7.2. Cеть передачи данных
Сеть передачи данных — совокупность оконечных устройств (терминалов) связи, объединённых каналами передачи данных и коммутирующими устройствами (узлами сети), обеспечивающими обмен сообщениями между всеми оконечными устройствами.
Существуют следующие виды сетей передачи данных:
Телефонные сети— сети, в которых оконечными устройствами являются простыепреобразователи сигналамежду электрическим и видимым/слышимым.
Компьютерные сети— сети, оконечными устройствами которых являютсякомпьютеры.
По принципу коммутации сети делятся на:
сети с коммутациейканалов. Они предназначены для передачи между оконечными устройствами, при этом выделяетсяфизическийилилогическийканал, по которому возможна непрерывнаяпередача информации. Сетью с коммутацией каналов является, например,телефонная сеть. В таких сетях возможно использование узлов весьма простой организации, вплоть до ручной коммутации, однако недостатком такой организации является неэффективное использованиеканалов связи, если поток информации непостоянный и малопредсказуемый.
сети с коммутациейпакетов— данные между оконечными устройствами в такой сети передаются короткими посылками —пакетами, которыекоммутируютсянезависимо. По такой схеме построено подавляющее большинствокомпьютерных сетей. Этот тип организации весьма эффективно использует каналыпередачи данных, но требует более сложного оборудования узлов, что и определило использование почти исключительно в компьютерной среде.
7.3. Аппаратные средства сети
Се́рвер (англ.server от to serve — служить) — аппаратное обеспечение, выделенное и/или специализированное для выполнения на нем сервисного программного обеспечения (в том числесерверовтех или иных задач).
На сервере хранится база данных. Сервер по сути является файл-сервером и предоставляет общий доступ к единой БД.
Сервер это выделенный компьютер.
Рис. 7.3. Вид сервера
Сервером называется компьютер, выделенный из группы персональных компьютеров (или рабочих станций) для выполнения какой-либо сервисной задачи без непосредственного участия человека. Сервер и рабочая станция могут иметь одинаковую аппаратную конфигурацию, так как различаются лишь по участию в своей работе человека законсолью.
Некоторые сервисные задачи могут выполняться на рабочей станции параллельно с работой пользователя. Такую рабочую станцию условно называют невыделенным сервером.
Консоль (обычно — монитор/клавиатура/мышь) и участие человека необходимы серверам только на стадии первичной настройки, при аппаратно-техническом обслуживании и управлении в нештатных ситуациях (штатно, большинство серверов управляются удаленно). Для нештатных ситуаций серверы обычно обеспечиваются одним консольным комплектом на группу серверов (с коммутатором, напримерKVM-переключателем, или без такового).
В результате специализации (см. ниже), серверное решение может получить консоль в упрощенном виде (например, коммуникационный порт), или потерять ее вовсе (в этом случае первичная настройка и нештатное управление могут выполняться только через сеть, а сетевые настройки могут быть сброшены в состояние по умолчанию).
Маршрутиза́тор ( ро́утер) — сетевоеустройство, пересылающее пакеты данных между различнымисегментами сетии принимающее решения на основании информации отопологии сетии определённых правил, заданныхадминистратором.
Маршрутизаторы делятся на программные и аппаратные.
Рис. 7.4. Вид маршрутизатора, используемого на магистральных каналах
Принцип работы
Рис. 7.5. AvayaМаршрутизатор основной (ERS-8600)
Обычно маршрутизатор использует адрес получателя, указанный в пакетах данных и определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается.
Существуют и другие способы определения маршрута пересылки пакетов, когда, например, используется адрес отправителя, используемые протоколы верхних уровнейи другая информация, содержащаяся в заголовках пакетовсетевого уровня. Нередко маршрутизаторы могут осуществлятьтрансляцию адресовотправителя и получателя, фильтрацию транзитного потока данных на основе определённых правил с целью ограничения доступа, шифрование/дешифрование передаваемых данных и т. п.
Таблица маршрутизации
Таблица маршрутизациисодержит информацию, на основе которой маршрутизатор принимает решение о дальнейшей пересылке пакетов. Таблица состоит из некоторого числа записей — маршрутов, в каждой из которых содержится адрес сети получателя, адрес следующего узла, которому следует передавать пакеты и некоторый вес записи — метрика. Метрики записей в таблице играют роль в вычислении кратчайших маршрутов к различным получателям. В зависимости от модели маршрутизатора и используемыхпротоколов маршрутизации, в таблице может содержаться некоторая дополнительная служебная информация. Например:
192.168.64.0/16 [110/49] via 192.168.1.2, 00:34:34, FastEthernet0/0.1
где 192.168.64.0/16 — сеть назначения,
110/- административное расстояние
/49 — метрика маршрута,
192.168.1.2 — адрес следующего маршрутизатора, которому следует
передавать пакеты для сети 192.168.64.0/16,
00:34:34 — время, в течение которого был известен этот маршрут,
FastEthernet0/0.1 — интерфейс маршрутизатора, через который можно
достичь «соседа» 192.168.1.2.
Маршрутизаторы помогают уменьшить загрузку сети. В основном их применяют для объединения сетей разных типов, зачастую несовместимых по архитектуре и протоколам. Нередко маршрутизатор используется для обеспечения доступа из локальной сетив глобальную сетьИнтернет, осуществляя функциитрансляции адресовимежсетевого экрана.
В качестве маршрутизатора может выступать как специализированное (аппаратное) устройство, так и обычный компьютер, выполняющий функции маршрутизатора.
Коммута́ция — процесс соединения абонентовкоммуникационной сети через транзитныеузлы.
Коммуникационные сети должны обеспечивать связь своих абонентов между собой. Абонентами могут выступать ЭВМ, сегменты локальных сетей,факс-аппараты илителефонныесобеседники. Как правило, в сетях общего доступа невозможно предоставить каждой паре абонентов собственную физическуюлинию связи, которой они могли бы монопольно «владеть» и использовать в любое время. Поэтому в сети всегда применяется какой-либо способ коммутации абонентов, который обеспечиваетразделениеимеющихся физических каналов между несколькими сеансами связи и между абонентами сети.
Каждый абонент соединен с коммутаторамииндивидуальной линией связи, закрепленной за этим абонентом. Линии связи, протянутые между коммутаторами разделяются несколькими абонентами, то есть используются совместно.
Коммутация по праву считается одной из самых популярных современных технологий. Коммутаторы по всему фронту теснят мосты и маршрутизаторы, оставляя за последними только организацию связи через глобальную сеть. Популярность коммутаторов обусловлена прежде всего тем, что они позволяют за счет сегментации повысить производительность сети. Помимо разделения сети на мелкие сегменты, коммутаторы дают возможность создавать логические сети и легко перегруппировывать устройства в них. Иными словами, коммутаторы позволяют создавать виртуальные сети.
В настоящее время коммутаторы используются для прямого подключения к конечным станциям.
Широкое применение коммутаторов значительно повысило эффективность использования сети за счет равномерного распределения полосы пропускания между пользователями и приложениями.
Существует четыре принципиально различные схемы коммутации абонентов в сетях:
Коммутация каналов— организация составного канала через несколько транзитных узлов из нескольких последовательно «соединённых» каналов на время передачи сообщения (оперативная коммутация) или на более длительный срок — время коммутации определяется административно.
Коммутация сообщений— разбиение информации на сообщения, которые передаются последовательно к ближайшему транзитному узлу, который приняв сообщение, запоминает его и передаёт далее сам таким же образом. Получается нечто вроде конвейера.
Коммутация пакетов — разбиение сообщения на «пакеты», которые передаются отдельно. Разница между сообщением и пакетом: размер пакета ограничен технически, сообщения — логически. При этом если маршрут движения пакетов между узлами определён заранее, говорят о виртуальном канале (с установлением соединения).
Коммутация ячеек— совмещает в себе свойства сетей с коммутацией каналов и сетей с коммутацией пакетов, при коммутации ячеек пакеты всегда имеют фиксированный и относительно небольшой размер.
Сетевой концентратор— сетевое устройство, предназначенное для объединения нескольких устройств Ethernetпакетной технологии передачи данных преимущественно локальных компьютерных сетей в общий сегмент сети. Устройства подключаются при помощивитой пары,коаксиального кабеляилиоптоволокна.
В настоящее время хабы почти не выпускаются — им на смену пришли сетевые коммутаторы(свитчи), выделяющие каждое подключённое устройство в отдельный сегмент. Сетевые коммутаторы ошибочно называют «интеллектуальными концентраторами».
Рис. 7.6. 4-портовый сетевой концентратор
|
Мост, сетевой мост - сетевое устройство, предназначенное для объединения сегментов(подсети)компьютерной сетиразных топологий и архитектур. |
В общем случае коммутатор(свитч) и мост аналогичны по функциональности; разница заключается во внутреннем устройстве: мосты обрабатывают трафик, используя центральный процессор, коммутатор же использует коммутационную матрицу (аппаратную схему для коммутации пакетов). В настоящее время мосты практически не используются, так как для работы требуют производительный процессор.
Мост рассматривается как устройство с функциями хранения и дальнейшей отправки, поскольку он должен проанализировать поле адреса пункта назначения фрейма и вычислить контрольную сумму CRCв поле контрольной последовательности фрейма перед отправкой фрейма на все порты.
Если порт пункта назначения в данный момент занят, то мост может временно сохранить фрейм до освобождения порта. Для выполнения этих операций требуется некоторое время, что замедляет процесс передачи и увеличивает латентность (скрытость, невидимость).
Межсетевой экран или сетевой экран — комплекс аппаратных или программных средств, осуществляющий контроль и фильтрацию проходящих через него сетевых пакетов в соответствии с заданными правилами.
Основной задачей сетевого экрана является защита компьютерных сетейили отдельных узлов от несанкционированного доступа. Также сетевые экраны часто называют фильтрами, так как их основная задача — не пропускать (фильтровать) пакеты, не подходящие под критерии, определённые в конфигурации.
Некоторые сетевые экраны также позволяют осуществлять трансляцию адресов— динамическую заменувнутрисетевых (серых) адресовили портов на внешние, используемые за пределами ЛВС.
Рис. 7.7. Иллюстрация, показывающая расположение файрволла в сети.