Середа передачі даних

Глава 8

КОМП'ЮТЕРНІ МЕРЕЖІ

Список скорочень

CSMA / CD - множинний доступ з контролем несучої й виявленням колізій

DWDM - технологія оптичного мультиплексування

FDDI - оптоволоконний інтерфейс розподілених даних

IEEE - Міжнародний інститут інженерів електротехніки та електроніки

LAN - локальна комп'ютерна мережа

LLC - підрівень логічної передачі даних

MAC - підрівень управління доступом до середовища

MAN - регіональна комп'ютерна мережа

STP - екранована кручена пара

TCP - протокол управління передачею даних

TPMA - множинний доступ з передачею маркера

UTP - неекранована кручена пара

WAN - глобальна комп'ютерна мережа

8.1. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО КОМП'ЮТЕРНИХ МЕРЕЖАХ

Найбільш важливим елементом сучасного комп'ютерного світу є комп'ютерні мережі.

Мережа - це з'єднані системи об'єктів або людей. Мережі оточують нас і навіть знаходяться внутр * нас. Наша серцево-судинна та нервова системи теж є мережами. Іншим прикладом мереж може бути транспортна мережа - повітряного, морського, залізничного та іншого повідомлення. До соціальних мереж можна віднести сім'ю, друзів, клієнтів.

Комп'ютерна мережа - це сукупність комп'ютерів, мережевих адаптерів, середовища передачі даних, пристроїв керування передачею даних і периферійних пристроїв.

Все різноманіття комп'ютерних мереж можна класифікувати по групі ознак:

- Територіальна поширеність;

- Відомча приналежність;

- Швидкість передачі інформації;

- Тип середовища передачі.

По територіальній поширеності мережі можуть бути локальними, регіональними та глобальними.

Локальна комп'ютерна мережа (Local Area Network, WAN) утворюється з'єднаними між собою комп'ютерами, територіально розташованими на обмеженій площі, наприклад, в рамках одного або декількох приміщень (тобто вони зосереджені локально).

Регіональна комп'ютерна мережа (Metropolitan Area networks, Man) об'єднує комп'ютери, I розташовані на території міста чи області.

Глобальна комп'ютерна мережа (Wide Area Network, WAN) об'єднує комп'ютери, розташовані на значній відстані на території держави або групи держав. Причому WAN може Використовуватися для з'єднання окремих локальних мереж. Деякі WAN поширені досить широко або навіть охоплюють всю земну кулю, наприклад, всесвітня мережа Інтернет.

Комп'ютерні мережі на початку свого розвитку були в основному локальними і застосовувалися тільки для передачі даних. Існуючі телекомунікаційні мережі, спочатку призначені для передачі мови, стали також використовуватися для з'єднання комп'ютерів між собою, що дозволило пов'язувати локальні мережі в єдину мережу, формувати віртуальні мережі, використовувати комп'ютер як термінального або транзитного обладнання. У результаті відбулося взаємопроникнення обох типів мереж. Регіональна і глобальна мережі схожі в тому, що обидві вони є мережами, що з'єднують більш дрібні мережі. По приналежності розрізняють відомчі та громадські мережі. Відомчі мережі належать одній організації і розташовуються на її території. Це може бути локальна мережа підприємства. Кілька відділень однієї компанії, розташовані на території міста, області, країни «Чи держави, утворюють корпоративну комп'ютерну мережу. Громадські мережі - це мережі, побудовані й експлуатовані громадськими організаціями.

За швидкістю передачі інформації комп'ютерні мережі бувають низько-, середньо-, високошвидкісні.

За типом середовища передачі мережі поділяються на коаксіальні, на кручений парі, оптоволоконні, з передачею інформації по радіоканалах, в інфрачервоному діапазоні і т. д. Слід зауважити, що основні відмінності в принципах побудови мереж визначаються середовищем передачі.

Комп'ютерні мережі призначені для дистанційної передачі даних з одного комп'ютера на інші за допомогою каналів зв'язку. Вони об'єднують окремі комп'ютери для забезпечення їх взаємодії, що дозволяє розділяти ресурси. Кожен комп'ютер, що працює в мережі, повинен мати спеціальне апаратне і програмне забезпечення для взаємодії з мережею. Комп'ютери обмінюються інформацією шляхом передачі електричних сигналів або світлових хвиль за відповідними кабелям або за допомогою радіосигналів. Дуже часто для зв'язку між комп'ютерами використовуються телекомунікаційні мережі загального користування.Експлуатація комп'ютерів, підключених до мережі, складніше, ніж їх автономна робота.

Комп'ютери, що входять до складу мережі, виконують різні функції, основними з яких є: організація доступу до мережі, управління передачею інформації, надання обчислювальних ресурсів і послуг абонентам мережі. Відповідно до цього за функціональними ознаками всі системи, які входять в комп'ютерну мережу, можна розділити на три групи: абонентські, комутаційні і головні (Ьоз1-системи).

1. Абонентська система, або робоче місце (workstation), - це комп'ютер, орієнтований на роботу в складі комп'ютерної мережі і забезпечує споживачам доступ до мережевим ресурсам.

2. Комутаційні системи - це вузли комутації мережі, які забезпечують організацію кана лов передачі даних між абонентськими системами: мережеві адаптери; концентратори (хаби); мости; марш рутізатори, кабелі; роз'єми; пристрою передачі і прийому даних вбездротових технологіях і др.

3. Але 5 (- системи, або мережеві сервери, представляють собою спеціальні комп'ютери, що виконують основні сервісні функції, такі як управління мережею, збір, обробка, зберігання і надання інформації абонентам комп'ютерної мережі.

Існують такі основні типи серверів:

- Файловий сервер - дозволяє декільком користувачам спільно використовувати файли (тексти, графіку та ін), розміщені на його дисках;

- Сервер додатків - призначений для запуску додатків з сервера замість їх запуску з робочих місць. При цьому всі користувачі працюють з однаковою версією програми, яку легко оновити для всіх ПК одночасно;

- Сервер баз даних - виконує обробку запитів, спрямованих базі даних, і видачу результатів обробки запитів;

- Рrоху-сервер - підключає локальну мережу до мережі Інтернет;

- WEB-сервер - призначений для роботи з Web-інформацією.

8.2. МОДЕЛІ ВЗАЄМОДІЇ ВІДКРИТИХ СИСТЕМ

Для організації ефективної взаємодії між різнотипними комп'ютерами в комп'ютерних сетzх був розроблений міжнародний стандарт, в якому описана архітектура взаємодії відкритих систем (ВОС).

Обчислювальна система, що відповідає стандартам, прийнятим в концепції взаємодії відкритих систем, буде відкрита для взаємозв'язку з будь-якої іншої системою, яка відповідає цим же стандартам. Стандарт по взаємодії обчислювальних систем був прийнятий Міжнародною організацією зі стандартизації (150) під номером N-7498, а пізніше цей стандарт був прийнятий Міжнародним консультативним комітетом з телефонії і телеграфії (МККТТ) (сучасна назва цієї організації Міжнародний союз електрозв'язку (МСЕ)) під номером Х.200. У ньому передбачається розбиття функцій складної системи, що реалізує організацію взаємодії абонентських систем (термінального обладнання) на N простих функцій, тобто розбиття складної системи на підсистеми. Підсистеми однієї системи пов'язані один з одним через міжрівневі інтерфейси, а підсистеми різних систем - через протоколи N рівня.

Згідно з міжнародними стандартами, модель взаємодії відкритих систем (OSI - Open System Interconnection) складається з семи рівнів (див. табл. 8.1). Перші чотири рівні називають протоколами нижнього рівня, а п'ятий, шостий і сьомий - протоколами верхнього рівня. Еталонна модель OSI - це описова схема мережі, її стандарти гарантують високу сумісність і здатність до взаємодії різних типів мережевих технологій. Крім того, вона ілюструє процес переміщення інформації з мереж. Це концептуальна структура, що визначає мережеві функції, реалізовані на кожному її рівні. Модель 081 описує, яким чином інформація проробляє шлях через мережеву середовище (наприклад, проводи) від однієї прикладної програми (наприклад, програми обробки таблиць) до іншої прикладної програми, що знаходиться в іншому підключеному до мережі комп'ютері. У міру того, як підлягає відсилання інформація проходить вниз через рівні системи, вона стає все менше схожою на людську мову і все більше схожою на ту інформацію, яку розуміють комп'ютери, а саме на «одиниці» і «нулі».

Еталонна модель OSI ділить завдання переміщення потоків даних між комп'ютерами через мережеву середу на сім менш великих і, отже, більш легко розв'язаних подзадач. Кожна з цих семи подзадач обрана тому, що вона відносно автономна і, отже, її легше вирішити без надмірної опори на зовнішню інформацію.Такий поділ на рівні називається ієрархічним поданням. Завдання кожного з семи рівнів коротко відображені в табл. 8.1.

Оскільки рівні 1, 2 і 3 моделі OSI управляють фізичної доставкою повідомлень по мережі, їх часто називають рівнями середовища передачі даних (media layers). Рівня з 4 по 7 моделі OSI забезпечують точну доставку даних між комп'ютерами в мережі, тому ^ х часто називають рівнями хост-машини (Host layers).

Рівень з меншим номером надає послуги суміжному з ним верхнього рівня і користується для цього послугами суміжного з ним нижнього рівня.

Завданням всіх семи рівнів є забезпечення надійної взаємодії прикладних процесів. При цьому під прикладними процесами розуміють процеси введення, зберігання, обробки та видачі інформації для потреб користувача. Кожен рівень виконує своє завдання, при цьому підстраховує і перевіряє роботу інших рівнів.

Протоколи верхніх рівнів (5-7). Прикладної (користувацький) рівень є основним. Він називається прикладним, оскільки з ним взаємодіють прикладні процеси системи, які повинні вирішити деяку задачу спільно з прикладними процесами, розміщеними в інших відкритих системах. Прикладний рівень еталонної моделі OSI визначає смисловий зміст інформації, якою обмінюються відкриті системи в процесі спільного вирішення деякої заздалегідь відомої задачі.

Шостий рівень називається рівнем представлення. Він визначає в основному процедуру подання переданої інформації в потрібній мережевий формі. Це пов'язано з тим, що мережа об'єднує різні кінцеві пункти (наприклад, різні комп'ютери). Якби всі кінцеві пункти, існуючі в мережі були одного типу, то не знадобилося б введення рівня представлення. Однак у мережі, що об'єднує різнотипні комп'ютери, передана інформація повинна мати певну єдину форму подання. Саме цю форму і визначає протокол шостого рівня.

Наступний, п'ятий рівень протоколів називають рівнем сесії, або сеансовим. Його основним призначенням є організація способів взаємодії між прикладними процесами - з'єднання прикладних процесів для їх взаємодії, організація передачі інформації між процесами під час взаємодії та «роз'єднання» процесу.

Протоколи нижніх рівнів (1-4). Четвертий, транспортний рівень в моделі ВОС служить для забезпечення пересилки повідомлень між двома взаємодіючими системами з використанням нижчих рівнів. Цей рівень приймає від вищестоящого рівня деякий блок даних і долженобеспечіть його транспортування через мережу зв'язку до віддаленої системи. Рівні, що лежать вище транспорт--ого, не враховують специфіку мережі, через яку передаються дані, вони «знають» лише віддалені системи, з якими взаємодіють. Транспортний же рівень повинен «знати», як працює мережа, які розміри блоків даних вона приймає і т. п.

Наступні три нйжніх рівня визначають функціонування вузла мережі. Протоколи цих рівнів обслуговують так звану транспортну мережу. Як будь-яка транспортна система, ця мережа транспортує інформацію, не цікавлячись її змістом. Головним завданням цієї мережі є швидка і надійна доставка інформації.Основним завданням третього, мережевого рівня є маршрутизація повідомлень, крім цього він забезпечує управління інформаційними потоками, організацію та підтримання • фанспортних каналів, облік наданих послуг.

Рівень управління каналом (другий рівень), або канальний, являє собою комплекс процедур і методів управління каналом передачі даних (встановлення з'єднання, його підтримання в роз'єднання), організований на основі фізичного з'єднання, він забезпечує виявлення і виправлення помилок.

Фізичний (перший) рівень забезпечує безпосередній взаємозв'язок з середовищем передачі. Він визначає механічні та електричні характеристики, необхідні для підключення, підтримки з'єднання і відключення фізичної ланцюга (каналу).

Широко поширені низькорівневі протоколи, відповідні канальному й фізичному рівням моделі 031, - це Х.25, ISDN, Frame Relay, ATM, Ethernet.

У табл. 8.2 наводяться характеристики цих мереж, в графі «Швидкість доступу» - найбільш типовий діапазон швидкостей, надаваних постачальниками послуг цих мереж.

При розгляді канального рівня даних протоколів розрізняють поняття: дейтаграмному і віртуальне з'єднання.

Дейтаграмному з'єднання. Кожен пакет, що має адресу одержувача і відправника, проходить через мережу від відправника до одержувача за своїм безпідставного маршрутом і, мандруючи від вузла до вузла, доходить до одержувача. Маршрут передачі подальшого пакета може відрізнятися від маршруту, по якому був переданий попередній пакет. Це може призводити до порушення порядку надходження пакетів і необхідності їх сортування на приймаючій стороні.

Дейтаграмний метод не вимагає попереднього встановлення з'єднання і тому працює без затримки перед передачею даних. Це особливо вигідно для передачі невеликого обсягу даних, коли час встановлення з'єднання може бути порівнянно з часом передачі даних. Крім того, дейтаграммний метод швидше адаптується до змін у мережі.

При дейтаграмному передачі кадр надсилається в мережу «без попередження», і ніякої відповідальності за його втрату протокол не несе. Передбачається, що мережа завжди готова прийняти кадр від кінцевого вузла. Дейтаграмний метод працює швидко, так як ніяких попередніх дій перед відправленням даних не виконується. Однак при такому методі важко організувати в рамках протоколу відстеження факту доставки кадру вузлу призначення. Цей метод не гарантує доставку пакета.

Віртуальне з'єднання являє собою кілька послідовно з'єднаних логічних каналів. Логічний канал - це канал, який забезпечується шляхом мультиплексування фізичній лінії, що з'єднує пакетне кінцевий пристрій з центром комутації пакетів (ЦКП) або два ЦКП між собою.

Розрізняють два види віртуальних з'єднань: PVC (Permanent Virtual Circuit) - постійний віртуальний канал SVC (Switched Virtual Circuit) - комутований віртуальний канал. РVC являє собою з'єднання між кінцевими точками, яке існує постійно і може встановлюватися або розриватися оператором мережі вручну. SVC - це теж з'єднання між кінцевими точками,

але встановлюване динамічно спеціальними процедурами в пристроях, що беруть участь в з'єднанні. Комутовані віртуальні з'єднання динамічно встановлюються і розриваються на вимогу програмного забезпечення і мережевих пристроїв.

При використанні методу віртуальних каналів час, витрачений на встановлення віртуального каналу, компенсується наступною швидкою передачею всього потоку пакетів. Комутатори розпізнають приналежність пакета до віртуального каналу за спеціальною мітці - номеру віртуального каналу, а не аналізують адреси кінцевих вузлів, як це робиться при дейтаграмному методі.

Протокол Х.25 може використовувати і дейтаграмному, і віртуальні з'єднання. Однак цей протокол має суттєві недоліки, які стримують його широке використання:

- Для виявлення помилок (підвищення надійності) Х.25 передбачає повторну передачу повідомлення, що різко знижує використання смуги пропускання каналу для передачі корисної інформації (за різними джерелами, від 5% до 40%);

- Технологія Х.25 замикається в основному тільки на даному протоколі;

- Великі тимчасові затримки не дозволяють передавати по мережі мовні пакети.

Всі ці недоліки відсутні при використанні протоколу Frame Relay (FR). Зазвичай на російську мову термін Frame Relay перекладається або як комутація кадрів, або як трансляція кадрів.

Технологія FR створювалася, в першу чергу, для забезпечення взаємодії віддалених локальних обчислювальних мереж. В якості засобів передачі трафіку вона стала альтернативної мереж Х.25 і орендованим лініях.

З тенденцією до використання в LAN додатків, для яких потрібна все більша смуга пропускання та / або невелика тимчасова затримка, мережі Х.25 стають все менш придатними для організації мережевого обміну. Порівнюючи протоколи Х.25 і Frame Relay, можна зіставити коефіцієнти використання ними смуги пропускання каналів зв'язку. Для передачі корисної інформації РК може задіятися 90% смуги пропускання, а Х.25 - не більше 40%.

Таке ефективне використання смуги пропускання дозволяє передавати по мережі мовний сигнал і дані. Однак протокол РК має і недоліки: він «не розрізняє» протоколи вищих рівнів. Тому навіть в мережі, де використовується тільки один протокол мережевого рівня, скажімо IP, Frame Relay НЕ «відрізнить» трафік, життєво важливий для роботи підприємства, від другорядного трафіку. Один із способів «відокремити» ці трафіки один від одного - використовувати для кожного з них своє віртуальне з'єднання, що, втім, потребують додаткових витрат, оскільки оператори беруть плату за кожне віртуальне з'єднання.

Протокол АТМ дозволяє перетворити дані, звук і відеосигнал в так звані «осередки» довжиною 53 байта для передачі за звичайною мережевій інфраструктурі без додаткових перетворень. Мережа на основі АТМ-технології дозволяє передавати будь-який тип інформації практично кожному пристрою-адресату допомогою єдиної мережі, причому за своїми якісними та кількісними характеристиками дана технологія перевершує всі доступні для практичного застосування на сьогоднішній день мережеві технології.

8.3. ОСНОВНИЙ Мережеві комутаційного обладнання

Мережеві адаптери, або NIC (Network Interface Card) - це мережеве обладнання, що забезпечує функціонування мережі на фізичному і канальному рівнях.

Мережевий адаптер відноситься до периферійного устаткування комп'ютера, безпосередньо взаимодействующему з середовищем передачі даних, яка прямо або через інше комунікаційне обладнання пов'язує його з іншими комп'ютерами. Це пристрій вирішує завдання надійного обміну двійковими даними по зовнішніх лініях зв'язку. Як і будь контролер комп'ютера, мережевий адаптер працює під керівництвом драйвера ОС, і розподіл функцій між мережним адаптером і драйвером може змінюватися від реалізації до реалізації.

Мережеві адаптери разом із мережним програмним забезпеченням здатні розпізнавати і обробляти помилки, які можуть виникнути через електричних перешкод, колізій чи поганої роботи обладнання.

Сучасні типи мережевих адаптерів підтримують технологію Plug and Play («вставляй і працюй»). Якщо мережну карту встановити комп'ютер, то при першому завантаженні система визначить тип адаптера і запросить йому драйвери.

Мережеві адаптери розрізняються за типом і розрядності яка у комп'ютері внутрішньої шини даних - ISA, EISA, PCI, MCA. Вони розрізняються також за типом прийнятої в мережі мережевий технології - Ethernat, Token Ring, FDDI і т. п. Як правило, конкретна модель мережного адаптера працює за певною мережевої технології (наприклад, Ethernet). У зв'язку з тим, що для кожної технології зараз є можливість використання різних середовищ передачі даних (той же Е1Ьегпе1 підтримує коаксіальний кабель, мідну виту пару і волоконно-оптичний кабель), мережевий адаптер м ожет підтримувати як одну, так і одночасно кілька середовищ. У разі, коли мережевий адаптер підтримує тільки один середу передачі, а необхідно використовувати іншу, застосовуються т рансівери і конвертори.

Різні типи мережевих адаптерів відрізняються як методами доступу до середовища і протоколами, чо ще й такими параметрами: швидкістю передачі, об'ємом буфера для пакету, типом шини, швидкодією шини, сумісністю з різними мікропроцесорами, можливістю використан-- «я прямого доступу до пам'яті, адресацією портів введення / виводу і запитів переривання, конструкцією роз'єму.

Повторювачі і концентратори. Основна функція повторювача (repeater), як це випливає з «го назви, - повторення сигналів, що надходять на його порт. Повторювач покращує електричні жарактерістікі сигналів і їх синхронність, і за рахунок цього з'являється можливість збільшувати загальну або ну кабелю між самими віддаленими в мережі вузлами.

Багатопортовий повторювач часто називають концентратором ( concentrator), або хабом (hub), що відображає той факт, що даний пристрій реалізує не тільки функцію повторення сигналів, а й концентрує в одному центральному пристрої функції об'єднання комп'ютерів у мережу. Практично • про всіх сучасних мережевих стандартах концентратор є необхідним елементом, що з'єднує окремі комп'ютери в мережу.

Концентратор являє собою мережевий пристрій, чинне на фізичному рівні мережевий моделі OSI.

Концентратор є активним обладнанням. Він служить центром зіркоподібній конфігурації мережі і забезпечує підключення мережевих пристроїв. У концентраторе кожного вузла (ПК, принтера, сервера доступу, IP-телефону і пр.) повинен бути передбачений окремий порт.

Всі порти хаба рівноправні, ніякої логічної обробці сигнал не береться під, що не буферизується, колізії не обробляються (тільки фіксується їх наявність на індикації деяких моделей пристроїв).

Концентратори утворюють з окремих фізичних відрізків кабелю загальну середу передачі даних - логічний сегмент, який також називають доменом колізій, оскільки при спробі одночасної передачі даних будь-яких двох комп'ютерів цього сегмента, хоча б і належать різним фізичним сегментам, виникає блокування передавальної середовища (рис. 8.1).

Концентратори підтримують технологію Plug and Play і не вимагають будь-якої установки параметрів.

У сучасних технологіях комп'ютерних мереж хаби відносять до застарілого обладнання.

Міст ( bridge) - ретрансляційна система, з'єднує kaнали передачі даних.

Відповідно до базової еталонною моделлю взаємодії відкритих систем, міст описується протоколами фізичного і канального рівнів, над якими розташовуються канальні процеси. Міст спирається разом пов'язують їм фізичних засобів з'єднання, які в цій моделі представляють фізичні канали (рис. 8.2). Міст перетворює фізичний (1А, 1 В) і канальний (2А, 2В) рівні різних типів. Що стосується канального процесу, то він об'єднує різнотипні канали передачі даних в один загальний.

Мости можуть з'єднувати сегменти, використовують різні типи носіїв, наприклад Gigabyte Ethernet (кручена пари) і 10Ваsе2 (тонкий коаксіальний кабель). Вони можуть з'єднувати мережі з різними методами доступу до каналу, наприклад мережі Ethernet (метод доступу CSDMA / CD) і Token Ring (метод доступу ТРМА).

Комутатор (switch) - пристрій, що здійснює вибір одного з можливих варіантів напрямку передачі даних (див. рис. 8.3).

Комутатор з'єднує сервери в кластер і служить основою для об'єднання декількох робочих груп. Він направляє пакети даних між вузлами LAN. Кожен комутований сегмент отримує доступ до каналу передачі без конкуренції і бачить тільки той трафік, який прямує в його сегмент. Комутатор повинен надавати кожному порту можливість з'єднання з максимальною швидкістю без конкуренції з боку інших портів (на відміну від спільно используемогоконцентратора). Зазвичай в комутаторах є один або два високошвидкісні порти, а також хороші інструментальні засоби управління. Комутатором замінити маршрутизатор, доповнити їм нарощуваний маршрутизатор, або використовувати комутатор в якості основи для з'єднання декількох концентраторів. Комутатор може служити відмінним пристро-эм направлення трафіку між концентраторами LAN робочої групи і завантажені файл-серверами.

Різниця між мостом і комутатором полягає в тому, що міст в кожен момент часу може здійснювати передачу кадрів тільки між однією парою портів, а комутатор одночасно підтримує потоки даних між усіма своїми портами. Іншими словами, міст передає кадри послідовно, а комутатор - паралельно.

Мости використовуються тільки для зв'язку локальних мереж з глобальними (рис. 8.4), тобто як засіб віддаленого доступу, оскільки в цьому випадку необхідності в паралельній передачі між кількома парами портів просто не виникає.

Нерідкі випадки, коли необхідно з'єднати локальні мережі, у яких різняться лише протоколи фізичного і канального рівнів, а протоколи інших рівнів в цих мережах прийняті однаковими. Такі мережі можуть бути з'єднані мостом. Часто мости наділяються додатковими функціями. Такі мости мають певним інтелектом (інтелектом у мережах називають дії, що їх пристроями) і фільтрують крізь себе блоки даних, адресовані абонентським системам, розташованим в тій же мережі. Для цього в пам'яті кожного мосту є адреси систем, включених в кожну з мереж. Блоки, які відбуваються ¹ через інтелектуальний міст, перевіряються двічі - на вході і на виході. Це дозволяє запобігти появі помилок всередині моста.

Мости не мають механізмів управління потоками блоків даних, тому може виявитися, що вхідний потік блоків виявиться більшим, ніж вихідний. У цьому випадку міст не впорається з обробкою вхідного потоку, і його буфери можуть переповнюватися. Щоб цього не сталося, надлишкові блоки викидаються. Специфічні функції виконує міст в радіомережі. Тут він забезпечує взаємодію двох радіоканалів, що працюють на різних частотах. Такий міст іменують ретранслятором.

Маршрутизатор (router) - ретрансляційна система, з'єднує дві комунікаційні мережі або їх частини. Кожен маршрутизатор реалізує протоколи фізичного (1А, 1В), канального (2А, 2В) і мережевого (ЗА, ЗВ) рівнів (рис. 8.5). Спеціальні мережеві процеси з'єднують частини комутатори в єдине ціле. Фізичний, канальний і мережевий протоколи в різних мережах різні, тому з'єднання пар комунікаційних мереж реалізується через маршрутизатори, які виконують необхідне перетворення зазначених протоколів. Мережеві процеси забезпечують взаємодію з'єднуються мереж.

Маршрутизатор працює з декількома каналами, спрямовуючи в якій-небудь з них черговий блок даних. Маршрутизатор обмінюються інформацією про зміни структури мереж ', трафіку та його стані. Завдяки цьому вибирається оптимальний маршрут слідування блоку даних в разнихсетях від абонентської системи-відправника до системи-одержувачу. Крім того, маршрутизатори забезпечують з'єднання адміністративно незалежних комунікаційних мереж.

Маршрутизатор також використовуються при створенні вузла комутації пакетів.

Різниця між маршрутизаторами і мостами. Маршрутизатор перевершують мости своєю здатністю фільтрувати і спрямовувати пакети даних в мережі. Оскільки маршрутизатори працюють на мережному рівні, вони можуть з'єднувати мережі, використовують різну мережну архітектуру, різні методи доступу до каналів зв'язку та протоколи.

Маршрутизатор не володіють такою здатністю до аналізу повідомлень як мости, але зате можуть приймати рішення про вибір оптимального шляху передачі даних між двома мережевими сегментами.

Мости «приймають рішення» з приводу адресації кожного з надійшли пакетів даних, - переправляти його міст чи ні, - залежно від адреси призначення. Маршрутизатор ж вибирають з таблиці маршрутів найкращий шлях для даного пакета.

У поле зору маршрутизаторів знаходяться тільки пакети, адресовані до них попередніми маршрутизаторами, тоді як мости повинні обробляти всі пакети повідомлень в сегменті мережі, до якого вони підключені.

Тип топології чи протоколу рівня доступу до мережі не має значення для маршрутизаторів, так як вони працюють на рівень вище, ніж мости (мережевий рівень моделі 031). Маршрутизатор часто використовуються для зв'язку між сегментами з протоколами високого рівня.

Шлюз (Gateway) - ретрансляційна система, що забезпечує взаємодію інформаційних мереж.

Шлюз є найскладнішою ретрансляційної системою, що забезпечує взаємодію мереж з різними наборами протоколів всіх семи рівнів (рис. 8.6). У свою чергу, набори протоколів можуть спиратися на різні типи фізичних засобів з'єднання.

Шлюзи оперують на верхніх рівнях моделі 031 (сеансовом, представницькому і прикладному) і представляють найбільш розвинений метод під'єднання мережевих сегментів і комп'ютерних мереж. Необхідність в мережевих шлюзи виникає при об'єднанні двох систем, що мають різну архітектуру.

Шлюз доводиться використовувати, наприклад, для з'єднання мережі з протоколом ТСР / IР і великий ЕОМ зі стандартом SNA. Ці дві архітектури не мають нічого спільного, і тому потрібна повністю переводити весь потік даних, що проходять між двома системами.

В якості шлюзу зазвичай використовується виділений комп'ютер, на якому працює програмне забезпечення шлюзу і виготовляють перетворення, що дозволяють взаємодіяти кільком системам в мережі. Інший функцією шлюзів є перетворення протоколів. При отриманні повідомлення IPX / SPX для клієнта ТСР / IР шлюз перетворює повідомлення в протокол ТСР / IР.

Шлюзи складні в установці і налаштуванні і працюють повільніше, ніж маршрутизатори.

У тих випадках, коли з'єднуються інформаційні мережі,, в них частину рівнів може мати одні й ті ж протоколи. Тоді мережі з'єднуються не за допомогою шлюзу, а на основі більш простих ретрансляційних систем, іменованих маршрутизаторами і мостами.

Середа ПЕРЕДАЧІ ДАНИХ

Під середовищем передачі даних розуміють фізичну субстанцію, яка забезпечує передачу електричних сигналів для трансляції їх в ту чи іншу інформацію, представлену в цифровому вигляді.

Середа передачі даних може бути природною і штучною.

Природне середовище - це існуюча в природі середу; найчастіше природним середовищем для передачі сигналів є атмосфера Землі, але можливо також використання інших середовищ - безповітряного простору, води, грунту, корабельного корпусу і т. д.

Відповідно, під штучними розуміють середовища, які спеціально виготовляються для передачі даних. В якості штучного середовища можуть використовуватися, наприклад, електричні та оптоволоконні (оптичні) кабелі.