современные сетевые технологии? Для этого давайте рассмотрим действующий принцип построения. Итак, есть ЭВМ, которые объединены в одну сеть. Условно они делятся на абонентские (основные) и вспомогательные. Первые занимаются всеми информационно-вычислительными работами. От них же зависит то, каковы будут ресурсы сети. Вспомогательные занимаются преобразованием информации и её передачей по каналам связи. Из-за того что им приходится обрабатывать значительное количество данных, серверы могут похвастаться повышенной мощностью. Но конечным получателем любой информации всё же являются обычные хост-ЭВМ, которые чаще всего представлены персональными компьютерами. Сетевые информационные технологии могут использовать такие типы серверов:
- Сетевой. Занимается передачей информации.
- Терминальный. Обеспечивает функционирование многопользовательской системы.
- Баз данных. Занимается обработкой запросов к БД в многопользовательских системах.
Сети коммутации каналов
Они создаются благодаря физическому соединению клиентов на то время, когда будут передаваться сообщения. Как это выглядит на практике? В таких случаях для отправки и получения информации от точки А до точки Б создаётся прямое соединение. Оно включает в себя каналы одного из множества (как правило) вариантов доставки сообщения. И созданное соединение для успешной передачи должно быть неизменным в течение всего сеанса. Но в таком случае проявляются довольно сильные недостатки. Так, приходится относительно долго ожидать соединения. Это сопровождается высокой стоимостью передачи данных и низким коэффициентом использования канала. Поэтому использование сетевых технологий данного типа не распространено.
Сети коммутации сообщений
В этом случае вся информация передаётся небольшими порциями. Прямое соединение в таких случаях не устанавливается. Передача данных осуществляется по первому же свободному из доступных каналов. И так до тех пор, пока сообщение не будет передано своему адресату. Сервера при этом постоянно занимаются приёмом информации, её сбором, проверкой и установлением маршрута. И в последующем сообщение передаётся далее. Из преимуществ необходимо отметить низкую цену передачи. Но в таком случае всё ещё существуют такие проблемы, как низкая скорость и невозможность осуществления диалога между ЭВМ в режиме реального времени.
Сети коммутации пакетов
Это самый совершенный и популярный на сегодняшний день способ. Развитие сетевых технологий привело к тому, что сейчас обмен информацией осуществляется посредством коротких пакетов информации фиксированной структуры. Что же они собой представляют? Пакеты - это части сообщений, что удовлетворяют определённому стандарту. Небольшая их длина позволяет предотвратить блокировку сети. Благодаря этому уменьшается очередь в узлах коммутации. Осуществляется быстрое соединение, поддерживается невысокий уровень ошибок, а также достигнуты значительные высоты в плане увеличения надежности и эффективности сети. Следует отметить и то, что существуют различные конфигурации этого подхода к построению. Так, если сеть обеспечивает коммутацию сообщений, пакетов и каналов, то она называется интегральной, то есть можно провести её декомпозицию. Часть ресурсов при этом может использоваться монопольно. Так, некоторые каналы могут применяться для того, чтобы передавать прямые сообщения. Они создаются на время передачи данных между разными сетями. Когда сеанс отправки информации заканчивается, то они распадаются на независимые магистральные каналы. При использовании пакетной технологии важным является настройка и согласование большого количества клиентов, линий связи, серверов и целого ряда иных устройств. В этом помогает установление правил, которые известны как протоколы. Они являются частью используемой сетевой операционной системы и реализуются на аппаратном и программном уровнях.
По специализации: специализированные и универсальные
специализированные - для решения небольшого количества специальных задач. Примером специализированной служит технология резервирования мест на авиационные рейсы.
Классическим примером универсальной технологии является Академсеть Российской Федерации, предназначенная для решения большого количества разнообразных информационных задач.
по способу организации :одноуровневые и двухуровневые
В одноуровневой системе маршрутизации все роутеры равны по отношению друг к другу.
двухуровневые технологии имеют кроме ПК, с которыми непосредственно общаются пользователи и которые называются рабочими станциями, специальные компьютеры, называемые серверами (англ. to serve - обслуживать). Задачей сервера и является обслуживание рабочих станций с предоставлением им своих ресурсов, которые обычно существенно выше, чем ресурсы рабочей станции.
По способу связи: проводные,беспроводные.
В проводных технологиях в качестве физической среды в каналах используются:
Плоский двухжильный кабель;
Витая пара проводов
Световод.
Беспроводные сетевые технологии , использующие частотные каналы передачи данных (средой является эфир), представляют в настоящее время разумную альтернативу обычным проводным сетям и становятся все более привлекательными. Самое большое преимущество беспроводных технологий - это возможности, предоставляемые пользователям портативных компьютеров. Однако скорость передачи данных, достигаемая в беспроводных технологиях, не может пока сравниться с пропускной способностью кабеля, хотя она в последнее время и значительно выросла
По составу ПК. Однородные и неоднородными
Однородные сетевые технологии предполагают увязку в сети однотипных средств, разрабатываемых одной фирмой. Подключение к такой сети средств других производителей возможно только при условии соблюдения в них стандартов, принятых в однородной архитектуре.
Другой подход состоит в разработке единой универсальной сетевой технологии независимо от типов применяемых в ней средств. Такие технологии называются неоднородными. Первым стандартом для таких сетей была базовая эталонная модель ВОС (взаимосвязь открытых систем). Настоящий стандарт на эталонную модель взаимосвязи открытых систем является общим базисом, координирующим работы по созданию стандартов для обеспечения взаимосвязи систем. Он разрешает использование существующих стандартов и определяет их будущее местоположение в рамках эталонной модели.
Требования данного стандарта являются обязательными
По Охвату территории
Использование персональных компьютеров (ПК) в составе локальных вычислительных сетей (ЛВС) обеспечивает постоянное и оперативное взаимодействие между отдельными пользователями в пределах коммерческой либо научно-производственной структуры. Свое название ЛВС получила за то, что все ее компоненты (ПК, каналы коммуникаций, средства связи) физически размешаются на небольшой территории одной организации или ее отдельных подразделений.
Территориальной (региональной ) называют технологию (сеть), компьютеры которой находятся на большом удалении друг от друга, как правило, от десятков до сотен километров. Иногда территориальную сеть называют корпоративной или ведомственной. Такая сеть обеспечивает обмен данными между имеющими доступ к ресурсам сети абонентами по телефонным каналам сети общего назначения, каналам сети «Телекс», а также по спутниковым каналам связи. Количество абонентов сети не ограничено. Им гарантируется надежный обмен данными в режиме «реального времени», передача факсов и телефонных (телексных) сообщений в заданное время, телефонная связь по спутниковым каналам. Территориальные сети строятся по идеологии открытых систем. Их абонентами являются отдельные ПК, ЛВС, телексные установки, факсимильные и телефонные установки, сетевые элементы (узлы сети связи).
Основная задача федеральной сети - создание магистральной сети передачи данных с коммутацией пакетов и предоставление услуг по передаче данных в реальном масштабе времени широкому кругу пользователей, к числу которых относятся и территориальные сети.
Глобальные сети обеспечивают возможность общения по переписке и телеконференции. Основная задача глобальной сети - обеспечение абонентам не только доступа к компьютерным ресурсам, но и возможности взаимодействия между собой различных профессиональных групп, рассредоточенных на большой территории.
Топологии
Топология (конфигурация) – это способ соединения компьютеров в сеть.
Тип топологии определяет стоимость, защищенность, производительность и
надежность эксплуатации рабочих станций, для которых имеет значение
время обращения к файловому серверу
Существуют пять основных топологий:
− общая шина (Bus);
− кольцо (Ring);
− звезда (Star);
− древовидная (Tree);
− ячеистая (Mesh).
Общая шина это тип сетевой топологии, в которой рабочие станции рас-
положены вдоль одного участка кабеля, называемого сегментом
В данном случае кабель используется всеми станциями по очереди, по-
этому принимаются специальные меры для того, чтобы при работе с общим
кабелем компьютеры не мешали друг другу передавать и принимать данные.
Все сообщения, посылаемые отдельными компьютерами, принимаются и
прослушиваются всеми остальными компьютерами, подключенными к сети.
Кольцо – это топология ЛВС, в которой каждая станция соединена с
двумя другими станциями, образуя кольцо (рис.4.2). Данные передаются от
одной рабочей станции к другой в одном направлении (по кольцу). Каждый
ПК работает как повторитель, ретранслируя сообщения к следующему ПК,
т.е. данные, передаются от одного компьютера к другому как бы по эстафете.
Если компьютер получает данные, предназначенные для другого компьюте-
ся. Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что ка-
ждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации,
и в случае выхода из строя хотя бы одной из них, вся сеть парализуется. То-
пология Кольцо имеет хорошо предсказуемое время отклика, определяемое
числом рабочих станций.
Звезда – это топология ЛВС, в которой все рабочие станции
присоединены к центральному узлу (например, к концентратору), который
устанавливает, поддерживает и разрывает связи между рабочими станциями.
Преимуществом такой топологии является возможность простого исключе-
ния неисправного узла . Однако, если неисправен центральный узел, вся сеть
выходит из строя.
Древовидная топология– достигается из звездообразной путем
каскадирования концентраторов. Такая топология широко используется в со-
временных высокоскоростных локальных компьютерных сетях. В качестве
узлов коммутации чаще всего выступают высокоскоростные коммутаторы.
Наиболее характерным представителем сетей с подобной структурой являет-
ся сеть 100VG AnyLan. И кроме того, высокоскоростной вариант магист-
ральной сети Ethernet – Fast Ethernet также имеет древовидную структуру.
По сравнению с шинными и кольцевыми сетями древовидные локаль-
ные сети обладают более высокой надежностью. Отключение или выход из
строя одной из линий или коммутатора, как правило, не оказывает сущест-
венного влияния на работоспособность оставшейся части локальной сети.
Ячеистая топология– это топология, при которой все рабочие
станции соединены со всеми (полносвязанная топология). Ячеистая тополо-
гия нашла применение в последние несколько лет. Ее привлекательность за-
ключается в относительной устойчивости к перегрузкам и отказам. Благодаря
множественности путей из устройств, включенных в сеть, трафик может
быть направлен в обход отказавших или занятых узлов. Даже несмотря на то,
что данный подход отмечается сложностью и дороговизной (протоколы
ячеистых сетей могут быть достаточно сложными с точки зрения логики,
чтобы обеспечить эти характеристики), некоторые пользователи предпочи-
тают ячеистые сети сетям других типов вследствие их высокой надежности
Беспроводные технологии
Методы беспроводной технологии передачи данных (Radio Waves) являются удобным, а иногда незаменимым средством связи. Беспроводные технологии различаются по типам сигнала, частоте (большая частота означает большую скорость передачи) и расстоянию передачи. Большое значение
имеют помехи и стоимость. Можно выделить три основных типа беспроводной технологии:
− радиосвязь;
− связь в микроволновом диапазоне;
− инфракрасная связь.
протоколы маршрутизации
Internet
- это общемировая совокупность компьютерных сетей, связывающая между собой миллионы компьютеров. Сегодня Internet имеет около 400 миллионов абонентов в более чем 150 странах мира. Ежемесячно размер сети увеличивается на 7-10%.
Отдельные локальные сети могут объединяются в глобальные вычислительные сети (WAN - wide area network). Устройства, не относящиеся к одной и той же локальной физической сети LAN, устанавливают соединения с глобальной сетью через специализированное коммуникационное оборудование. Наиболее распространен метод подключения "внутренней" подсети к "внешней" подсети через компьютер-шлюз. Internet образует ядро, обеспечивающее связь различных сетей, принадлежащих различным учреждениям во всем мире, одна с другой. Состоит Internet из множества локальных и глобальных сетей. Internet можно представить себе в виде мозаики сложенной из небольших сетей разной величины, которые активно взаимодействуют одна с другой, пересылая файлы, сообщения и т. п.
С самого начала в структуре Internet выделяли магистральную сеть и сети
, присоединенные к магистрали (автономные, локальные). Магистральная сеть и каждая из автономных имели свое собственное административное управление и собственные
Похожая информация:
Поиск на сайте:
2015-2020 lektsii.org -
Сеть позволяет двум и более компьютерам связываться друг с другом, совместно использовать файлы и принтеры, обмениваться данными и работать с общим подключением к Интернету. В крупных компаниях сети существуют уже несколько десятилетий, повсеместно встречаются в мелких организациях, а в последнее время домашние сети тоже стали вполне распространенным явлением. Построение домашней сети обойдется недорого и не требует сложной настройки. В наше время домов с несколькими компьютерами становится все больше, и сети часто используются для организации совместных широкополосных подключений к Интернету — например, по линии DSL или кабельному модему.
Даже простая сеть обладает многими полезными возможностями:
Совместный доступ к файлам — документы и даже некоторые приложения, хранящиеся на одном компьютере, могут быть доступны для других компьютеров сети (так, словно они находятся на жестком диске удаленного компьютера).
Синхронизация файлов — файлы могут автоматически синхронизироваться между несколькими компьютерами (например, между настольным и портативным компьютером). Пользователь отключает портативный компьютер от сети (скажем, для поездки в командировку) и работает на нем с файлами. После возвращения портативный компьютер снова подключается к сети, а файлы автоматически копируются на настольный компьютер для продолжения работы.
Совместный доступ к устройствам — принтер, подключенный к одному компьютеру, может использоваться другими компьютерами сети. То же относится к сканерам, устройствам резервного копирования и устройствам высокоскоростного доступа к Интернету (например, DSL и кабельные модемы).
Сетевые игры — вы можете играть в сетевые игры с другими пользователями вашей локальной сети и даже Интернета. В конце концов, воевать со своими знакомыми интереснее, чем с компьютерными персонажами.
Обмен информацией и совместная работа — отправка и получение электронной почты, моментальная организация чатов и даже видеоконференций с участниками с разных концов страны. Windows Vista включает ряд новых функций совместной работы, в том числе возможность проведения «живых» презентаций по сети.
Работа в Web — используя Internet Explorer или другой браузер по своему усмотрению, пользователь может получить информацию с другого континента так же легко, как из другой комнаты того же здания.
Совместная работа с данными — сетевое подключение позволяет двум и более пользователям одновременно обращаться к одной базе данных. Например, такая возможность может пригодиться для получения истории болезни пациентов, параллельной разработки приложений в коллективах программистов или отслеживания счетов и расходов в домашнем хозяйстве.
Администрирование — сеть упрощает решение задач по сопровождению и диагностике компьютеров. При помощи Удаленного рабочего стола (или его аналога от стороннего производителя) можно управлять удаленным компьютером точно так же, как если бы вы сидели прямо перед ним. Вместо того чтобы тратить несколько часов на телефонные переговоры и помогать в решении проблемы с компьютером, исправьте все сами за считанные минуты.
Возможность выполнения всех перечисленных функций зависит только от установленного программного обеспечения и скорости канала связи. Так как Windows обычно содержит встроенную поддержку сетей и набор приложений, обеспечивающих все перечисленные функции, от вас потребуется лишь правильно настроить их. Необходимо учитывать, что подключение компьютера к сети существенно повышает его уязвимость для хакеров и вирусов.
Чтобы разобраться во всех программах и оборудовании, используемых при построении сетей, очень важно знать сетевую терминологию. Далее перечислены основные термины, встречающиеся при обсуждении сетевых технологий:
Домен — сеть, использующая модель «клиент/сервер». В рамках этой модели один или несколько серверов предоставляют сети централизованные ресурсы: общий доступ к файлам, использование принтеров или электронной почты. Клиенты подключаются к серверам, чтобы получить доступ к сети. Домены обычно применяются в крупных организациях; локальные сети, находящиеся в разных географических местах, могут быть подключены к одному домену. Не путайте сетевые домены с доменными именами Интернета (sura.ru).
Брандмауэр (firewall ) — уровень зашиты, разрешающий или запрещающий пересылку данных по сети на основании заданного набора правил. Брандмауэры используются для ограничения несанкционированного доступа со стороны злоумышленников, блокировки «черных ходов», открываемых вирусами и другими вредоносными программами, и подавления лишнего трафика за счет блокировки некоторых типов сетевых приложений. В Windows существует встроенный брандмауэр.
Шлюз (gateway ) — устройство, связывающее две сети с разными протоколами (или две сети IP). Например, шлюз может соединять локальную проводную или беспроводную сеть с Интернетом. Шлюзы часто встраиваются в маршрутизаторы, чтобы домашние PC могли взаимодействовать друг с другом и подключаться к Интернету.
Концентраторы и коммутаторы — сетевые устройства, к которым подключаются несколько каналов Ethernet (подключаемые устройства называются узлами). Отличия между концентратором и коммутатором сводятся к производительности (и цене). Коммутатор способен одновременно обслуживать несколько полноценных широкополосных подключений, а более дешевые концентраторы распределяют ресурсы канала (например, если каждое из трех параллельных подключений использует одну треть пропускной способности канала).
Точка доступа — общедоступные беспроводные сети работают во многих кафе, библиотеках, аэропортах и других общественных местах. Любой желающий может подключиться к такой сети по Wi-Fi для получения доступа к Интернету. Одни точки доступа работают бесплатно, другие должны оплачиваться. В некоторых городах целые районы превращены в огромные точки доступа, к которым может подключаться любой желающий, причем нередко бесплатно.
IP -адрес — числовой код из четырех байт (например, 207.46.230.218), идентифицирующий компьютер или устройство в сетях TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Два компьютера в одной сети не могут обладать одинаковыми IP-адресами, но один компьютер может иметь несколько IP-адресов (например, шлюзовой сервер имеет два адреса - по одному для каждой из объединяемых сетей). Большинство компонентов адреса принимает значения от 0 до 255, что дает примерно 2564, или 4,3 миллиарда возможных комбинаций. Преобразование адресов между сетями осуществляется механизмом NAT (Network Address Translation). В частности, преобразование адресов приносит пользу при подключении защищенной брандмауэром локальной сети к Интернету (так, преобразование адресов дает возможность веб-серверам возвращать ответы нужному компьютеру сети, даже если весь Интернет-трафик проходит через один кабельный или DSL-модем).
В Интернете специально выделенные компьютеры, называемые серверами имен , преобразуют символьные имена хостов вида www.microsoft.com в соответствующие им IP-адреса. За дополнительной информацией обращайтесь к разделам «Настройка протокола IP для Windows» и «NSLookup».
Четырехбайтовая адресация используется в действующей версии сетевого протокола, называемой IPv4. Однако Windows также поддерживает новую версию IPv6, которая значительно расширяет диапазон доступных IP-адресов, а также обладает новыми функциями безопасности и QoS (Quality of Service). Адреса IPv6 имеют вид fe80::28ff:b329:f8b3:a44e. Протокол IPv6 обычно встречается в сетях крупных организаций, но не в малых или домашних сетях.
локальная сеть — обычно этим термином обозначается сеть, расположенная в пределах одной комнаты или здания. Также встречается сокращение LAN (Local Area Network).
Одноранговая сеть — сеть, в которой центральные серверы отсутствуют, а компьютеры непосредственно взаимодействуют друг с другом и обмениваются ресурсами. К категории одноранговых относятся домашние сети и многие сети малых предприятий. В более крупных сетях вместо одноранговой модели чаще используется модель с централизованными серверами. Термином «одноранговые сети» также иногда обозначаются приложения, напрямую связывающие компьютеры по Интернету или сети для обмена файлами (например, BitTorrent).
Протокол — «язык», на котором ваш компьютер общается с другими компьютерами сети. Семейство протоколов TCP/IP — фактический стандарт для локальных и глобальных сетей, и его поддержка необходима для подключения к Интернету.
TCP/IP — сокращенное обозначение семейства протоколов, включающего протоколы TCP (Transmission Control Protocol), IP (Internet Protocol), UDP (User Datagram Protocol) и ICMP (Internet Control Message Protocol). TCP/IP необходим для подключения к Интернету и является стандартным протоколом в большинстве современных локальных сетей.
Маршрутизатор (router ) — устройство, обеспечивающее внутри- и межсетевую передачу пакетов данных, а также маршрутизацию пакетов к месту назначения. В частности, маршрутизатор анализирует пакеты данных в сети, определяет место назначения и отправляет их. В Интернете маршрутизаторы обычно пересылают пакеты данных другим маршрутизаторам, которые пересылают их третьим, и т. д., пока пакет не достигнет места назначения. Маршрутизаторы часто путают с коммутаторами. Коммутатор представляет собой пассивное устройство, объединяющее другие устройства для формирования сети, а маршрутизатор занимается активным перенаправлением пакетов.
Сервер — компьютер сети, обеспечивающий выполнение некоторой функции (доступ к электронной почте, хранение и предоставление файлов, управление базой данных и т. д.). Серверы обычно используются в корпоративных, но не в домашних сетях.
Топология — физическое строение сети.
VPN (Virtual Private Network ) виртуальная сеть, обеспечивающая защищенную пересылку шифрованных данных в Интернете. Компании часто используют VPN, чтобы их работники могли подключаться к корпоративной сети из дома или во время поездки. Подключение осуществляется по Интернету, но все данные шифруются и передаются по виртуальному «туннелю», что обеспечивает конфиденциальность и защиту трафика. Windows содержит встроенные средства для создания подключений VPN. За подробностями обращайтесь к разделу «Установка подключения или сети».
Глобальная сеть — сеть из компьютеров, находящихся на больших расстояниях друг от друга. Примером глобальной сети служит Интернет. На домашнем маршрутизаторе несколько портов обычно используются для подключения компьютеров к домашней сети, а один порт с пометкой WAN связывает домашнюю сеть с Интернетом.
Рабочая группа — группа компьютеров, объединенных в одноранговую сеть с совместным доступом к ресурсам (таким, как принтеры и файлы). Рабочие группы часто путают с сетью. Одна сеть может содержать несколько рабочих групп, в нее можно включать новые рабочие группы и удалять их. При настройке сети Windows автоматически создает рабочую группу и присваивает ей имя. Тем не менее вы можете переименовать эту группу и добавить в сеть новые группы. Windows позволяет легко сменить рабочую группу, к которой принадлежит ваш компьютер. За подробностями обращайтесь к разделу «Изменение рабочей группы или домена».
Сетевая технология - это согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств (например, сетевых адаптеров, драйверов, кабелей и разъемов), достаточный для построения вычислительной сети. Эпитет «достаточный» подчеркивает то обстоятельство, что этот набор представляет собой минимальный набор средств, с помощью которых можно построить работоспособную сеть. Возможно, эту сеть можно улучшить, например, за счет выделения в ней подсетей, что сразу потребует кроме протоколов стандарта Ethernet применения протокола IP, а также специальных коммуникационных устройств - маршрутизаторов. Улучшенная сеть будет, скорее всего, более надежной и быстродействующей, но за счет надстроек над средствами технологии Ethernet, которая составила базис сети.
Термин «сетевая технология» чаще всего используется в описанном выше узком смысле, но иногда применяется и его расширенное толкование как любого набора средств и правил для построения сети, например, «технология сквозной маршрутизации», «технология создания защищенного канала», «технология IP-сетей».
Протоколы, на основе которых строится сеть определенной технологии (в узком смысле), специально разрабатывались для совместной работы, поэтому от разработчика сети не требуется дополнительных усилий по организации их взаимодействия. Иногда сетевые технологии называют базовыми технологиями , имея в виду то, что на их основе строится базис любой сети. Примерами базовых сетевых технологий могут служить наряду с Ethernet такие известные технологии локальных сетей как, Token Ring и FDDI, или же технологии территориальных сетей Х.25 и frame relay. Для получения работоспособной сети в этом случае достаточно приобрести программные и аппаратные средства, относящиеся к одной базовой технологии - сетевые адаптеры с драйверами, концентраторы, коммутаторы, кабельную систему и т. п., - и соединить их в соответствии с требованиями стандарта на данную технологию.
Создание стандартных технологий локальных сетей
В середине 80-х годов положение дел в локальных сетях стало кардинально меняться. Утвердились стандартные технологии объединения компьютеров в сеть - Ethernet, Arcnet, Token Ring. Мощным стимулом для их развития послужили персональные компьютеры. Эти массовые продукты явились идеальными элементами для построения сетей - с одной стороны, они были достаточно мощными для работы сетевого программного обеспечения, а с другой - явно нуждались в объединении своей вычислительной мощности для решения сложных задач, а также разделения дорогих периферийных устройств и дисковых массивов. Поэтому персональные компьютеры стали преобладать в локальных сетях, причем не только в качестве клиентских компьютеров, но и в качестве центров хранения и обработки данных, то есть сетевых серверов, потеснив с этих привычных ролей мини-компьютеры и мэйнфреймы.
Стандартные сетевые технологии превратили процесс построения локальной сети из искусства в рутинную работу. Для создания сети достаточно было приобрести сетевые адаптеры соответствующего стандарта, например Ethernet, стандартный кабель, присоединить адаптеры к кабелю стандартными разъемами и установить на компьютер одну из популярных сетевых операционных систем, например, NetWare. После этого сеть начинала работать и присоединение каждого нового компьютера не вызывало никаких проблем - естественно, если на нем был установлен сетевой адаптер той же технологии.
Локальные сети в сравнении с глобальными сетями внесли много нового в способы организации работы пользователей. Доступ к разделяемым ресурсам стал гораздо удобнее - пользователь мог просто просматривать списки имеющихся ресурсов, а не запоминать их идентификаторы или имена. После соединения с удаленным ресурсом можно было работать с ним с помощью уже знакомых пользователю по работе с локальными ресурсами команд. Последствием и одновременно движущей силой такого прогресса стало появление огромного числа непрофессиональных пользователей, которым совершенно не нужно было изучать специальные (и достаточно сложные) команды для сетевой работы. А возможность реализовать все эти удобства разработчики локальных сетей получили в результате появления качественных кабельных линий связи, на которых даже сетевые адаптеры первого поколения обеспечивали скорость передачи данных до 10 Мбит/с.
Конечно, о таких скоростях разработчики глобальных сетей не могли даже мечтать - им приходилось пользоваться теми каналами связи, которые были в наличии, так как прокладка новых кабельных систем для вычислительных сетей протяженностью в тысячи километров потребовала бы колоссальных капитальных вложений. А «под рукой» были только телефонные каналы связи, плохо приспособленные для высокоскоростной передачи дискретных данных - скорость в 1200 бит/с была для них хорошим достижением. Поэтому экономное расходование пропускной способности каналов связи часто являлось основным критерием эффективности методов передачи данных в глобальных сетях. В этих условиях различные процедуры прозрачного доступа к удаленным ресурсам, стандартные для локальных сетей, для глобальных сетей долго оставались непозволительной роскошью.
Современные тенденции
Сегодня вычислительные сети продолжают развиваться, причем достаточно быстро. Разрыв между локальными и глобальными сетями постоянно сокращается во многом из-за появления высокоскоростных территориальных каналов связи, не уступающих по качеству кабельным системам локальных сетей. В глобальных сетях появляются службы доступа к ресурсам, такие же удобные и прозрачные, как и службы локальных сетей. Подобные примеры в большом количестве демонстрирует самая популярная глобальная сеть - Internet.
Изменяются и локальные сети. Вместо соединяющего компьютеры пассивного кабеля в них в большом количестве появилось разнообразное коммуникационное оборудование - коммутаторы, маршрутизаторы, шлюзы. Благодаря такому оборудованию появилась возможность построения больших корпоративных сетей, насчитывающих тысячи компьютеров и имеющих сложную структуру. Возродился интерес к крупным компьютерам - в основном из-за того, что после спада эйфории по поводу легкости работы с персональными компьютерами выяснилось, что системы, состоящие из сотен серверов, обслуживать сложнее, чем несколько больших компьютеров. Поэтому на новом витке эволюционной спирали мэйнфреймы стали возвращаться в корпоративные вычислительные системы, но уже как полноправные сетевые узлы, поддерживающие Ethernet или Token Ring, а также стек протоколов TCP/IP, ставший благодаря Internet сетевым стандартом де-факто.
Проявилась еще одна очень важная тенденция, затрагивающая в равной степени как локальные, так и глобальные сети. В них стала обрабатываться несвойственная ранее вычислительным сетям информация - голос, видеоизображения, рисунки. Это потребовало внесения изменений в работу протоколов, сетевых операционных систем и коммуникационного оборудования. Сложность передачи такой мультимедийной информации по сети связана с ее чувствительностью к задержкам при передаче пакетов данных - задержки обычно приводят к искажению такой информации в конечных узлах сети. Так как традиционные службы вычислительных сетей - такие как передача файлов или электронная почта - создают малочувствительный к задержкам трафик и все элементы сетей разрабатывались в расчете на него, то появление трафика реального времени привело к большим проблемам.
Сегодня эти проблемы решаются различными способами, в том числе и с помощью специально рассчитанной на передачу различных типов трафика технологии АТМ, Однако, несмотря на значительные усилия, предпринимаемые в этом направлении, до приемлемого решения проблемы пока далеко, и в этой области предстоит еще много сделать, чтобы достичь заветной цели - слияния технологий не только локальных и глобальных сетей, но и технологий любых информационных сетей - вычислительных, телефонных, телевизионных и т. п. Хотя сегодня эта идея многим кажется утопией, серьезные специалисты считают, что предпосылки для такого синтеза уже существуют, и их мнения расходятся только в оценке примерных сроков такого объединения - называются сроки от 10 до 25 лет. Причем считается, что основой для объединения послужит технология коммутации пакетов, применяемая сегодня в вычислительных сетях, а не технология коммутации каналов, используемая в телефонии, что, наверно, должно повысить интерес к сетям этого типа.
