23494

Структуризация сетей

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Типовые топологии небольших сетей обладают свойством однородности, то есть все компьютеры в такой сети имеют одинаковые права в отношении доступа к другим компьютерам. Такая однородность структуры делает простой процедуру наращивания числа компьютеров, облегчает обслуживание и эксплуатацию сети.

Русский

2014-10-12

238 KB

9 чел.

Лекция № 10

Структуризация сетей

Типовые топологии небольших сетей обладают свойством однородности, то есть все компьютеры в такой сети имеют одинаковые права в отношении доступа к другим компьютерам. Такая однородность структуры делает простой процедуру наращивания числа компьютеров, облегчает обслуживание и эксплуатацию сети.

Однако при построении больших сетей использование типовых структур порождает различные ограничения:

  •  на длину связи между узлами;
  •  на количество узлов в сети;
  •  на интенсивность трафика, порождаемого узлами сети.

Для снятия этих ограничений используются специальные методы структуризации сети и специальное оборудование — повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы.

Оборудование такого рода называют коммуникационным.

Следует отметить, что конфигурация физических связей определяется электрическими соединениями оборудования между собой и может отличаться от логических связей. Логические связи представляют собой маршруты передачи данных между узлами сети и образуются путем соответствующей настройки коммуникационного оборудования.

Физическая структуризация сети.

Простейшее из коммуникационных устройств — повторитель (repeator) — 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.

Повторитель (Рисунок 47.)позволяет преодолеть ограничения на длину линий связи за счет улучшения качества передаваемого сигнала — восстановления его мощности и амплитуды, улучшения фронтов и т. п.

Рисунок 47. Повторитель

Это пример двухпортового повторителя.

Повторитель, который имеет несколько портов и соединяет несколько физических сегментов, часто называют концентратором (concentrator) или хабом (hub).

Концентраторы повторяют сигналы, пришедшие с одного из своих портов, на других своих портах.

Концентратор всегда изменяет физическую топологию сети, но при этом оставляет без изменения ее логическую топологию (Рисунок 48.).

Рисунок 48. Физическая и логическая структуризация сети

Логическая структуризация сети.

Наиболее важной проблемой, не решаемой путем физической структуризации, остается проблема перераспределения передаваемого трафика между различными физическими сегментами сети. Очень часто наиболее интенсивный обмен данными наблюдается между компьютерами, принадлежащими к одной подсети, и только небольшая часть обращений происходит к ресурсам компьютеров, находящихся вне локальных рабочих групп (80/20).

Сеть с типовой топологией, в которой все физические сегменты рассматриваются в качестве одной разделяемой среды, оказывается неадекватной структуре информационных потоков в большой сети. Распространение трафика, предназначенного для компьютеров некоторого сегмента сети, только в пределах этого сегмента, называется локализацией трафика.

На рисунке 49 показан пример сети построенной на концентраторах. В такой сети локализация трафика невозможна.

Рисунок 49. Сеть на основе концентраторов

Логическая структуризация сети — это процесс разбиения сети на сегменты с локализованным трафиком.

Для логической структуризации сети используются такие коммуникационные устройства, как мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и шлюзы.

Рисунок 50 Построение сети на основе моста

Мост (bridge) делит среду передачи на части (Рисунок 50.), 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. Локализация трафика не только экономит пропускную способность, но и уменьшает возможность несанкционированного доступа к данным. Мосты используют для локализации трафика аппаратные адреса компьютеров. Точной топологии связей между логическими сегментами мост не знает. Из-за этого применение мостов приводит к значительным ограничениям на конфигурацию связей сети — сегменты должны быть соединены таким образом, чтобы в сети не образовывались замкнутые контуры.

Коммутатор (switch, switching hub) по принципу обработки кадров ничем не отличается от моста. Однако его порты оснащены специализированными микропроцессорами, которые обрабатывают кадры по алгоритму моста независимо от процессоров других портов, то есть обработка идет в параллельном режиме, что резко повышает производительность.

Рисунок 51. Построение сети на основе маршрутизатора

Маршрутизатор (router) образует логические сегменты посредством явной адресации, содержащей поле адреса сегмента сети (подсеть) (Рисунок 51.).

Маршрутизаторы более надежно и эффективно, чем мосты, изолируют трафик отдельных частей сети друг от друга. Кроме этого они выполняют выбор наиболее рационального маршрута в сети с замкнутыми контурами из нескольких возможных. Другой очень важной функцией маршрутизаторов является их способность связывать в единую сеть подсети, построенные с использованием разных сетевых протоколов.

Кроме перечисленных устройств отдельные части сети может соединять шлюз (gateway). Обычно основной причиной, по которой в сети используют шлюз, является необходимость объединить сети с разными типами системного и прикладного программного обеспечения. В качестве побочного эффекта шлюз обеспечивает и локализацию трафика.

Крупные сети практически никогда не строятся без логической структуризации. Для отдельных сегментов и подсетей характерны однородные типовые топологии базовых технологий, и для их объединения всегда используется оборудование, обеспечивающее локализацию трафика, — мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и шлюзы.


Стеки коммуникационных протоколов

Стек OSI (Open System Interconnection). 

Этот стек, в отличие от модели, представляет собой набор вполне конкретных спецификаций протоколов для всех семи уровней взаимодействия. Наиболее популярными протоколами стека OSI являются прикладные протоколы. К ним относятся: протокол передачи файлов FTAM, протокол эмуляции терминала VTP, протоколы справочной службы X.500, электронной почты X.400 и ряд других. Протоколы стека OSI отличает большая сложность и неоднозначность спецификаций, так как разработчики стремились учесть все существующие и появляющиеся технологии. Из-за своей сложности протоколы OSI требуют больших затрат вычислительной мощности центрального процессора, что приемлемо для мэйнфреймов, а не для персональных компьютеров.

Стек OSI — международный, независимый от производителей стандарт. Одним из крупнейших производителей, поддерживающих этот стек, является компания AT&T, ее Stargroup полностью базируется на этом стеке.

Стек TCP/IP (Transfer Control Protocol/Internet Protocol).

Сегодня этот стек является одним из самых распространенных, он используется в сети Internet и многих локальных сетях. Стек TCP/IP на нижнем уровне поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровней. За долгие годы использования он вобрал в себя большое количество протоколов прикладного уровня: протокол пересылки файлов FTP, протокол эмуляции терминала telnet, почтовый протокол SMTP, гипертекстовые сервисы службы WWW и многие другие.

Особенностью технологии TCP/IP является способность фрагментировать пакеты, что позволяет менять размер кадра. Другой особенностью является гибкая система адресации, позволяющая более просто по сравнению с другими протоколами включать в интерсеть сети других технологий. Все это способствует построению больших гетерогенных сетей.

В стеке  TCP/IP очень экономно используются возможности широковещательных рассылок. Это свойство совершенно необходимо при работе на медленных каналах связи, характерных для территориальных сетей.

Стек IPX/SPX (Internetwork  Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange).

Это оригинальный стек протоколов фирмы Novell. Многие особенности стека IPX/SPX обусловлены ориентацией на работу в локальных сетях небольших размеров, состоящих из персональных компьютеров со скромными ресурсами. Адаптация их работы в больших корпоративных сетях устраняет их перегрузку широковещательными пакетами, которые интенсивно используются несколькими протоколами этого стека (например, для установления связи между клиентами и серверами). Требует получения лицензии от фирмы Novell.

Стек NetBIOS/SMB (Network Basic Input-Output System/Server Message Block).

Использует протокол NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface), потребляющий немного ресурсов и предназначенный для сетей, имеющих не более 200 рабочих станций. С его помощью невозможна маршрутизация пакетов, что ограничивает его применение однотипными локальными сетями. На основе протокола SMB реализуется файловая служба, служба печати и передачи сообщений между приложениями.

В таблице 1 показано соответствие некоторых,  наиболее популярных протоколов уровням модели OSI.

Таблица

Модель OSI

IBM/Microsoft

TCP/IP

Novell

Стек OSI

Прикладной

SMB

Telnet,

FTP,

SNMP,

SMTP,

WWW

NCP,

SAP

X.400

X.500

FTAM

Представительный

Предст.прот.OSI

Сеансовый

NetBIOS

TCP

Сеанс.прот.OSI

Транспортный

SPX

Трансп.прот.OSI

Сетевой

IP,

RIP,

OSPF

IPX,

RIP,

NLSP

ES-ES

IS-IS

Канальный

802.3 (Ethernet), 802.5 (Token Ring), FDDI, Fast Ethernet, SLIP,

100VG-AnyLAN, X.25, ATM, LAP-B, LAP-D, PPP

Физический

Коаксиальный кабель, экранированная и неэкранированная витая пара, оптоволокно, радиоволны, беспроводные оптические каналы связи


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

41530. ЛИНГВИСТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ГЕРМАНСКИХ ЯЗЫКОВ 177 KB
  Фонетические особенности германских языков Особенности развития морфологической системы древнегерманских языков Фонетические особенности германских языков.
41531. ВОЗНИКНОВЕНИЕ И РАЗВИТИЕ АНГЛИЙСКОГО ЯЗЫКА 188.5 KB
  Проблема периодизации истории английского языка Становление английского национального языка Проблема периодизации истории английского языка.
41532. РАЗВИТИЕ ФОНЕТИЧЕСКОГО СТРОЯ АНГЛИЙСКОГО ЯЗЫКА 150 KB
  Систему согласных древнеанглийского периода составляли шумные согласные смычные и щелевые и сонанты носовые и плавные. Рассмотрим соотношение согласных звуков и букв в древнеанглийском языке. Некоторые из согласных букв были многозначными т. В позиции между гласными заднего ряда а также после согласных r и l буква ჳ обозначала заднеязычный звонкий щелевой согласный [γ] например: dჳs дни sorჳ забота folჳin следовать.
41533. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕРМАНСКИХ ЯЗЫКАХ 113 KB
  Синхроническому подходу противостоит диахронический когда каждый лингвистический факт представляется как исторический этап в процессе постоянной и бесконечной эволюции языка. Невозможно правильно понять современное состояние языка его грамматические формы фонетический строй и структуру его лексического состава если не принимать во внимание тот очевидный факт что любое явление современного языка является итогом целого ряда изменений и превращений имевших место в течение более или менее длительных промежутков времени т. Таким образом...
41534. Организация деятельность коммерческого предприятия 258.5 KB
  Приемка и хранение товаров в магазине Организация и технология подготовки товаров к продаже Организация и технология продажи товаров Составные части торгово-технологического процесса в розничном торговом предприятии и принципы его организации Розничные торговые предприятия завершают процесс доведения товаров от производства до потребителя и осуществляют непосредственное обслуживание потребителей которое включает комплекс торговых и дополнительных услуг.
41535. Инновационная деятельность коммерческого предприятия 225 KB
  Оценка экономической эффективности инноваций При оценке научного и технического уровня проекта возможностей его выполнения и эффективности принимаются решения о целесообразности и объеме финансирования. В этом методе обращается внимание на сравнимость потенциальных результатов осуществляемого проекта что составляет одно из требований проверки экономической обоснованности конкретных решений по финансированию краткосрочных и быстроокупаемых проектов. Оценка дается на основе анализа научного содержания проекта и научного потенциала автора или...
41536. Планирование на коммерческом предприятии 74.5 KB
  Например закон стоимости требует чтобы цена товара устанавливалась исходя из общественно необходимых затрат на производство и реализацию продукции. При административнокомандной модели планирование осуществляется сверху вниз в виде директивных плановых заданий по выпуску продукции и поставке ее потребителям которые заранее указаны вышестоящими ведомствами. При рыночной модели экономики производитель самостоятельно ищет покупателя своей продукции. Под производственной программой предприятия понимается научно обоснованное плановое задание по...
41537. Инвестиционная деятельность коммерческого предприятия 129.5 KB
  Почему следует исключать ситуацию когда рискуя: опираясь на положительный баланс факторов риска мы получим прибыль. Эффект риска можно сравнить с аффектом синергии когда при благоприятном однонаправленном воздействии большинства факторов мы получаем дополнительный рисковый или синергический эффект. Таким образом риск – вероятность достижения положительного или отрицательного проектного результата в зависимости от действий внешних и внутренних факторов определяющих степень неопределенности объекта и субъекта риска или процесса по их...
41538. Производственные ресурсы коммерческого предприятия: основные средства, материальные, трудовые ресурсы и показатели их использования 308 KB
  Организация труда на предприятии Производительность труда: показатели и методы измерения Основные средства – это средства труда которые неоднократно участвуют в производственном процессе сохраняя при этом свою натуральную форму а их стоимость переносится на производимую продукцию частями по мере их снашивания. Закон воспроизводства основного капитала выражается в том что в нормальных экономических условиях его стоимость введенная в производство полностью восстанавливается обеспечивая возможность для постоянного технического...