Принципы организации вычислительных сетей

Шлюзы

Типы маршрутизаторов и их отличие от мостов

Так же как и мосты, маршрутизаторы бывают локальными и удаленными. По типу работы выделяют статические и динамические маршрутизаторы:

Ø Статические требуют, чтобы администратор сети вручную создавал и конфигурировал таблицу маршрутизации, а также указал каждый маршрут;

Ø Динамические автоматически определяют маршруты и поэтому требуют минимальной настройки и конфигурации. Они сложнее и дороже, т. К. Принимают отдельное решение по каждому пакету.

Отличие мостов и маршрутизаторов в том, что:

Ø Мост работает на канальном уровне и «видит» только адрес узла; распознавая его, передает в нужный сегмент сети; не определив адрес, пересылает во все сегменты;

Ø Маршрутизатор работает на сетевом уровне, определяя и то, что нужно передать, и то, куда нужно; т. Е. Он распознает не только адрес (но уже сети!), но и тип протокола; кроме этого маршрутизатор может установить адреса других маршрутизаторов и решить, какие пакеты каким маршрутизаторам переадресовать.

Мост может распознать только один путь между сетями, а маршрутизатор из многих находит лучший. В настоящее время стали использоваться мосты – маршрутизаторы – устройства, которые соединили в себе лучшие свойства мостов и маршрутизаторов: для одних протоколов они действуют как мосты; для других – как маршрутизаторы.

Шлюзы – это устройства, которые обеспечивают связь между различными архитектурами и средами. Главное их назначение – осуществить связь между ПК и средой мини-компьютеров или мейнфреймов (рис. 10.5).

Обычно роль шлюзов в ЛВС выполняют выделенные сервера, а все остальные рабочие станции ЛВС работают с мейнфреймом также просто, как со своими ресурсами.

Шлюз связывает две системы, которые используют разные:

Ø коммуникационные протоколы;

Ø структуры и форматы данных;

Ø языки и архитектуры.

Шлюзы принимают данные из одной среды, удаляют протокольный стек и переупаковывают их в протокольный стек системы назначения (рис.10. 6). Обрабатывая данные, шлюз выполняет следующие операции:

данные

пакет

1) извлекает данные из приходящих пакетов, пропуская их снизу вверх через полный стек протоколов передающей среды;

2) заново упаковывает полученные данные, пропуская их сверху вниз через стек протоколов сети назначения.

Понятие локальной вычислительной сети (ЛВС): локальная сеть (ЛВС) представляет собой коммуникационную систему, позволяющую совместно использовать ресурсы компьютеров, подключенных к сети, таких как принтеры, сканеры, сетевые диски и другие периферийные устройства. Локальная сеть обычно ограничена территориально одним или несколькими близко расположенными зданиями.

Вычислительные сети классифицируются по ряду признаков:

- по расстоянию между узлами;

- по топологии;

- по способу управления;

- по методу доступа.

В зависимости от расстояний между связываемыми узлами различают вычислительные сети:

- территориальные - охватывающие значительное географическое пространство, еще одно их название - региональные, они используют технологии глобальных сетей для объединения локальных сетей в конкретном географическом регионе, например в городе. Региональные сети обозначают MAN (Metropolitan Area Network).

- глобальные – это сети, которые могут соединять сети по всему миру, например сети нескольких городов, регионов или стран. Для межсетевых соединений обычно используются сторонние средства коммуникаций. Англоязычное название для территориальных сетей - WAN (Wide Area Network);

- локальные (ЛВС) – представляют собой набор соединенных в сеть компьютеров, расположенных в пределах небольшого физического региона, например одного или нескольких зданий. Локальные сети обозначают LAN (Local Area Network)

Особо выделяют единственную в своем роде глобальную сеть Internet (реализованная в ней информационная служба World Wide Web (WWW) переводится на русский язык как всемирная паутина). Это сеть сетей со своей технологией. В Internet существует понятие интрасетей (Intranet) - корпоративных сетей в рамках Internet.

Сетевая топология – это геометрическая форма сети. В зависимости от топологии соединений узлов различают сети шинной (магистральной), кольцевой, звездной и смешанной топологий.

- шинная (bus) - локальная сеть, в которой связь между любыми двумя станциями устанавливается через один общий путь, и данные передаваемые любой станцией, одновременно становятся доступными для всех других станций, подключенных к этой же среде передачи данных (последнее свойство называют широковещательностью);

- кольцевая (ring) - узлы связаны кольцевой линией передачи данных (к каждому узлу подходят только две линии); данные, проходя по кольцу, поочередно становятся доступными всем узлам сети;

- звездная (star) - имеется центральный узел, от которого расходятся линии передачи данных к каждому из остальных узлов;

- смешанная (mixed) - это тип сетевой топологии которая содержит в себе некоторые черты основных сетевых топологий (шина, звезда, кольцо).

а) Шина б) Кольцо в) Звезда

Рисунок 1.1. Виды топологий

В зависимости от способа управления различают сети:

- клиент/сервер - в них выделяется один или несколько узлов (их название - серверы), выполняющих в сети управляющие или специальные обслуживающие функции, а остальные узлы (клиенты) являются терминальными, в них работают пользователи. Сети клиент/сервер различаются по характеру распределения функций между серверами, другими словами по типам серверов (например, файл-серверы, серверы баз данных). При специализации серверов по определенным приложениям имеем сеть распределенных вычислений.

- одноранговые - в них все узлы равноправны; поскольку в общем случае под клиентом понимается объект (устройство или программа), запрашивающий некоторые услуги, а под сервером - объект, предоставляющий эти услуги, то каждый узел в одноранговых сетях может выполнять функции и клиента, и сервера.

Наконец появилась сетецентрическая концепция, в соответствии с которой пользователь имеет лишь дешевое оборудование для обращения к удаленным компьютерам, а сеть обслуживает заказы на выполнение вычислений и получения информации. То есть пользователю не нужно приобретать программное обеспечение для решения прикладных задач, ему нужно лишь платить за выполненные заказы. Подобные компьютеры называют тонкими клиентами или сетевыми компьютерами.

Под методом доступа понимается среда передачи данных в ЛВС - отрезок (сегмент) кабеля. К нему через аппаратуру окончания канала данных подключаются узлы - компьютеры и возможно общее периферийное оборудование. Поскольку среда передачи данных общая, а запросы на сетевые обмены у узлов появляются асинхронно, то возникает проблема разделения общей среды между многими узлами, другими словами, проблема обеспечения доступа к сети.

Доступом к сети называют взаимодействие станции (узла сети) со средой передачи данных для обмена информацией с другими станциями. Управление доступом к среде - это установление последовательности, в которой станции получают доступ к среде передачи данных.

Различают случайные и детерминированные методы доступа. Среди случайных методов наиболее известен метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов. Англоязычное название метода - Carrier Sense Multiple Access /Collision Detection (CSMA/CD). Протокол CSMA/CD воплотил в себе идеи вышеперечисленных алгоритмов и добавил важный элемент – разрешение коллизий. Поскольку коллизия разрушает все передаваемые в момент ее возникновения кадры, то и нет смысла станциям продолжать дальнейшую передачу своих кадров, коль скоро они (станции) обнаружили коллизии. В противном случае, значительной была бы потеря времени при передаче длинных кадров. Поэтому для своевременного обнаружения коллизии станция прослушивает среду на всем протяжении собственной передачи.