Курс лекции по компьютерным сетям

версиях, ассоциируемых с ним. Чтобы обеспечить легкий доступ, подсистемы

управления конфигурацией хранят эту информацию в базе данных. Когда

возникает какая-нибудь проблема, в этой базе данных может быть проведен

поиск ключей, которые могли бы помочь решить эту проблему.

Управление учетом использования ресурсов

Цель управления учетом использования ресурсов – измерение параметров

использования сети, чтобы можно было соответствующим образом регулировать

ее использование индивидуальными или групповыми пользователями. Такое

регулирование минимизирует число проблем в сети (т.к. ресурсы сети могут

быть поделены исходя из возможностей источника) и максимизирует

равнодоступность к сети для всех пользователей.

Управление неисправностями

Цель управления неисправностями – выявить, зафиксировать, уведомить

пользователей и (в пределах возможного) автоматически устранить проблемы в

сети, с тем чтобы эффективно поддерживать работу сети. Так как

неисправности могут привести к простоям или недопустимой деградации сети,

управление неисправностями, по всей вероятности, является наиболее широко

используемым элементом модели управления сети ISO.

Управление неисправностями включает в себя несколько шагов:

1. определение симптомов проблемы;

2. изолирование проблемы;

3. устранение проблемы;

4. проверка устранения неисправности на всех важных подсистемах;

5. регистрация обнаружения проблемы и ее решения.

Управление защитой данных

Цель управления защитой данных – контроль доступа к сетевым ресурсам в

соответствии с местными руководящими принципами, чтобы сделать невозможными

саботаж сети и доступ к чувствительной информации лицам, не имеющим

соответствующего разрешения. Например, одна из подсистем управления защитой

данных может контролировать регистрацию пользователей ресурса сети,

отказывая в доступе тем, кто вводит коды доступа, не соответствующие

установленным.

Подсистемы управления защитой данных работают путем разделения

источников на санкционированные и несанкционированные области. Для

некоторых пользователей доступ к любому источнику сети является

несоответствующим.

Подсистемы управления защитой данных выполняют следующие функции:

- идентифицируют чувствительные ресурсы сети (включая системы, файлы и

другие объекты);

- определяют отображения в виде карт между чувствительными источниками сети

и набором пользователей;

- контролируют точки доступа к чувствительным ресурсам сети;

- регистрируют несоответствующий доступ к чувствительным ресурсам сети.

6 Совместимость

Совместимость и мобильность программного обеспечения. Концепция

программной совместимости впервые в широких масштабах была применена

разработчиками системы IBM/360. Основная задача при проектировании всего

ряда моделей этой системы заключалась в создании такой архитектуры, которая

была бы одинаковой с точки зрения пользователя для всех моделей системы

независимо от цены и производительности каждой из них. Огромные

преимущества такого подхода, позволяющего сохранять существующий задел

программного обеспечения при переходе на новые (как правило, более

производительные) модели, были быстро оценены как производителями

компьютеров, так и пользователями, и начиная с этого времени практически

все фирмы-поставщики компьютерного оборудования взяли на вооружение эти

принципы, поставляя серии совместимых компьютеров. Следует заметить однако,

что со временем даже самая передовая архитектура неизбежно устаревает и

возникает потребность внесения радикальных изменений в архитектуру и

способы организации вычислительных систем.

В настоящее время одним из наиболее важных факторов, определяющих

современные тенденции в развитии информационных технологий, является

ориентация компаний-поставщиков компьютерного оборудования на рынок

прикладных программных средств.

Этот переход выдвинул ряд новых требований. Прежде всего, такая

вычислительная среда должна позволять гибко менять количество и состав

аппаратных средств и программного обеспечения в соответствии с меняющимися

требованиями решаемых задач. Во-вторых, она должна обеспечивать возможность

запуска одних и тех же программных систем на различных аппаратных

платформах, т.е. обеспечивать мобильность программного обеспечения.

В–третьих, эта среда должна гарантировать возможность применения одних и

тех же человеко-машинных интерфейсов на всех компьютерах, входящих в

неоднородную сеть. В условиях жесткой конкуренции производителей аппаратных

платформ и программного обеспечения сформировалась концепция открытых

систем, представляющая собой совокупность стандартов на различные

компоненты вычислительной среды, предназначенных для обеспечения

мобильности программных средств в рамках неоднородной, распределенной

вычислительной системы.

Вопросы

1. Какие основные требования предъявляются к сетям?

2. Что такое производительность сети?

3. Какие характеристики влияют на производительность сети?

4. Какие есть способы повышения производительности сетей?

5. Как обеспечить высокоскоростную пересылку трафика?

6. Чем обеспечивается надежность сети?

7. Что такое отказоустойчивость?

8. Перечислить задачи безопасности данных в сети.

9. Для какой цели используется резервное копирование?

10. Чем обеспечивается безопасность сетей в клиент–серверной архитектуре?

11. Для какой цели устанавливаются экранированные линии в сети?

12. Что такое прозрачность сетей?

13. В каком случае линия прозрачна по отношению к типам сигналов?

14. Что такое прозрачное соединение?

15. Что используется для разделения сети на сегменты?

16. Каким образом можно уменьшить трафик в сети?

17. Дать определение управляемости сетей и перечислить основные функции

управления сетями.

18. Что включается в управление эффективностью?

19. Для какой цели используется управление неисправностями?

20. Для чего необходимо управление конфигурацией?

21. Какова цель управления защитой данных?

22. Какие функции подсистемы управления защитой данных?

23. Дать определение понятия совместимости сетей.

Сетевое оборудование

1 Сетевые адаптеры, или NIC (Network Interface Card).

Назначение.

Сетевые адаптеры – это сетевое оборудование, обеспечивающее

функционирование сети на физическом и канальном уровнях.

Сетевой адаптер относится к периферийному устройству компьютера,

непосредственно взаимодействующему со средой передачи данных, которая прямо

или через другое коммуникационное оборудование связывает его с другими

компьютерами. Это устройство решает задачи надежного обмена двоичными

данными, представленными соответствующими электромагнитными сигналами, по

внешним линиям связи. Как и любой контроллер компьютера, сетевой адаптер

работает под управлением драйвера операционной системы, и распределение

функций между сетевым адаптером и драйвером может изменяться от реализации

к реализации.

Компьютер, будь то сервер или рабочая станция, подключается к сети с

помощью внутренней платы – сетевого адаптера (хотя бывают и внешние сетевые

адаптеры, подключаемые к компьютеру через параллельный порт). Сетевой

адаптер вставляется в гнездо материнской платы. Карты сетевых адаптеров

устанавливаются на каждой рабочей станции и на файловом сервере. Рабочая

станция отправляет запрос к файловому серверу и получает ответ через

сетевой адаптер, когда файловый сервер готов. Сетевые адаптеры преобразуют

параллельные коды, используемые внутри компьютера и представленные

маломощными сигналами, в последовательный поток мощных сигналов для

передачи данных по внешней сети. Сетевые адаптеры должны быть совместимы с

кабельной системой сети, внутренней информационной шиной ПК и сетевой

операционной системой.

Настройка сетевого адаптера и трансивера

Для работы ПК в сети надо правильно установить и настроить сетевой

адаптер. Для адаптеров, отвечающих стандарту PnP, настройка производится

автоматически. В ином случае необходимо настроить линию запроса на

прерывание IRQ (Interrupt Request Line) и адрес ввода/вывода (Input/Output

address). Адрес ввода/вывода – это трехзначное шестнадцатеричное число,

которое идентифицирует коммуникационный канал между аппаратными

устройствами и центральным процессором. Чтобы сетевой адаптер

функционировал правильно, должны быть настроены линия IRQ и адрес

ввода/вывода. Запросы на прерывание IRQ и адреса ввода/вывода для основных

устройств приведены в таблице 9.1.

Обычно сетевая карта работает с конфликтами, если двум устройствам

назначен один и тот же ресурс (запроса на прерывание или адрес

ввода/вывода). Сетевые карты поддерживают различные типы сетевых

соединений. Физический интерфейс между самой сетевой картой и сетью

называют трансивером (transceiver) – это устройство, которое как получает,

так и посылает данные. Трансиверы на сетевых картах могут получать и

посылать цифровые и аналоговые сигналы. Тип интерфейса, который использует

сетевая карта, часто может быть физически определен на сетевой карте.

Перемычки, или джамперы (маленькие перемычки, соединяющие два контакта),

могут быть настроены для указания типа трансивера, который должна

использовать сетевая карта в соответствии со схемой сети. Например,

перемычка в одном положении может включить разъем RJ-45 для поддержки сети

типа витая пара, в другом – поддержку внешнего трансивера.

Таблица 9.1

|Стандартное применение |Запрос на |Диапазон |

| |прерывание |ввода/вывода |

|Системный таймер |IRQ0 | |

|Клавиатура |IRQ1 | |

|Вторичный контроллер IRQ или видеокарта |IRQ2 | |

|Прерывание от асинхронного |IRQ3 |От 2F0 до 2FF|

|последовательного порта СОМ2 и СОМ4 | | |

|Прерывание от асинхронного |IRQ4 |От 3F0 до 3FF|

|последовательного порта СОМ1 и СОМ3 | | |

|Обычно свободен (может быть занят |IRQ5 | |

|параллельным портом LPT2) | | |

|Контроллер флоппи-диска |IRQ6 | |

|Прерывание от параллельного принтерного |IRQ7 | |

|порта LPT1 | | |

|Аппаратный таймер |IRQ8 | |

|Обычно свободен |IRQ9 |От 370 до 37F|

|Обычно свободен (может быть занят первичным|IRQ10 | |

|контроллером SCSI) | | |

|Обычно свободен (может быть занят вторичным|IRQ11 |IRQ11 |

|контроллером SCSI) | | |

|Мышь PS/2 |IRQ12 |IRQ12 |

|Прерывание от сопроцессора |IRQ13 |IRQ13 |

|Прерывание от первичного контроллера |IRQ14 |IRQ14 |

|жесткого диска | | |

|Обычно свободен (может быть занят вторичным|IRQ15 |IRQ15 |

|контроллером жесткого диска IDE) | | |

Функции сетевых адаптеров

Сетевые адаптеры производят семь основных операций при приеме или

передачи сообщения:

1. Гальваническая развязка с коаксиальным кабелем или витой парой. Для этой

цели используются импульсные трансформаторы. Иногда дя развязки

используются оптроны.

2. Прием (передача) данных. Данные передаются из ОЗУ ПК в адаптер или из

адаптера в память ПК через программируемый канал ввода/вывода, канал

прямого доступа или разделяемую память.

3. Буферизация. Для согласования скоростей пересылки данных в адаптер или

из него со скоростью обмена по сети используются буфера. Во время

обработки в сетевом адаптере, данные хранятся в буфере. Буфер позволяет

адаптеру осуществлять доступ ко всему пакету информации. Использование

буферов необходимо для согласования между собой скоростей обработки

информации различными компонентами ЛВС.

4. Формирование пакета. Сетевой адаптер должен разделить данные на блоки в

режиме передачи (или соединить их в режиме приема) данных и оформить в

виде кадра определенного формата. Кадр включает несколько служебных

полей, среди которых имеется адрес компьютера назначения и контрольная

сумма кадра, по которой сетевой адаптер станции назначения делает вывод о

корректности доставленной по сети информации.

5. Доступ к каналу связи. Набор правил, обеспечивающих доступ к среде

передачи. Выявление конфликтных ситуаций и контроль состояния сети.

6. Идентификация своего адреса в принимаемом пакете. Физический адрес

адаптера может определяться установкой переключателей, храниться в

специальном регистре или прошиваться в ППЗУ.

7. Преобразование параллельного кода в последовательный код при передаче

данных, и из последовательного кода в параллельный при приеме. В режиме

передачи данные передаются по каналу связи в последовательном коде.

8. Кодирование и декодирование данных. На этом этапе должны быть

сформированы электрические сигналы, используемые для представления

данных. Большинство сетевых адаптеров для этой цели используют

манчестерское кодирование. Этот метод не требует передачи

синхронизирующих сигналов для распознавания единиц и нулей по уровням

сигналов, а вместо этого для представления 1 и 0 используется перемена

полярности сигнала.

9. Передача или прием импульсов. В режиме передачи закодированные

электрические импульсы данных передаются в кабель (при приеме импульсы

направляются на декодирование).

Сетевые адаптеры вместе с сетевым программным обеспечением способны

распознавать и обрабатывать ошибки, которые могут возникнуть из-за

электрических помех, коллизий или плохой работы оборудования.

Последние типы сетевых адаптеров поддерживают технологию Plug and Play

(вставляй и работай). Если сетевую карту установить в компьютер, то при

первой загрузке система определит тип адаптера и запросит для него

драйверы. Внешний вид адаптера показан на рис. 9.1.

[pic]

Рис. 9.1 Вид адаптера

Базовый, или физический, адрес

Некоторые сетевые адаптеры имеют возможность использовать оперативную

память ПК в качестве буфера для хранения входящих и исходящих пакетов

данных. Базовый адрес (Base Memory Address) представляет собой

шестнадцатеричное число, которое указывает на адрес в оперативной памяти,

где находится этот буфер. Важно выбрать базовый адрес без конфликтов с

другими устройствами.

Типы сетевых адаптеров

Сетевые адаптеры различаются по типу и разрядности используемой в

компьютере внутренней шины данных – ISA, EISA, PCI, MCA.

Сетевые адаптеры различаются также по типу принятой в сети сетевой

технологии – Ethernet, Token Ring, FDDI и т.п. Как правило, конкретная

модель сетевого адаптера работает по определенной сетевой технологии

(например, Ethernet). В связи с тем, что для каждой технологии сейчас

имеется возможность использования различных сред передачи данных (тот же

Ethernet поддерживает коаксиальный кабель, неэкранированную витую пару и

оптоволоконный кабель), сетевой адаптер может поддерживать как одну, так и

одновременно несколько сред. В случае, когда сетевой адаптер поддерживает

только одну среду передачи данных, а необходимо использовать другую,

применяются трансиверы и конверторы.

Различные типы сетевых адаптеров отличаются не только методами доступа

к среде и протоколами, но еще и следующими параметрами:

- скорость передачи;

- объем буфера для пакета;

- тип шины;

- быстродействие шины;

- совместимость с различными микропроцессорами;

- использование прямого доступа к памяти (DMA);

- адресация портов ввода/вывода и запросов прерывания;

- конструкция разъема.

Наиболее известны следующие типы адаптеров:

Адаптеры Ethernet представляют собой плату, которая вставляется в

свободный слот материнской (системной) платы компьютера. Из-за широкого

распространения компьютеров с системной магистралью ISA существует широкий

спектр адаптеров, предназначенных для установки в слот ISA, а также

производятся адаптеры, совместимые с шиной. Чаще всего адаптеры Ethernet

имеют для связи с сетью два внешних разъема: для коаксиального кабеля

(разъем BNC) и для кабеля на витой паре. Для выбора типа кабеля применяются

перемычки или переключатели, которые устанавливаются перед подключением

адаптера к сети.

Адаптеры Fast Ethernet производятся изготовителями с учетом

определенного типа среды передачи. Сетевой кабель при этом подключается

непосредственно к адаптеру (без трансивера).

Оптические адаптеры стандарта 10BASE-FL могут устанавливаться в

компьютеры с шинами ISA, PCI, МСА. Эти адаптеры позволяют отказаться от

внешних преобразователей среды и от микротрансиверов. При установке этих

адаптеров возможна реализация полнодуплексного режима обмена информацией.

Для повышения универсальности в оптических адаптерах сохраняется

возможность соединения по витой паре с разъемом RJ-45.

Для спецификации 100BASE-FX соединение концентратора и адаптера по

оптоволокну осуществляется с использованием оптических соединителей типа SC

или ST. Выбор типа оптического соединителя (SC или ST) зависит от того,

новая или старая это инсталляция. Для этой спецификации выпускаются сетевые

адаптеры, совместимые с шиной PCI. Адаптеры способны поддерживать как

полудуплексный, так и полнодуплексный режим работы. Для облегчения

настройки и эксплуатации на переднюю панель адаптера вынесено несколько

индикаторов состояния. Кроме того, существуют модели адаптеров, способные

работать как по одномодовому, так и по многомодовому оптоволоконному

кабелю.

Сетевые адаптеры для технологии Gigabit Ethernet предназначены для

установки в сервера и мощные рабочие станции. Для повышения эффективности

работы они способны поддерживать полнодуплексный режим обмена информацией.

Адаптеры FDRI могут использоваться на разнообразных рабочих станциях и в

устройствах межсетевого взаимодействия – мостах и маршрутизаторах.

Существуют адаптеры FDDI, предназначенные для работы со всеми

распространенными шинами: ISA, EISA, VESA Local Bus (VLB) и т. д. В сети

FDDI такие устройства, как рабочие станции или мосты и подсоединяются к

кольцу через адаптеры одного из двух типов: с двойным (DAS) или одиночным

(SAS) подключением. Адаптеры DAS осуществляют физическое соединение

устройств как с первичным, так и со вторичным кольцом, что повышает

отказоустойчивость сети. Такой адаптер имеет два разъема (розетки)

оптического интерфейса. Адаптеры SAS подключают рабочие станции к

концентратору FDDI через одиночную оптоволоконную линию в звездообразной

топологии. Эти адаптеры представляют собой плату, на которой наряду с

электронными компонентами установлен оптический трансивер с разъемом

(розеткой) оптического интерфейса.

2 Повторители и концентраторы

Основная функция повторителя (repeater), как это следует из его

названия, – повторение сигналов, поступающих на его порт. Повторитель

улучшает электрические характеристики сигналов и их синхронность, и за счет

этого появляется возможность увеличивать общую длину кабеля между самыми

удаленными в сети узлами.

Многопортовый повторитель часто называют концентратором (concentrator)

или хабом (hub), что отражает тот факт, что данное устройство реализует не

только функцию повторения сигналов, но и концентрирует в одном центральном

устройстве функции объединения компьютеров в сеть. Практически во всех

современных сетевых стандартах концентратор является необходимым элементом

сети, соединяющим отдельные компьютеры в сеть.

Концентратор или Hub представляет собой сетевое устройство,

действующее на физическом уровне сетевой модели OSI.

Отрезки кабеля, соединяющие два компьютера или какие либо два других

сетевых устройства, называются физическими сегментам, поэтому концентраторы

и повторители, которые используются для добавления новых физических

сегментов, являются средством физической структуризации сети.

Концентратор – устройство, у которого суммарная пропускная способность

входных каналов выше пропускной способности выходного канала. Так как

потоки входных данных в концентраторе больше выходного потока, то главной

его задачей является концентрация данных. При этом возможны ситуации, когда

число блоков данных, поступающее на входы концентратора, превышает его

возможности. Тогда концентратор ликвидирует часть этих блоков.

Ядром концентратора является процессор. Для объединения входной

информации чаще всего используется множественный доступ с разделением

времени. Функции, выполняемые концентратором, близки к задачам, возложенным

на мультиплексор. Наращиваемые (модульные) концентраторы позволяют выбирать

их компоненты, не думая о совместимости с уже используемыми. Современные

концентраторы имеют порты для подключения к разнообразным локальным сетям.

Концентратор является активным оборудованием. Концентратор служит

центром (шиной) звездообразной конфигурации сети и обеспечивает подключение

сетевых устройств. В концентраторе для каждого узла (ПК, принтеры, серверы

доступа, телефоны и пр.) должен быть предусмотрен отдельный порт.

Наращиваемые концентраторы представляют собой отдельные модули,

которые объединяются при помощи быстродействующей системы связи. Такие

концентраторы предоставляют удобный способ поэтапного расширения

возможностей и мощности ЛВС.

Концентратор осуществляет электрическую развязку отрезков кабеля до

каждого узла, поэтому короткое замыкание на одном из отрезков не выведет из

строя всю ЛВС.

[pic]

Рис. 9.1 Логический сегмент, построенный с использованием концентраторов

Концентраторы образуют из отдельных физических отрезков кабеля общую

среду передачи данных – логический сегмент. Логический сегмент также

называют доменом коллизий, поскольку при попытке одновременной передачи

данных любых двух компьютеров этого сегмента, хотя бы и принадлежащих

разным физическим сегментам, возникает блокировка передающей среды. Следует

особо подчеркнуть, что, какую бы сложную структуру ни образовывали

концентраторы, например путем иерархического соединения (рис. 9.2), все

компьютеры, подключенные к ним, образуют единый логический сегмент, в

котором любая пара взаимодействующих компьютеров полностью блокирует

возможность обмена данными для других компьютеров.

[pic]

Рис. 9.2 Внешний вид концентратора

На рис. 9.3 показан внешний вид концентратора Концентраторы

поддерживают технологию plug and play и не требуют какой-либо установки

параметров. Необходимо просто спланировать свою сеть и вставить разъемы в

порты хаба и компьютеров.

Планирование сети с хабом

При выборе места для установки концентратора примите во внимание

следующие аспекты:

- местоположение;

- расстояния;

- питание.

Выбор места установки концентратора является наиболее важным этапом

планирования небольшой сети. Хаб разумно расположить вблизи геометрического

центра сети (на одинаковом расстоянии от всех компьютеров). Такое

расположение позволит минимизировать расход кабеля. Длина кабеля от

концентратора до любого из подключаемых к сети компьютеров или периферийных

устройств не должна превышать 100 м.

Концентратор можно поставить на стол или закрепить его на стене с

помощью входящих в комплект хаба скоб. Установка хаба на стене позволяет

упростить подключение кабелей, если они уже проложены в офисе.

При планировании сети есть возможность наращивания (каскадирования)

хабов.

Преимущества концентратора

Концентраторы имеют много преимуществ. Во-первых, в сети используется

топология звезда, при которой соединения с компьютерами образуют лучи, а

хаб является центром звезды. Такая топология упрощает установку и

управление сети. Любые перемещения компьютеров или добавление в сеть новых

узлов при такой топологии весьма несложно выполнить. Кроме того, эта

топология значительно надежнее, поскольку при любом повреждении кабельной

системы сеть сохраняет работоспособность (перестает работать лишь

поврежденный луч). Светодиодные индикаторы хаба позволяют контролировать

состояние сети и легко обнаруживать неполадки.

Различные производители концентраторов реализуют в своих устройствах

различные наборы вспомогательных функций, но наиболее часто встречаются

следующие:

- объединение сегментов с различными физическими средами (например,

коаксиал, витая пара и оптоволокно) в единый логический сегмент;

- автосегментация портов – автоматическое отключение порта при его

некорректном поведении (повреждение кабеля, интенсивная генерация пакетов

ошибочной длины и т. п.);

- поддержка между концентраторами резервных связей, которые используются

при отказе основных;

- защита передаваемых по сети данных от несанкционированного доступа

(например, путем искажения поля данных в кадрах, повторяемых на портах,

не содержащих компьютера с адресом назначения);

- поддержка средств управления сетями – протокола SNMP, баз управляющей

информации MIB.

3 Мосты и коммутаторы

Мост (bridge) – ретрансляционная система, соединяющая каналы передачи

данных.

[pic]

Рис. 9.1 Структура моста

В соответствии с базовой эталонной моделью взаимодействия открытых

систем мост описывается протоколами физического и канального уровней, над

которыми располагаются канальные процессы. Мост опирается на пару

связываемых им физических средств соединения, которые в этой модели

представляют физические каналы. Мост преобразует физический (1A, 1B) и

канальный (2A, 2B) уровни различных типов (рис. 9.4). Что касается

канального процесса, то он объединяет разнотипные каналы передачи данных в

один общий.

Мост (bridge), а также его быстродействующий аналог – коммутатор

(switching hub), делят общую среду передачи данных на логические сегменты.

Логический сегмент образуется путем объединения нескольких физических

сегментов (отрезков кабеля) с помощью одного или нескольких концентраторов.

Каждый логический сегмент подключается к отдельному порту

моста/коммутатора. При поступлении кадра на какой-либо из портов

мост/коммутатор повторяет этот кадр, но не на всех портах, как это делает

концентратор, а только на том порту, к которому подключен сегмент,

содержащий компьютер-адресат.

Мосты могут соединять сегменты, использующие разные типы носителей,

например 10BaseT (витая пара) и 10Base2 (тонкий коаксиальный кабель). Они

могут соединять сети с разными методами доступа к каналу, например сети

Ethernet (метод доступа CSMA/CD) и Token Ring (метод доступа TPMA).

Различие между мостом и коммутатором

Разница между мостом и коммутатором состоит в том, что мост в каждый

момент времени может осуществлять передачу кадров только между одной парой

портов, а коммутатор одновременно поддерживает потоки данных между всеми

своими портами. Другими словами, мост передает кадры последовательно, а

коммутатор параллельно.

Мосты используются только для связи локальных сетей с глобальными, то

есть как средства удаленного доступа, поскольку в этом случае необходимость

в параллельной передаче между несколькими парами портов просто не

возникает.

[pic]

Рис. 9.1 Соединение двух сетей при помощи двух каналов

Когда появились первые устройства, позволяющие разъединять сеть на

несколько доменов коллизий (по сути фрагменты ЛВС, построенные на hub-ах),

они были двух портовыми и получили название мостов (bridge-ей). По мере

развития данного типа оборудования, они стали многопортовыми и получили

название коммутаторов (switch-ей). Некоторое время оба понятия существовали

одновременно, а позднее вместо термина «мост» стали применять «коммутатор».

Далее в этой теме будет использоваться термин «коммутатор» для обозначения

этих обеих разновидностей устройств, поскольку все сказанное ниже в равной

степени относится и к мостам, и к коммутаторам. Следует отметить, что в

последнее время локальные мосты полностью вытеснены коммутаторами.

Нередки случаи, когда необходимо соединить локальные сети, в которых

различаются лишь протоколы физического и канального уровней. Протоколы

остальных уровней в этих сетях приняты одинаковыми. Такие сети могут быть

соединены мостом. Часто мосты наделяются дополнительными функциями. Такие

мосты обладают определенным интеллектом (интеллектом в сетях называют

действия, выполняемые устройствами) и фильтруют сквозь себя блоки данных,

адресованные абонентским системам, расположенным в той же сети. Для этого в

памяти каждого моста имеются адреса систем, включенных в каждую из сетей.

Блоки, проходящие через интеллектуальный мост, дважды проверяются, на входе

и выходе. Это позволяет предотвращать появление ошибок внутри моста.

Мосты не имеют механизмов управления потоками блоков данных. Поэтому

может оказаться, что входной поток блоков окажется большим, чем выходной. В

этом случае мост не справится с обработкой входного потока, и его буферы

могут переполняться. Чтобы этого не произошло, избыточные блоки

выбрасываются. Специфические функции выполняет мост в радиосети. Здесь он

обеспечивает взаимодействие двух радиоканалов, работающих на разных

частотах. Его именуют ретранслятором.

Мосты (bridges) оперируют данными на высоком уровне и имеют совершенно

определенное назначение. Во-первых, они предназначены для соединения

сетевых сегментов, имеющих различные физические среды, например для

соединения сегмента с оптоволоконным кабелем и сегмента с коаксиальным

кабелем. Мосты также могут быть использованы для связи сегментов, имеющих

различные протоколы низкого уровня (физического и канального).

Коммутатор

Коммутатор (switch) – устройство, осуществляющее выбор одного из

возможных вариантов направления передачи данных.

[pic]

Рис. 9.1 Внешний вид коммутатора Switch 2000

В коммуникационной сети коммутатор является ретрансляционной системой

(система, предназначенная для передачи данных или преобразования

протоколов), обладающей свойством прозрачности (т.е. коммутация

осуществляется здесь без какой-либо обработки данных). Коммутатор не имеет

буферов и не может накапливать данные. Поэтому при использовании

коммутатора скорости передачи сигналов в соединяемых каналах передачи

данных должны быть одинаковыми. Канальные процессы, реализуемые

коммутатором, выполняются специальными интегральными схемами. В отличие от

других видов ретрансляционных систем, здесь, как правило, не используется

программное обеспечение.

[pic]

Рис. 9.2 Структура коммутатора

Вначале коммутаторы использовались лишь в территориальных сетях. Затем

они появились и в локальных сетях, например, частные учрежденческие

коммутаторы. Позже появились коммутируемые локальные сети. Их ядром стали

коммутаторы локальных сетей.

Коммутатор (Switch) может соединять серверы в кластер и служить

основой для объединения нескольких рабочих групп. Он направляет пакеты

данных между узлами ЛВС. Каждый коммутируемый сегмент получает доступ к

каналу передачи данных без конкуренции и видит только тот трафик, который

направляется в его сегмент. Коммутатор должен предоставлять каждому порту

возможность соединения с максимальной скоростью без конкуренции со стороны

других портов (в отличие от совместно используемого концентратора). Обычно

в коммутаторах имеются один или два высокоскоростных порта, а также хорошие

инструментальные средства управления. Коммутатором можно заменить

маршрутизатор, дополнить им наращиваемый маршрутизатор или использовать

коммутатор в качестве основы для соединения нескольких концентраторов.

Коммутатор может служить отличным устройством для направления трафика между

концентраторами ЛВС рабочей группы и загруженными файл-серверами.

Коммутатор локальной сети

Коммутатор локальной сети (local-area network switch) – устройство,

обеспечивающее взаимодействие сегментов одной либо группы локальных сетей.

Коммутатор локальной сети, как и обычный коммутатор, обеспечивает

взаимодействие подключенных к нему локальных сетей (рис.9.8). Но в

дополнение к этому он осуществляет преобразование интерфейсов, если

соединяются различные типы сегментов локальной сети. Чаще всего это сети

Ethernet, кольцевые сети IBM, сети с оптоволоконным распределенным

интерфейсом данных.

[pic]

Рис. 9.1 Схема подключения локальных сетей к коммутаторам

В перечень функций, выполняемых коммутатором локальной сети, входят:

- обеспечение сквозной коммутации;

- наличие средств маршрутизации;

- поддержка простого протокола управления сетью;

- имитация моста либо маршрутизатора;

- организация виртуальных сетей;

- скоростная ретрансляция блоков данных.

4 Маршрутизатор

Маршрутизатор (router) – ретрансляционная система, соединяющая две

коммуникационные сети либо их части.

Каждый маршрутизатор реализует протоколы физического (1А, 1B),

канального (2А, 2B) и сетевого (3A, 3B) уровней, как показано на рис.9.9.

Специальные сетевые процессы соединяют части коммутатора в единое целое.

Физический, канальный и сетевой протоколы в разных сетях различны. Поэтому

соединение пар коммуникационных сетей осуществляется через маршрутизаторы,

которые осуществляют необходимое преобразование указанных протоколов.

Сетевые процессы выполняют взаимодействие соединяемых сетей.

Маршрутизатор работает с несколькими каналами, направляя в какой-

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9