Сети ЭВМ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Принцип объединения сетей на основе протоколов сетевого уровня в TCP/IP

За долгие годы использования в сетях различных стран и организаций стек TCP/IP вобрал в себя большое количество протоколов прикладного уровня. К ним относятся такие популярные протоколы, как протокол пересылки файлов FTP, протокол эмуляции терминала telnet, почтовый протокол SMTP, используемый в электронной почте сети Internet, гипертекстовые сервисы службы WWW и многие другие. Очень полезным свойством, делающим возможным применение этого протокола в больших сетях, является его способность фрагментировать пакеты. Другой особенностью технологии TCP/IP является гибкая система адресации, позволяющая более просто по сравнению с другими протоколами аналогичного назначения включать в интерсеть сети других технологий. Мощные функциональные возможности протоколов стека TCP/IP требуют для своей реализации высоких вычислительных затрат. Гибкая система адресации и отказ от широковещательных рассылок приводят к наличию в IP-сети различных централизованных служб типа DNS, DHCP и т. п. Каждая из этих служб направлена на облегчение администрирования сети, в том числе и на облегчение конфигурирования оборудования, но в то же время сама требует пристального внимания со стороны администраторов. Сегодня это самый популярный стек протоколов, широко используемый как в глобальных, так и локальных сетях.

Адресация в IP сетях

Адрес должен уникально идентифицировать компьютер в сети любого масштаба.

Схема назначения адресов должна сводить к минимуму ручной труд администратора и вероятность дублирования адресов.

Адрес должен иметь иерархическую структуру, удобную для построения больших сетей.

Адрес должен быть удобен для пользователей сети, а это значит, что он должен иметь символьное представление например, Servers или www.cisco.com.

Адрес должен иметь по возможности компактное представление, чтобы не перегружать память коммуникационной аппаратуры - сетевых адаптеров, маршрутизаторов и т. п.

Средства анализа и управления сетями. Стандарты систем управления

Управляемость сети подразумевает возможность централизованно контролировать состояние основных элементов сети, выявлять и разрешать проблемы, возникающие при работе сети, выполнять анализ производительности и планировать развитие сети. В идеале средства управления сетями представляют собой систему, осуществляющую наблюдение, контроль и управление каждым элементом сети - от простейших до самых сложных устройств, при этом такая система рассматривает сеть как единое целое, а не как разрозненный набор отдельных устройств.

Хорошая система управления наблюдает за сетью и, обнаружив проблему, активизирует определенное действие, исправляет ситуацию и уведомляет администратора о том, что произошло и какие шаги предприняты. Одновременно с этим система управления должна накапливать данные, на основании которых можно планировать развитие сети. Наконец, система управления должна быть независима от производителя и обладать удобным интерфейсом, позволяющим выполнять все действия с одной консоли. Решая тактические задачи, администраторы и технический персонал сталкиваются с ежедневными проблемами обеспечения работоспособности сети. Эти задачи требуют быстрого решения, обслуживающий сеть персонал должен оперативно реагировать на сообщения о неисправностях, поступающих от пользователей или автоматических средств управления сетью. Постепенно становятся заметны более общие проблемы производительности, конфигурирования сети, обработки сбоев и безопасности данных, требующие стратегического подхода, то есть планирования сети. Планирование, кроме этого, включает прогноз изменений требований пользователей к сети, вопросы применения новых приложений, новых сетевых технологий и т. п.

Мониторинг. Конфигурация локальных вычислительных сетей и методы доступа

Вычислительная сеть - это сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов. Изучение сети в целом предполагает знание принципов работы ее отдельных элементов:

-компьютеров;

-коммуникационного оборудования;

-операционных систем;

-сетевых приложений.

Простейшее из коммуникационных устройств - повторитель (repeater) - используется для физического соединения различных сегментов кабеля локальной сети с целью увеличения общей длины сети. Повторитель передает сигналы, приходящие из одного сегмента сети, в другие ее сегменты. Для логической структуризации сети используются такие коммуникационные устройства, как мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и шлюзы.

Мост (bridge) делит разделяемую среду передачи сети на части (часто называемые логическими сегментами), передавая информацию из одного сегмента в другой только в том случае, если такая передача действительно необходима, то есть если адрес компьютера назначения принадлежит другой подсети. Тем самым мост изолирует трафик одной подсети от трафика другой, повышая общую производительность передачи данных в сети. Коммутатор (switch, switching hub) по принципу обработки кадров ничем не отличается от моста. Основное его отличие от моста состоит в том, что он является своего рода коммуникационным мультипроцессором, так как каждый его порт оснащен специализированным процессором, который обрабатывает кадры по алгоритму моста независимо от процессоров других портов. Ограничения, связанные с применением мостов и коммутаторов - по топологии связей, а также ряд других, - привели к тому, что в ряду коммуникационных устройств появился еще один тип оборудования - маршрутизатор (router). Маршрутизаторы более надежно и более эффективно, чем мосты, изолируют трафик отдельных частей сети друг от друга. Маршрутизаторы образуют логические сегменты посредством явной адресации, поскольку используют не плоские аппаратные, а составные числовые адреса.

Сети ЭВМ

Под вычислительной сетью (сетью ЭВМ) понимают объединение достаточно большого числа независимых вычислительных сетей, удаленных друг от друга на расстояния от нескольких сотен метров до нескольких тысяч километров и связанных специальным каналом передачи данных, с целью коллективного использования аппаратных, программных и информационных ресурсов.

К локальным сетям - Local Area Networks (LAN) - относятся 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, которые также называют территориальными компьютерными сетями, служат для того, чтобы предоставлять свои сервисы большому количеству конечных абонентов, разбросанных по большой территории - в пределах области, региона, страны, континента или всего земного шара. Ввиду большой протяженности каналов связи построение глобальной сети требует очень больших затрат, в которые входит стоимость кабелей и работ по их прокладке, затраты на коммутационное оборудование и промежуточную усилительную аппаратуру, обеспечивающую необходимую полосу пропускания канала, а также эксплуатационные затраты на постоянное поддержание в работоспособном состоянии разбросанной по большой территории аппаратуры сети.

Аппаратная адресация и определение типа фрейма

Аппаратные адреса предназначены для сети небольшого или среднего размера, поэтому они не имеют иерархической структуры. Такой адрес обычно используется только аппаратурой, поэтому его стараются сделать по возможности компактным и записывают в виде двоичного или шестнадцатеричного значения. Адресация на втором уровне происходит, как уже отмечалось, с MAC адресом на MAC подуровне. В основе адресации Ethernet лежит применение адресов управления доступом к передающей среде, или MAC -адресов (называемый также адресом Ethernet , физическим адресом). Этот адрес представляет собой 48-битовый адрес, который обычно записывается в виде 12 шестнадцатеричных цифр. Первые шесть шестнадцатеричных цифр определяют изготовителя устройства, а последние шесть - отдельное устройство, выпущенное этим изготовителем.

В любом передаваемом фрейме Ethernet пер вые два поля занимают MAC-адрес получателя и MAC-адрес отправителя. Эти поля должны быть заполнены. Если программное обеспечение протокола не имеет инфор мации о MAC-адресе намеченного получателя или сообщение должно быть доставлено на все хосты в сети, то используется специальный MAC-адрес, называемый широ ковещательным. Широковещательный адрес состоит из одних двоичных единиц, т.е. в шестнадцатеричном формате. Этот адрес имеет большое значение, поскольку в сети Ethernet хосты обычно не обрабатывают фреймы, в которых MAC-адрес получателя не совпадает с их собственным, даже несмотря на то, что каждый клиентский компьютер получает все фреймы, передаваемые по сети (в связи с применяемой логической шинной топологией).

Широковещательные фреймы обрабатываются иначе, чем обычные фреймы. Если компьютер получает фрейм с MAC -адресом получателя, состоящим из одних двоичных единиц, он направляет фрейм вверх по стеку протоколов, поскольку широковещательные сообщения обычно предназначены для всех компьютеров. В действительности на это сообщение, как правило, должен ответить только один компьютер, но пока фрейм не обработан, компьютер не может определить, должен ли на него ответить именно он. Поэтому при широковещательной рассылке фрейм получают все компьютеры, а отвечает только тот из них, для кого предназначено полученное сообщение. Остальные компьютеры отбрасывают широковещательный фрейм после его обработки и выяснения, что он предназначен не для них. Недостаток широковещательной рассылки в том, что она требует обработки каждого фрейма на каждом компьютере в широковещательном домене, а также - бесполезно расходует пропускную способность.

Маршрутизаторы в распределенных системах

Маршрутизаторы более надежно и более эффективно, чем мосты, изолируют трафик отдельных частей сети друг от друга. Маршрутизаторы образуют логические сегменты посредством явной адресации, поскольку используют не плоские аппаратные, а составные числовые адреса. В этих адресах имеется поле номера сети, так что все компьютеры, у которых значение этого поля одинаково, принадлежат к одному сегменту, называемому в данном случае подсетью (subnet).

Кроме локализации трафика маршрутизаторы выполняют еще много других полезных функций. Так, маршрутизаторы могут работать в сети с замкнутыми контурами, при этом они осуществляют выбор наиболее рационального маршрута из нескольких возможных. Другой очень важной функцией маршрутизаторов является их способность связывать в единую сеть подсети, построенные с использованием разных сетевых технологий, например Ethernet и Х.25.

Маршрутизация в INTERNET

Большинство протоколов маршрутизации, применяемых в современных сетях с коммутацией пакетов, ведут свое происхождение от сети Internet .Internet изначально строилась как сеть, объединяющая большое количество существующих систем. Автономная система и домен имен Internet - это разные понятия, которые служат разным целям. Автономная система объединяет сети, в которых под общим административным руководством одной организации осуществляется маршрутизация, а домен объединяет компьютеры, в которых под общим административным руководством одной организации осуществляется назначение уникальных символьных имен.Шлюзы, которые используются для образования сетей и подсетей внутри автономной системы, называются внутренними шлюзами (interior gateways), а шлюзы, с помощью которых автономные системы присоединяются к магистрали сети, называются внешними шлюзами (exterior gateways).Протоколы маршрутизации внутри автономных систем называются протоколами внутренних шлюзов (interior gateway protocol, IGP), а протоколы, определяющие обмен маршрутной информацией между внешними шлюзами и шлюзами магистральной сети - протоколами внешних шлюзов (exterior gateway protocol, EGP). Смысл разделения всей сети Internet на автономные системы - в ее многоуровневом модульном представлении, что необходимо для любой крупной системы, способной к расширению в больших масштабах. Изменение протоколов маршрутизации внутри какой-либо автономной системы никак не должно влиять на работу остальных автономных систем. Деление Internet на автономные системы должно способствовать агрегированию информации в магистральных и внешних шлюзах. Внутренние шлюзы могут использовать для внутренней маршрутизации достаточно подробные графы связей между собой, чтобы выбрать наиболее рациональный маршрут. Однако если информация такой степени детализации будет храниться во всех маршрутизаторах сети, то топологические базы данных так разрастутся, что потребуют наличия памяти больших размеров, а время принятия решений о маршрутизации станет неприемлемо большим. Поэтому детальная топологическая информация остается внутри автономной системы, а автономную систему как единое целое для остальной части Internet представляют внешние шлюзы, которые сообщают о внутреннем составе автономной системы минимально необходимые сведения - количество IP-сетей, их адреса и внутреннее расстояние до этих сетей от данного внешнего шлюза. Однако по мере развития сетей поставщиков услуг структура Internet стала гораздо более сложной, с произвольным характером связей между автономными системами. В маршрутизаторах корпоративных сетей работают внутренние протоколы маршрутизации, такие как RIP и OSPF.

Требования предъявляемые к сети

Главным требованием, предъявляемым к сетям, является выполнение сетью ее основной функции - обеспечение пользователям потенциальной возможности доступа к разделяемым ресурсам всех компьютеров, объединенных в сеть. Все остальные требования - производительность, надежность, совместимость, управляемость, защищенность, расширяемость и масштабируемость - связаны с качеством выполнения этой основной задачи.

Производительность - это одно из основных свойств распределенных систем, к которым относятся компьютерные сети. Это свойство обеспечивается возможностью распараллеливания работ между несколькими компьютерами сети.

-время реакции;

-пропускная способность;

-задержка передачи и вариация задержки передачи.

Технология Sonet /SDH

Европейский стандарт на использование оптических кабелей в качестве физической среды передачи данных для скоростных сетей передачи на значительные расстояния. Данный стандарт является европейским эквивалентом Sonet.

Sonet (Synchronous Optical NETwork) Стандарт на использование оптических кабелей в качестве физической среды передачи данных для скоростных сетей значительной протяженности. Базовая скорость Sonet составляет 51.84 Мбит/с и может быть увеличена до 2.5 Гбит/с.

Мониторинг сетей

сеть вычислительная интернет маршрутизатор

Термином мониторинг сети называют работу системы, которая выполняет постоянное наблюдение за компьютерной сетью в поисках медленных или неисправных систем и которая при обнаружении сбоев сообщает о них сетевому администратору с помощью почты, пейджера или других средств оповещения. Эти задачи являются подмножеством задач управления сетью.

В то время как система обнаружения вторжений следит за появлением угроз извне, система мониторинга сети выполняет наблюдение за сетью в поисках проблем, вызванных перегруженными и/или отказавшими серверами, другими устройствами или сетевыми соединениями.

Например, для того, чтобы определить состояние веб-сервера, программа, выполняющая мониторинг, может периодически отправлять запрос HTTP на получение страницы; для почтовых серверов можно отправить тестовое сообщение по SMTP и получить по IMAP или POP3.

Неудавшиеся запросы (например, в том случае, когда соединение не может быть установлено, оно завершается по таймауту, или когда сообщение не было доставлено) обычно вызывают реакцию со стороны системы мониторинга. В качестве реакции может быть:

отправлен сигнал тревоги системному администратору;

автоматически активирована система защиты от сбоев, которая временно выведет проблемный сервер из эксплуатации, до тех пор, пока проблема не будет решена,

и так далее.

Анализ локальных сетей

Все многообразие средств, применяемых для анализа вычислительных сетей, можно разделить на несколько крупных классов:

1.Системы управления сетью (NetworkManagementSystems) - централизованные программные системы, которые собирают данные о состоянии узлов и коммуникационных устройств сети, а также данные о трафике, циркулирующем в сети. 2.Средства управления системой (SystemManagement). Средства управления системой часто выполняют функции, аналогичные функциям систем управления, но по отношению к другим объектам, а именно к коммуникационному оборудованию. Вместе с тем, некоторые функции этих двух видов систем управления могут дублироваться, например, средства управления системой могут выполнять простейший анализ сетевого трафика.

3.Встроенные системы диагностики и управления (Embeddedsystems).Они выполняют функции диагностики и управления только одним устройством, и в этом их основное отличие от централизованных систем управления. Примером средств этого класса может служить модуль управления концентратором Distrebuted 5000, реализующий функции автосегментации портов при обнаружении неисправностей, приписывания портов внутренним сегментам концентратора и некоторые другие.

4.Анализаторы протоколов (Protocolanalyzers). Представляют собой программные или аппаратно-программные системы, которые ограничиваются в отличие от систем управления лишь функциями мониторинга и анализа трафика в сетях.Анализаторы протоколов позволяют установить некоторые логические условия для захвата отдельных пакетов и выполняют полное декодирование захваченных пакетов, то есть показывают в удобной для специалиста форме вложенность пакетов протоколов разных уровней друг в друга с расшифровкой содержания отдельных полей каждого пакета.

5.Оборудование для диагностики и сертификации кабельных систем. Условно это оборудование можно поделить на четыре основные группы: сетевые мониторы, приборы для сертификации кабельных систем, кабельные сканеры и тестеры (мультиметры).

Сетевые мониторы (называемые также сетевыми анализаторами) предназначены для тестирования кабелей различных категорий. Назначение устройств для сертификации кабельных систем, непосредственно следует из их названия. Сертификация выполняется в соответствии с требованиями одного из международных стандартов на кабельные системы.

Кабельные сканеры используются для диагностики медных кабельных систем.

Тестеры предназначены для проверки кабелей на отсутствие физического разрыва.

6.Экспертные системы. Этот вид систем аккумулирует человеческие знания о выявлении причин аномальной работы сетей и возможных способах приведения сети в работоспособное состояние. Сложные экспертные системы представляют собой так называемые базы знаний, обладающие элементами искусственного интеллекта. Примером такой системы является экспертная система, встроенная в систему управления Spectrum компании Cabletron.

7.Многофункциональные устройства анализа и диагностики. В последние годы, в связи с повсеместным распространением локальных сетей возникла необходимость разработки недорогих портативных приборов, совмещающих функции нескольких устройств: анализаторов протоколов, кабельных сканеров и, даже, некоторых возможностей ПО сетевого управления. В качестве примера такого рода устройств можно привести Compas компании MicrotestInc. или 675 LANMeterкомпании FlukeCorp.

Управление сетями

Обзор популярных систем управления: HPOpenView, SunSoftSolstice, CabletronSpectrum, IBMNetView

В соответствии с рекомендациями ISO можно выделить следующие функции средств управления сетью:

1.Управление конфигурацией сети и именованием - состоит в конфигурировании компонентов сети, включая их местоположение, сетевые адреса и идентификаторы, управление параметрами сетевых операционных систем, поддержание схемы сети: также эти функции используются для именования объектов.

2.Обработка ошибок - это выявление, определение и устранение последствий сбоев и отказов в работе сети.

3.Анализ производительности - помогает на основе накопленной статистической информации оценивать время ответа системы и величину трафика, а также планировать развитие сети.

4.Управление безопасностью - включает в себя контроль доступа и сохранение целостности данных.

5.Учет работы сети - включает регистрацию и управление используемыми ресурсами и устройствами. Эта функция оперирует такими понятиями как время использования и плата за ресурсы.

Из приведенного списка видно, что системы управления выполняют не только функции мониторинга и анализа работы сети, но и включают функции активного воздействия на сеть - управления конфигурацией и безопасностью, которые нужны для отработки выработанного плана настройки и оптимизации сети.

Примерами средств управления системой являются такие продукты, как SystemManagementServer компании Microsoft или LANDeskManager фирмы Intel, а типичными представителями средств управления сетями являются системы HPOpenView, SunNetManager и IBMNetView.

Построение сети FDDI. Основные характеристики построения сети FDDI

Технология FDDI (Fiber Distributed Data Interface)- оптоволоконный интерфейс распределенных данных - это первая технология локальных сетей, в которой средой передачи данных является волоконно-оптический кабель. Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети. Наличие двух колец - это основной способ повышения отказоустойчивости в сети FDDI, и узлы, которые хотят воспользоваться этим повышенным потенциалом надежности, должны быть подключены к обоим кольцам. Максимальная общая длина кольца FDDI составляет 100 километров, максимальное число станций с двойным подключением в кольце - 500.

Особенности локальных, городских и глобальных сетей

Городские сети являются менее распространенным типом сетей. Эти сети появились сравнительно недавно. 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. Чтобы преодолеть свою отсталость и занять достойное место в мире, 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.

К локальным сетям относятся 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 служат для того, чтобы предоставлять свои сервисы большому количеству конечных абонентов, разбросанных по большой территории - в пределах области, региона, страны, континента или всего земного шара. Ввиду большой протяженности каналов связи построение глобальной сети требует очень больших затрат, в которые входит стоимость кабелей и работ по их прокладке, затраты на коммутационное оборудование и промежуточную усилительную аппаратуру, обеспечивающую необходимую полосу пропускания канала, а также эксплуатационные затраты на постоянное поддержание в работоспособном состоянии разбросанной по большой территории аппаратуры сети. Типичными абонентами глобальной компьютерной сети являются локальные сети предприятий, расположенные в разных городах и странах, которым нужно обмениваться данными между собой. Услугами глобальных сетей пользуются также и отдельные компьютеры.

Сети PSTN, PDN

Наиболее популярными коммутируемыми каналами являются каналы, создаваемые обычными аналоговыми телефонными сетями. В англоязычной литературе их иногда называют POTS (Plain Old Telephone Service), - что-то вроде «старая добрая телефонная служба», хотя, конечно, название PSTN (Public Switched Telephone Network) - «публичная коммутируемая телефонная сеть» является более официальным. К сожалению, эти сети малопригодны для построения магистралей корпоративных сетей. Со средней пропускной способностью 9600 бит/с коммутируемые аналоговые линии, оснащенные модемами, подходят только для пользователя с минимальными требованиями к времени реакции системы. Максимальная на сегодня пропускная способность в 56 Кбит/с

Сети ISDN

Цифровые сети с интеграцией служб

ISDN (Integrated Services Digital Network - цифровые сети с интегральными услугами) относятся к сетям, в которых основным режимом коммутации является режим коммутации каналов, а данные обрабатываются в цифровой форме. Идеи перехода телефонных сетей общего пользования на полностью цифровую обработку данных, при которой конечный абонент передает данные непосредственно в цифровой форме, высказывались давно. Сначала предполагалось, что абоненты этой сети будут передавать только голосовые сообщения. Такие сети получили название IDN - Integrated Digital Network. Термин «интегрированная сеть» относился к интеграции цифровой обработки информации сетью с цифровой передачей голоса абонентом. Службы ISDN

некоммутируемые средства (выделенные цифровые каналы);

коммутируемая телефонная сеть общего пользования;

сеть передачи данных с коммутацией каналов;

сеть передачи данных с коммутацией пакетов;

сеть передачи данных с трансляцией кадров (frame relay);

средства контроля и управления работой сети.

Сеть ISDN поддерживает два типа пользовательского интерфейса - начальный (Basic Rate Interface, BRI) и основной (Primay Rate Interface, PRI).

Управление виртуальными сетями

Виртуальные соединения могут быть постоянными (Permanent Virtual Circuit, PVC) и коммутируемыми (Switched Virtual Circuit, SVC). Для ускорения коммутации в больших сетях используется понятие виртуального пути - Virtual Path, который объединяет виртуальные каналы, имеющие в сети АТМ общий маршрут между исходным и конечным узлами или общую часть маршрута между некоторыми двумя коммутаторами сети. Идентификатор виртуального пути (Virtual Path Identifier, VPI) является старшей частью локального адреса и представляет собой общий префикс для некоторого количества различных виртуальных каналов. Таким образом, идея агрегирования адресов в технологии АТМ применена на двух уровнях - на уровне адресов конечных узлов (работает на стадии установления виртуального канала) и на уровне номеров виртуальных каналов (работает при передаче данных по имеющемуся виртуальному каналу).

Управление трафиком

Для поддержания требуемого качества обслуживания различных виртуальных соединений и рационального использования ресурсов в сети на уровне протокола АТМ реализовано несколько служб, предоставляющих услуги различных категорий (service categories) по обслуживанию пользовательского трафика. Эти службы являются внутренними службами сети АТМ, они предназначены для поддержания пользовательского трафика различных классов совместно с протоколами AAL. Но в отличие от протоколов AAL, которые работают в конечных узлах сети, данные службы распределены по всем коммутаторам сети. Услуги этих служб разбиты на категории, которые в общем соответствуют классам трафика, поступающим на вход уровня AAL конечного узла. Услуги уровня АТМ заказываются конечным узлом через интерфейс UNI с помощью протокола Q.2931 при установлении виртуального соединения. Как и при обращении к уровню AAL, при заказе услуги необходимо указать категорию услуги, а также параметры трафика и параметры QoS. Эти параметры берутся из аналогичных параметров уровня AAL или же определяются по умолчанию в зависимости от категории услуги.

Всего на уровне протокола АТМ определено пять категорий услуг, которые поддерживаются одноименными службами:

CBR - услуги для трафика с постоянной битовой скоростью;

VBR - услуги для трафика с переменной битовой скоростью, требующего соблюдения средней скорости передачи данных и синхронизации источника и приемника;

VBR - услуги для трафика с переменной битовой скоростью, требующего соблюдения средней скорости передачи данных и не требующего синхронизации источника и приемника;

ABR - услуги для трафика с переменной битовой скоростью, требующего соблюдения некоторой минимальной скорости передачи данных и не требующего синхронизации источника и приемника;

UBR - услуги для трафика, не предъявляющего требований к скорости передачи данных и синхронизации источника и приемника.

Удаленный доступ

Удаленный доступ - очень широкое понятие, которое включает в себя различные типы и варианты взаимодействия компьютеров, сетей и приложений. Если рассматривать все многочисленные схемы взаимодействия, которые обычно относят к удаленному доступу, то всем им присуще использование глобальных каналов или глобальных сетей при взаимодействии. Кроме того, для удаленного доступа, как правило, характерна несимметричность взаимодействия, когда, с одной стороны, имеется центральная крупная сеть или центральный компьютер, а с другой - отдельный удаленный терминал, компьютер или небольшая сеть, которые хотят получить доступ к информационным ресурсам центральной сети. Количество удаленных от центральной сети узлов и сетей, требующих этот доступ, постоянно растет, поэтому современные средства удаленного доступа рассчитаны на поддержку большого количества удаленных клиентов.

Технология SONET/SDH

Это цифровая технология в стандарте SDN все уровни скоростей, в том числе и форматы кадров имеют название СТМ (синхронный транспортный модуль). В технологии SONET существует 2 обозначения для уровня скоростей: STS-n - для передачи данных эл. Сигналом; OC - n - для передачи данных световым лучом по волоконно - оптическому кабелю. Технология основана на полной синхронизации между каналами и устройствами сетиПротоколы канального уровня для выделенных линий: 1)Протокол SLIP выполняет единственную функцию - он позволяет в потоке бит, которые поступают по выделенному (или коммутируемому) каналу, распознать начало и конец IP-пакета.2) основных функций протокола HDLC - это восстановление искаженных и утерянных кадров. 3) Протокол РРР основан на четырех принципах: переговорное принятие параметров соединения, многопротокольная поддержка, расширяемость протокола, независимость от глобальных служб. Предназначен для соединения удаленных клиентов с серверами.

Вычислительные сети

Это совокупность компьютеров, соединенных линиями связи. Все сетевое оборудование работает под управлением системного и прикладного ПО. Основная цель сети-обеспечить пользователю сети возможность совместного использования всех компьютеров. Достоинствами являются: возможность распараллеливания вычислений, за счет чего достигается повышение отказоустойчивости сети. Важным этапом в развитии сети является появление стандартных технологий типа Ethernet, позволяющие быстро и эффективно объединить компьютеры различных типов. Возможности сети: *разделение дорогостоящих ресурсов; *совершенствование коммуникаций; *улучшение доступа к информации; *быстрое и качественное принятие решения; *свобода в территориальном размещении компьютера.

Основные проблемы построения сетей

Основной проблемой является коллизия, содержимое 2-х кадров сталкивается на общем кабеле и происходит искажение информации - методы кодирования, используемые в Ethernet, не позволяют выделить сигналы каждой станции из общего сигнала. Коллизия возникает из-за того, что 1 узел начинает передачу раньше другого, но до второго узла сигналы первого не успевают дойти к тому времени, когда второй узел решает начать передачу своего кадра. Если передаваемые и наблюдаемые сигналы отличаются, то фиксируется обнаружение коллизии. После этого обнаружившая коллизию передающая станция обязана прекратить передачу и сделать паузу.

Модель OSI

OSI - модель взаимодействия открытых систем. Она определяет уровни взаимодействия систем, дает им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень. Модель OSI не включает в себя средства взаимодействия приложений с пользователями. Поэтому необходимо различать уровень взаимодействия приложений и прикладной уровень. В модели OSI средства взаимодействия делятся на семь уровней: физический; канальный; сетевой; транспортный; сеансовый; представления; прикладной. В широком смысле открытой системой может быть названа любая система (компьютер, вычислительная сеть, ОС, программный пакет, другие аппаратные и программные продукты), которая построена в соответствии с открытыми спецификациями. В модели OSI под открытой системой понимается сетевое устройство, готовое взаимодействовать с другими сетевыми устройствами с использованием стандартных правил, определяющих формат, содержание и значение принимаемых и отправляемых сообщений.

Локальные и глобальные сети

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.

Модемы

Модемы применяются для обмена информацией между компьютерами, находящимися на большом расстоянии друг от друга по телефонным каналам. Модем может работать в двух режимах: синхронный и асинхронный. Классификация модемов: Конструктивное исполнение (внешние, внутренние, портативные, групповые).Функциональное назначение. Тип используемого канала. Современные модемы: SVD (одновременно голос и данные). Они позволяют одновременно с передачей данных вести разговор с помощью телефонной трубки, подключённой к модему в дуплексном режиме. Модем со скоростным интерфейсом (RS-232C). Такие модемы, как правило, используют параллельный порт. При этом достигается скорость 300 Кбит/сек и даже 512 Кбит/сек. К скоростным модемам относятся: SR - модемы; Кабельные модемы. Модемный протокол. Существует 3 типа по их назначению: 1) Протоколы передачи, которые определяют всё что, относится к передаче данных на линии, в частности битовую скорость и дуплексность. 2) Протоколы коррекции ошибок, обеспечивающие надёжность передачи с исправлениями телекоммуникационных ошибок. 3) Протоколы сжатия, используемые для обеспечения динамического аппаратного сжатия данных (и обратно), что сохраняет время передачи и избавляет пользователя от ручного сжатия файлов.

Адаптивные модемы Под адаптацией подразумеваются следующие доработки: *Улучшено распознавание тональных сигналов «занято», «свободно» 425 Размещено на http://www.allbest.ru/

25 Гц. Модем работает в диапазоне 400-450 Гц. *Улучшено распознавание тональных нестандартных сигналов вызова.*Расширен диапазон регулировки мощности передачи. *Введён определитель номера вызываемого абонента по стандарту. *Русифицированное ПО и комплект документации.

Обзор модемов и факс-модемов US Robotics (Американская корпорация): а) Courier - работает на коммутируемых и выделенных линиях. Скорость обмена до 57 кбит/сек. б) Sportster - скорость от 14400 до 33600 кбит/сек. в) Worldport - предназначены для мобильных пользователей, работает по протоколу ASL. Скорость до 21600 кбит/сек. ZyXel (Американская корпорация). Модемы серии U-1496 работают на коммутируемых и выделенных линиях. Поддерживают протокол V.32 bis. Введена голосовая функция. U-1496 Plus - этот портативный модем предназначен для передачи данных в сотовых тел.сетях и приспособлен для работы с компьютерами типа Notebook. Multitech System (Американская корпорация). Модемы серии ZDX/ZPX для коммутируемых линий, работающих в асинхронном режиме. а) ZDX - внешние модемы. б) ZPX - внутренние модемы. Поддерживают протоколы исправления ошибок и протоколы сжатия данных. Предусмотрена регулировка уровня выходного сигнала и автоматическое изменение скорости передачи данных. Motorola - модемы совершенные, быстродействующие и надёжные. а) Motorola 3400 PRO - европейская версия популярного модема в США Life Stile. Он специально адаптирован на европейских коммутируемых тел.линиях. б) Motorola Premier 33.6 - высокоскоростной аналоговый модем, поддерживающий протокол V.34. Поддерживает асинхронный режим передачи данных, это даёт возможность пользователю увеличить число телекоммунитируемых программ - приложений, с которыми он может работать. Есть несколько функций, которые характерны для Premier 33.6.

Структурная схема модема

1 - Обеспечивает взаимодействие с компьютерами. 2 - Обеспечивает согласование электронных параметров сигналов с каналом связи. 3 - Выполняет функции управления взаимодействием с компьютером и сх.4. 4 - Выполняет посылаемым компьютером команды и управляет работой остальных составляющих частей модема. 5 - Путём замены или перепрограммирования можно достичь улучшения свойств модема. 6 - Постоянное перепрограммируемое запоминающее устройство, позволяет сохранять установки модема в файлах на время его выключения. 7 - Используется для временного хранения данных и выполнения промежуточных вычислений как 3, 8 процессоры.

Принтеры. Технологии печати: *лазерная; *струйно-чернильная;*матрица точек. Printer Control Level(PCL) - яык описания страниц. Этот язык содержит команды, которые разделены на 4 категории: 1)управляющие коды;2)команды PCL;3)команды HP - GL/2 служат для печати векторной графики документа;4)команды PJL - язык выполнения печати, который позволяет принтеру общаться с компьютером по двунаправленной линии для обмена информацией о состоянии процесса печати. Версии языка PCL: 1) PCL3-полное форматирование страниц, вектор граф.;2) PCL4Е - сжатые растровые шрифты;3) PCL5С - поддержка цвета;4) PCLXL - расширение команды печати графики. Основные этапы лазерного принтера: *подключение; *обработка;*форматирование; *растеризация; *лазерное сканирование; *наложение тонера; *закрепление тонера.

Структурная схема модели OSI

Топология сети. Полносвязная топология соответствует сети, в которой каждый компьютер сети связан со всеми остальными.

Ячеистая топология. В сети с ячеистой топологией непосредственно связываются только те компьютеры, между которыми происходит интенсивный обмен данными, а для обмена данными между компьютерами, не соединенными прямыми связями, используются транзитные передачи через промежуточные узлы.

Общая шина. Передаваемая информация может распространяться в обе стороны.

Топология звезда В этом случае каждый компьютер подключается отдельным кабелем к общему устройству, называемому концентратором, который находится в центре сети.

В сетях с кольцевой конфигурацией (рис. 1.10, е) данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому, как правило, в одном направлении.

В настоящее время иерархическая звезда является самым распространенным типом топологии связей как в локальных, так и глобальных сетях.

Адресация компьютера. К адресу узла сети и схеме его назначения можно предъявить несколько требований: *Адрес должен уникально идентифицировать компьютер в сети любого масштаба; *Схема назначения адресов должна сводить к минимуму ручной труд администратора и вероятность дублирования адресов;*Адрес должен иметь иерархическую структуру; *Адрес должен быть удобен для пользователя сети, то есть иметь символьное представление; *Адрес должен иметь компактное представление, чтобы не перегружать память коммуникационной аппаратуры - сетевых адаптеров, маршрутизаторов и т.д.

Структурная схема глобальной сети

S -коммутаторы, К - компьютеры, R - маршрутизаторы, MUX- мультиплексор, UNI - интерфейс пользователь-сеть и NNI - интерфейс сеть - сеть, АТС обозначена аббревиатурой РВХ, а маленькими черными квадратиками - устройства DCE

Сеть Ethernet. Ethernet - это самый распространенный на сегодняшний день стандарт локальных сетей. Общее количество сетей, работающих по протоколу Ethernet в настоящее время, оценивается в 5 миллионов, а количество компьютеров с установленными сетевыми адаптерами Ethernet - в 50 миллионов. В сетях Ethernet используется метод доступа к среде передачи данных, называемый методом коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (carrier-sense-multiply-access with collision detection, CSMA/CD).Этот метод применяется исключительно в сетях с логической общей шиной (к которым относятся и радиосети, породившие этот метод). Все компьютеры такой сети имеют непосредственный доступ к общей шине, поэтому она может быть использована для передачи данных между любыми двумя узлами сети. Одновременно все компьютеры сети имеют возможность немедленно (с учетом задержки распространения сигнала по физической среде) получить данные, которые любой из компьютеров начал передавать на общую шину. Физические спецификации технологии Ethernet на сегодняшний день включают следующие среды передачи данных.*l0Base-5 - коаксиальный кабель диаметром 0,5 дюйма, называемый «толстым» коаксиалом. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента - 500 метров (без повторителей) *l0Base-2 - коаксиальный кабель диаметром 0,25 дюйма, называемый «тонким» коаксиалом. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента - 185 метров (без повторителей). *l0Base-T - кабель на основе неэкранированной витой пары (Unshielded Twisted Pair, UTP). Образует звездообразную топологию на основе концентратора. Расстояние между концентратором и конечным узлом - не более 100 м. *l0Base-F - волоконно-оптический кабель. Топология аналогична топологии стандарта l0Base-T. Имеется несколько вариантов этой спецификации - FOIRL (расстояние до 1000 м), l0Base-FL (расстояние до 2000 м), l0Base-FB (расстояние до 2000 м).

Структуризация сети. Физическая топология сети.

Компьютеры для данной сети соединены по топологии общая шина. Доступ к шине происходит не по алгоритму случайного доступа, а по алгоритму передачи маркера в кольцевом порядке. Здесь порядок передачи маркерауже не повторяет физических связей, а определяется логическим конфигурированием драйверов сетевых адаптеров, т.е передача осуществляется не от компьютера А к компьютеру В, а от компьютера В к компьютеру С и т.д. Физическая структуризация может быть построена с использованием концентратора и полезна для повышения надежности сети.

Глобальные сети

Служат для того, чтобы предоставлять свои сервисы большому количеству абонентов в пределах области, региона, страны или континента. Глобальные сети строятся крупными ТКМ-компаниями для оказания платных услуг. Существует 2 типа интерфейса в глобальных сетях: 1) UNI интерфейс пользователь-сеть; 2) NNI интерфейс сеть-сеть. Для подключения ВСШ используется несколько стандартных интерфейсов: 1) Интерфейс RS 232 C. Данный интерфейс работает на высоких скоростях и поддерживает как синхронный, так и асинхроннный режим работы.2)Нуль-модемный интерфейс. Применяется специальный нуль-модемный кабель. Он иммитирует процесс соединения и разъединения через модем в котором используется несколько линий. 3)Интерфейс Х.21 предназначен для синхроннного обмена мужду DNI и DSI в сетях с коммутацией пакета, например сеть Х.25. 4)Интерфейс «Токовая петля 20М ампер» используется для увеличения расстояния мужду устройствами DTE и DCE.

Глобальные сети делятся на: магистральные сети и сети доступа.

Технология SONET и SDH Технология синхронной цифровой иерархии В технологии SONET существуют 2 обозначения для уровней скоростей: STS-n - Synchronous Transport Signal level n, употребляемое при передаче данных электрическим сигналом; ОС-n - Optical Carrier level n, употребляемое при передаче данных световым лучом по волоконно-оптическому кабелю. Технология SONET/SDH ориентируется на использование волоконно-оптических кабелей и основана на полной синхронизации между каналами и устройствами сети, которая обеспечивается наличием центрального пункта распределения синхронизирующих импульсов для всей сети.

Сети SONET/SDH обладают встроенной отказоустойчивостью за счет избыточности своих кадров и способности мультиплексоров выполнять реконфигурирование путей следования данных. Основной отказоустойчивой конфигурацией является конфигурация двойных волоконно-оптических колец.

Внутренние протоколы SONET/SDH обеспечивают мониторинг и управление первичной сетью, в том числе удаленное создание постоянных соединений между абонентами сети.

Первичные сети SONET/SDH являются основой для большинства телекоммуникационных сетей: телефонных, компьютерных, телексных.

Для передачи компьютерных данных по выделенным каналам любой природы применяется несколько протоколов канального уровня:

SLIP - стандарт, позволяющий устройствам, соединенным последовательной линией связи, работать по протоколам TCP/IP. Протокол SLIP позволяет в потоке бит, которые поступают по выделенному или коммутируемому каналу, распознавать начало и конец пакета IP.

HDLC - основной принцип работы: режим логического соединения, контроль искаженных и потерянных кадров с помощью метода скользящего окна. Функции: восстановление искаженных и утерянных кадров.

PPP - для соединения удаленных клиентов с серверами и для образования соединений между маршрутизаторами в корпоративной сети. Он добивается согласованной работы различных устройств аутентификации сетевого уровня с помощью переговорной процедуры - она происходит во время установления соединения.

Сеть Х.25 Сети Х.25 являются на сегодняшний день самыми распространенными сетями с коммутацией пакетов, используемыми для построения корпоративных сетей. Сети Х.25 хорошо работают на ненадежных линиях благодаря протоколам с установлением соединения и коррекцией ошибок на двух уровнях - канальном и сетевом. Стандарт Х.25 «Интерфейс между оконечным оборудованием данных и аппаратурой передачи данных для терминалов, работающих в пакетном режиме в сетях передачи данных общего пользования» наилучшим образом подходит для передачи трафика низкой интенсивности. Взаимодействие двух сетей Х.25 определяет стандарт Х.75. Технология сетей Х.25 имеет несколько существенных признаков, отличающих ее от других технологий: * Наличие в структуре сети специального устройства - PAD, предназначенного для выполнения операции сборки нескольких низкоскоростных потоков байт от алфавитно-цифровых терминалов в пакеты, передаваемые по сети и направляемые компьютерам для обработки; * Наличие трехуровневого стека протоколов с использованием на канальном и сетевом уровнях протоколов с установлением соединения, управляющих потоками данных и исправляющих ошибки; * Ориентация на однородные стеки транспортных протоколов во всех узлах сети. Сеть Х.25 состоит из коммутаторов, называемых также центрами коммутации пакетов, расположенных в различных географических точках и соединенных высокоскоростными выделенными каналами. Выделенные каналы могут быть цифровыми и аналоговыми.

Структурная схема сети Х.25

Асинхронные старт-стопные терминалы подключаются к сети через устройства PAD. Они могут быть встроенными или удаленными. Встроенный PAD обычно расположен в стойке коммутатора. Терминалы получают доступ ко встроенному устройству PAD по телефонной сети с помощью модемов с асинхронным интерфейсом. Удаленный PAD - автономное устройство, подключенное к коммутатору через выделенный канал связи Х.25. К основным функциям PAD, определенных стандартом Х.З, относятся:*сборка символов, полученных от асинхронных терминалов, в пакеты; *разборка полей данных в пакетах и вывод данных на асинхронные терминалы; *управление процедурами установления соединения и разъединения по сети Х.25 с нужным компьютером; *передача символов, включающих старт-стопные сигналы и биты проверки на четность, по требованию асинхронного терминала; * продвижение пакетов при наличии соответствующих условий, таких как заполнение пакета, истечение времени ожидания и др.

Стандарт Х.28 определяет параметры терминала, а также протокол взаимодействия терминала с устройством PAD. При работе на терминале пользователь сначала проводит некоторый текстовый диалог с устройством PAD. PAD может работать с терминалом в двух режимах: управляющем и передачи данных. В управляющем режиме пользователь с помощью команд может указать адрес компьютера, с которым нужно установить соединение по сети Х.25. Протоколы Х.З и Х.28 определяют протокол эмуляции терминала, подобный протоколу telnet стека TCP/IP. Пользователь с помощью устройства PAD устанавливает соединение с нужным компьютером, а затем может вести уже диалог с операционный системой этого компьютера.