Глобальные сети и канальный уровень

Существует несколько методов канальной инкапсуляции, связанных с линиями синхронной последовательной передачи данных (рис 4.10).

• HDLC (High-level Data Link Control — высокоуровневый протокол управления каналом).
• Frame Relay.
• РРР (Point-to-Point Protocol — протокол связи "точка-точка").
• ISDN.

Рисунок 4.10. Канальная инкапсуляция для линий синхронной последовательной передачи данных, включая протоколы HDLC, Frame Relay, PPP и ISDN

HDLC

HDLC — это битово-ориентированный протокол, разработанный Международной организацией по стандартизации (ISO). HDLC описывает метод инкапсуляции в каналах синхронной последовательной связи с использованием символов кадров и контрольных сумм. HDLC является ISO-стандартом, реализации которого различными поставщиками могут быть несовместимы между собой по причине различий в способах его реализации, и поэтому этот стандарт не является общепринятым для глобальных сетей. Протокол HDLC поддерживает как двухточечную, так и многоточечную конфигурации.

Frame Relay

Протокол Frame Relay предусматривает использование высококачественного цифрового оборудования. Используя упрощенный механизм формирования кадров без коррекции ошибок, Frame Relay может отправлять информацию канального уровня намного быстрее, чем другие протоколы глобальных сетей. Frame Relay является стандартным протоколом канального уровня при организации связи по коммутируемым каналам, позволяющим работать сразу с несколькими виртуальными каналами, в которых используется инкапсуляция по методу HDLC. Frame Relay является более эффективным протоколом, чем протокол Х.25, для замены которого он и был разработан.

РРР

Протокол РРР обеспечивает соединение маршрутизатор—маршрутизатор и хост-сеть как по синхронным, так и по асинхронным каналам. РРР содержит поле типа протокола для идентификации протокола сетевого уровня.

ISDN

ISDN является набором цифровых сервисов для передачи голоса и данных. Разработанный телефонными компаниями, этот протокол позволяет передавать по телефонным сетям данные, голос и другие виды трафика.

Резюме

• Глобальные сети (WAN) используются для объединения локальных сетей, разделенных значительными географическими расстояниями.
• Глобальные сети работают на физическом и канальном уровнях эталонной модели OSI.

• Глобальные сети обеспечивают обмен пакетами данных между локальными сетями и поддерживающими их маршрутизаторами.
• Существует несколько методов канальной инкапсуляции, связанных с синхронными последовательными линиями:

-HDLC

-Frame Relay

-РРР

-ISDN

В этой главе:

• Что такое IР-адрес
• Представление чисел в двоичной системе исчисления
• Представление IP-адреса с помощью точечно-десятичной нотации
• Присвоение каждой сети в Internet уникального адреса
• Две составные части IP-адреса
• Понятия классов сетевых адресов
• Зарезервированные сетевые IP-адреса
• Понятие подсети и адреса подсети

Введение

В главе 3, "Сетевые устройства", рассказывалось, что сетевые устройства используются для объединения сетей. Было выяснено, что повторители восстанавливают форму и усиливают сигнал, а затем отправляют его дальше по сети. Вместо повторителя может использоваться концентратор, который также служит центром сети.

Кроме того, говорилось, что область сети, в пределах которой формируются пакеты и возникают конфликты, называется доменом конфликтов; что мосты устраняют ненужный трафик и минимизируют вероятность возникновения конфликтов путем деления сети на сегменты и фильтрации трафика на основе МАС-адресов. В заключение речь шла о том, что маршрутизатор способен принимать решение о выборе наилучшего пути доставки данных по сети.

В этой главе будут рассмотрены IP-адресация и три класса сетей в схеме IP-адресации; будет рассказано, что некоторые IP-адреса зарезервированы ARIN и не могут быть присвоены ни одной сети. В заключение будут рассмотрены подсеть, маска подсети и их схемы IP-адресации.

Обзор адресации

В главе 2, "Физический и канальный уровни", говорилось, что МАС-адресация существует на канальном уровне эталонной модели OSI, и поскольку большинство компьютеров имеют одно физическое подключение к сети, то они имеют один МАС-адрес. МАС-адреса обычно уникальны для каждого сетевого подключения. Перед тем как отправить пакет данных ближайшему устройству в сети, передающее устройство должно знать МАС-адрес назначения Поэтому механизм определения местоположение компьютеров в сети является важным компонентом любой сетевой системы. В зависимости от используемой группы прото-колов применяются различные схемы адресации. Другими словами, адресация Apple Talk отличается от IP-адресации, которая, в свою очередь, отличается от адресации OSI, и т.д.

В сетях используются две схемы адресации. Одна из этих схем, МАС-адресация, была рассмотрена ранее. Второй схемой является IP-адресация. Как следует из названия, IP-адресация базируется на протоколе IP (Internet Protocol). Каждая ЛВС должна иметь свой уникальный IP-адрес, который является определяющим элементом для осуществления межсетевого взаимодействия в глобальных сетях.

В IP-сетях конечная станция связывается с сервером или другой конечной станцией. Каждый узел имеет IP-адрес, который представляет собой уникальный 32-битовый логический адрес. IP-адресация существует на уровне 3 (сетевом) эталонной модели OSI. В отличие от МАС-адреса, которые обычно существуют в плоском адресном пространстве, IP-адреса имеют иерархическую структуру.

Каждая организация, представленная в списке сети, видится как одна уникальная сеть, с которой сначала надо установить связь и только после этого можно будет связаться с каждым отдельной хост-машиной этой организации. Как показано на рис. 5.1, каждая сеть имеет свой адрес, который относится ко всем хост-машинам, принадлежащим данной сети. Внутри сети каждая хост-машина имеет свой уникальный адрес.

Рисунок 5.1. Уникальная адресация позволяет конечным станциям связываться между собой

IP-адрес устройства состоит из адреса сети, к которой принадлежит устройство, и адреса устройства внутри этой сети. Следовательно, если устройство переносится из одной сети в другую, его IP-адрес должен быть изменен так, чтобы отразить это перемещение (рис. 5.2-5.5).

Так как IP-адреса имеют иерархическую структуру, в некотором смысле подобную структуре телефонных номеров или почтовых кодов, то он более удобен для организации адресов компьютеров, чем МАС-адреса, имеющие плоскую структуру, подобно номерам карточек социального страхования IP-адреса могут устанавливаться программно и поэтому более гибки в использовании, в отличие от МАС-адресов, которые прошиваются аппаратно. Обе схемы адресации являются важными для эффективной связи между компьютерами.

Рисунок 5.2. В сети А сервер с адресом 197.10.97.10. который нужно перенести в сеть В

Рисунок 5.3

IP-адреса имеют сходство с почтовыми адресами, которые описывают местонахождение адресата, включая страну, город, улицу, номер дома и имя. Хорошим примером плоского адресного пространства является принятая в США система присвоения номеров персональным карточкам социального страхования, когда каждому человеку присваивается отдельный уникальный номер. Человек может перемещаться по стране и получать новые логические адреса — город, улицу, номер дома и почтовый индекс,— но у него будет оставаться все тот же номер карточки социального страхования.

Рисунок 5.4. Сервер доставлен на другой континент

Рисунок 5.5. Файл-сервер подключен к сети В, и ему присвоен новый адрес 215.99.38.49

IP-адресация позволяет данным находить пункт назначения в сети Internet. Причина, по которой IP-адреса записываются в виде битов, состоит в том, что содержащаяся в них информация должна быть понятной компьютерам. Для того чтобы данные могли передаваться в среде передачи данных, они должны быть сначала преобразованы в электрические импульсы. Когда компьютер принимает эти электрические импульсы, он распознает только два состояния: наличие или отсутствие напряжения в кабеле. Поскольку распознаются только два состояния, то для представления любых данных, передаваемых по сети, может быть использована схема на основе двоичной математики (рис. 5.6). В этой схеме для связи между компьютерами используются числа 0 и 1.