114

Протоколы вычислительной сети

ЭВМ он не очень удобен, потому что из поступающей последовательности битов приходится выделять байты для последующей обработки сообщения. Впрочем, учитывая быстродействие ЭВМ, можно считать, что эта операция не окажет существенного влияния на ее производительность. Потенциально бит-ориентированные протоколы являются более скоростными по сравнению с байт-ориен- тированными, что обусловливает их широкое распространение в современных вычислительных сетях.

Типичным представителем группы бит-ориентирован- ных протоколов являются протокол HDLC (High-level Data Link Control — высший уровень управления каналом связи) и его подмножества. Протокол HDLC управляет информационным каналом с помощью специальных управляющих кадров, в которых передаются команды. Информационные кадры нумеруются. Кроме того, протокол HDLC позволяет без получения положительной квитанции передавать в канал до трех-пяти кадров. Положительная квитанция, полученная, например, на третий кадр, показывает, что два предыдущих приняты без ошибок и необходимо повторить передачу только четвертого и пятого кадров. Такой алгоритм работы и обеспечивает высокое быстродействие протокола.

Протокол NetBEUI

NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface) — расширенный пользовательский интерфейс NetBIOS.

Протокол NetBEUI является наиболее быстрым, однако имеет ряд ограничений. В частности, он не поддерживает маршрутизацию, однако позволяет использовать мосты. Кроме того, он переполняет сеть широковещательными сообщениями, которые могут задействовать значительную часть ее пропускной способности. И наконец, его отличает слабая производительность в глобальных сетях. Все же его можно включать в состав системы по следующим причинам:

+он является наиболее эффективным протоколом для использования в локальной подсети;

211

Протоколы вычислительной сети

+он обладает хорошими возможностями коррекции ошибок;

+он является полностью самонастраивающимся;

+он обеспечивает совместимость с устаревшими платформами, к которым относятся Lan Manager и реализация Windows 3.11 для рабочих групп с поддержкой удаленного доступа;

+он позволяет изменять используемый протокол в случае отказа какого-либо другого из установленных протоколов.

Протокол IPX/SPX

Протокол IPX/SPX хорошо использовать для малых и средних сетей, поскольку он обеспечивает поддержку маршрутизации. Это позволяет производить физическое разбиение сети на несколько сегментов с сохранением возможности работы с одним логическим сегментом. Оборотная сторона IPX/SPX состоит в том, что он также периодически рассылает широковещательные сообщения, занимающие часть пропускной способности сети.

Дополнительным доводом в пользу применения IPX/SPX может послужить тот факт, что большинство сетевых игр используют этот протокол.

Протокол TCP/IP

TCP/IP является скорее не единым, а совокупностью нескольких протоколов, в числе которых можно назвать TCP, UDP, ARP и многие другие. Этот протокол применяется наиболее широко. И хотя его применение в локальных сетях не особенно эффективно, он может с успехом применяться в глобальных сетях. Вот причины, по которым можно порекомендовать использование протокола TCP/IP:

+он наилучшим образом интегрируется с реализациями системы Unix;

+он обеспечивает простую интеграцию и доступ к Интернету как посредством выделенного канала свя-

212

Протоколы вычислительной сети

зи, так и с использованием Службы удаленного доступа и поддерживаемого модемом;

+он может быть использован для поддержки Windows NT Socket для доступа к базам данных SQL Server;

+он является полностью маршрутизируемым;

+обслуживание протокола значительно упростилось

свведением DHCP и WINS TCP/IP. DHPC и WINS позволяют полностью автоматизировать выделение IP-адресов и распознавание имен компьютеров NetBIOS.

Протокол TCP/IP также необходим для осуществления непосредственного доступа к сети Интернет. Необходимость в нем отсутствует в случае, если доступ будет осуществляться через прокси-сервер. Прокси-сервер может быть настроен на использование TCP/IP для связи между ним самим и Интернетом, однако для связи про- кси-сервера может использоваться протокол IPX/SPX.

213

Маршрутизаторы и мосты вычислительной сети

Маршрутизаторы и мосты вычислительной сети

Практически все рабочие сети разделяются на несколько сегментов, так как каждая из реализаций сети накладывает определенные ограничения. Кроме того, разделение сети на сегменты может способствовать повышению производительности. После сегментации рабочие станции лишаются возможности доступа к сетевым ресурсам, находящимся за пределами локального сегмента этих станций, и именно здесь в работу включаются маршрутизаторы и мосты.

Маршрутизатор применяется для физического объединения нескольких сегментов сети в один логический сегмент. Маршрутизаторы работают на уровне протокола или транспорта, осуществляя передачу информации от одного сегмента сети к другому, опираясь на уникальные сетевые адреса. Маршрутизаторы используют алгоритм построения списков адресов, принадлежащих их локальным сегментам, чтобы осуществлять маршрутизацию только тех пакетов данных, которые того требуют. Если в сети установлено несколько маршрутизаторов и один из них выходит из строя, остальные нередко могут отыскать другой маршрут, по которому можно передать данные к месту назначения. Конечно, это требует определенных затрат, поскольку стоимость маршрутизаторов довольно высока. Для работы маршрутизатора требуется достаточно мощный процессор, поскольку существует необходимость укладываться в определенные временные рамки, накладываемые реализацией сети. Например, если время ожидания подтверждения уже прошло, нет смысла направлять пакет данных к другому компьютеру. К тому моменту как компьютер получит требуемый пакет, он уже успеет отправить запрос на повторную передачу данных основному компьютеру.

Одним из недорогих вариантов замены маршрутизатора является использование функций маршрутизации пакетов данных IPX/SPX и TCP/IP. Следует помнить, что

214

Маршрутизаторы и мосты вычислительной сети

если маршрутизатору не удается распознать тип пакета, он не сможет осуществить его передачу. А невозможность передачи пакета данных неизбежно приведет к вознкновению многочисленных трудностей.

Не все сетевые протоколы поддерживают возможность маршрутизации (например, не поддерживает ее NetBEUI). В таких случаях возникает необходимость в отыскании какого-либо другого метода объединения сетевых сегментов. Именно эту функцию и выполняют мосты. Мост передает либо все пакеты данных вне зависимости от их сетевых адресов (transparent routing — прозрачная маршрутизация), либо основываясь на их конкретных сетевых адресах (source routing — целевая маршрутизация). Отдельные мосты совмещают эти возможности. Такие мосты нередко называют мостами прозрачной целевой маршрутизации. Мосты наиболее часто используются в сетях на основе Lan Manager, однако могут применяться и при переходе к Windows NT Server.

215

Сетевые средства коммутации

Сетевые средства коммутации

Для соединения компьютеров между собой используют средства коммутации. В качестве таких средств наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель и оптоволоконные линии. При выборе типа кабеля учитывают следующие показатели:

+стоимость монтажа и обслуживания;

+скорость передачи информации;

+ограничения на величину расстояния передачи информации (без дополнительных усилителей-повто- рителей (репитеров));

+безопасность передачи данных.

Основная проблема заключается в одновременном обеспечении этих показателей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально возможным расстоянием передачи данных, при котором еще обеспечивается требуемый уровень защиты данных. Легкая наращиваемость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость.

Наиболее дешевым кабельным соединением является

витое проводное соединение, часто называемое «витой парой» (twisted pair). Она позволяет передавать информацию со скоростью до 10 Мбит/сек, легко наращивается, однако является помехонезащищенной. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/сек. Преимуществами являются низкая цена и простота установки. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля.

Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащитен и применяется для связи на большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/сек, а в некоторых случаях может

216

Сетевые средства коммутации

достигать 50 Мбит/сек. Коаксиальный кабель используется для основной и широкополосной передачи информации.

Широкополосныйкоаксиальныйкабельневосприимчив к помехам, легко наращивается, но цена его высокая. Скорость передачи информации до 500 Мбит/сек. При передаче информации в базисной полосе частот на расстояние более 1,5 км требуется усилитель, или так называемый репитер (повторитель). Поэтому суммарное расстояние при передаче информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с топологией шина или дерево, коаксиальный кабель должен иметь на конце согласующий резистор (терминатор).

Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (thick) или желтый кабель (yellow cable). Он использует 15-контактное стандартное включение. Вследствие помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Максимально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общее расстояние сети Ethernet — около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, использует в конце лишь один нагрузочный резистор.

Более дешевым, чем Ethernet-кабель является соединение Cheapernet-кабелъ или, как его часто называют, тонкий (thin) Ethernet. Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в 10 Мбит/сек.

При соединении сегментов Cheapernet-кабеля также требуются повторители. Вычислительные сети с Cheaper- net-кабелем имеют небольшую стоимость и минимальные затраты при наращивании. Соединение сетевых плат производится с помощью широко используемых малогабаритных байонетных разъемов (СР-50). Дополнительное экранирование не требуется. Кабель присоединяется к ПК с помощью тройниковых соединителей (T-connectors).

Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей может составлять максимум 300 м, а общее расстояние для сети на Cheapernet-кабеля — около 1000 м.

217

Сетевые средства коммутации

Приемопередатчик Cheapernet расположен на сетевой плате и как для гальванической развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего сигнала

Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также стекловолоконным кабелем. Скорость распространения информации по ним достигает нескольких гигабит в секунду. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для локальных вычислительных сетей. Применяются там, где возникают электромагнитные поля памех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей. Они обладают противоподслушивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптоволоконных кабелях очень сложна.

218

Классификация вычислительных сетей

Классификация вычислительных сетей

В зависимости от территориального расположения абонентских систем вычислительные сети можно разделить на три основных класса:

+глобальные (WAN — Wide Area Network);

+региональные (MAN — Metropolitan Area Network);

+локальные (LAN — Local Area Network). Глобальная вычислительная сеть объединяет абонен-

тов, расположенных в различных странах, на различных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи, радиосвязи и систем спутниковой связи. Глобальные вычислительные сети позволят решить проблему объединения информационных ресурсов всего человечества и организации доступа к этим ресурсам.

Региональная вычислительная сеть связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Она может включать абонентов внутри большого города, экономического региона, отдельной страны. Обычно расстояние между абонентами региональной вычислительной сети составляет десятки-сотни километров.

Локальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. В настоящее время не существует четких ограничений на территориальный разброс абонентов локальной вычислительной сети. Обычно такая сеть привязана к конкретному месту. К классу локальных вычислительных сетей относятся сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов и т.д. Протяженность такой сети можно ограничить пределами 2—2,5 км.

Объединение глобальных, региональных и локальных вычислительных сетей позволяет создавать многосетевые иерархии. Они обеспечивают мощные, экономически целесообразные средства обработки огромных информаци-

219

Классификация вычислительных сетей

онных массивов и доступ к неограниченным информационным ресурсам. Локальные вычислительные сети могут входить как компоненты в состав региональной сети» Региональные сети могут объединяться в составе глобальной сети и, наконец, глобальные сети также могут образовывать еще более сложные структуры сетей.

220