Сетевая технология - это согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств (например, сетевых адаптеров, драйверов, кабелей и разъемов), достаточный для построения вычислительной сети. Эпитет «достаточный» подчеркивает то обстоятельство, что этот набор представляет собой минимальный набор средств, с помощью которых можно построить работоспособную сеть. Возможно, эту сеть можно улучшить, например, за счет выделения в ней подсетей, что сразу потребует кроме протоколов стандарта Ethernet применения протокола IP, а также специальных коммуникационных устройств - маршрутизаторов. Улучшенная сеть будет, скорее всего, более надежной и быстродействующей, но за счет надстроек над средствами технологии Ethernet, которая составила базис сети.

Термин «сетевая технология» чаще всего используется в описанном выше узком смысле, но иногда применяется и его расширенное толкование как любого набора средств и правил для построения сети, например, «технология сквозной маршрутизации», «технология создания защищенного канала», «технология IP-сетей».

Протоколы, на основе которых строится сеть определенной технологии (в узком смысле), специально разрабатывались для совместной работы, поэтому от разработчика сети не требуется дополнительных усилий по организации их взаимодействия. Иногда сетевые технологии называют базовыми технологиями , имея в виду то, что на их основе строится базис любой сети. Примерами базовых сетевых технологий могут служить наряду с Ethernet такие известные технологии локальных сетей как, Token Ring и FDDI, или же технологии территориальных сетей Х.25 и frame relay. Для получения работоспособной сети в этом случае достаточно приобрести программные и аппаратные средства, относящиеся к одной базовой технологии - сетевые адаптеры с драйверами, концентраторы, коммутаторы, кабельную систему и т. п., - и соединить их в соответствии с требованиями стандарта на данную технологию.

Создание стандартных технологий локальных сетей

В середине 80-х годов положение дел в локальных сетях стало кардинально меняться. Утвердились стандартные технологии объединения компьютеров в сеть - Ethernet, Arcnet, Token Ring. Мощным стимулом для их развития послужили персональные компьютеры. Эти массовые продукты явились идеальными элементами для построения сетей - с одной стороны, они были достаточно мощными для работы сетевого программного обеспечения, а с другой - явно нуждались в объединении своей вычислительной мощности для решения сложных задач, а также разделения дорогих периферийных устройств и дисковых массивов. Поэтому персональные компьютеры стали преобладать в локальных сетях, причем не только в качестве клиентских компьютеров, но и в качестве центров хранения и обработки данных, то есть сетевых серверов, потеснив с этих привычных ролей мини-компьютеры и мэйнфреймы.

Стандартные сетевые технологии превратили процесс построения локальной сети из искусства в рутинную работу. Для создания сети достаточно было приобрести сетевые адаптеры соответствующего стандарта, например Ethernet, стандартный кабель, присоединить адаптеры к кабелю стандартными разъемами и установить на компьютер одну из популярных сетевых операционных систем, например, NetWare. После этого сеть начинала работать и присоединение каждого нового компьютера не вызывало никаких проблем - естественно, если на нем был установлен сетевой адаптер той же технологии.

Локальные сети в сравнении с глобальными сетями внесли много нового в способы организации работы пользователей. Доступ к разделяемым ресурсам стал гораздо удобнее - пользователь мог просто просматривать списки имеющихся ресурсов, а не запоминать их идентификаторы или имена. После соединения с удаленным ресурсом можно было работать с ним с помощью уже знакомых пользователю по работе с локальными ресурсами команд. Последствием и одновременно движущей силой такого прогресса стало появление огромного числа непрофессиональных пользователей, которым совершенно не нужно было изучать специальные (и достаточно сложные) команды для сетевой работы. А возможность реализовать все эти удобства разработчики локальных сетей получили в результате появления качественных кабельных линий связи, на которых даже сетевые адаптеры первого поколения обеспечивали скорость передачи данных до 10 Мбит/с.

Конечно, о таких скоростях разработчики глобальных сетей не могли даже мечтать - им приходилось пользоваться теми каналами связи, которые были в наличии, так как прокладка новых кабельных систем для вычислительных сетей протяженностью в тысячи километров потребовала бы колоссальных капитальных вложений. А «под рукой» были только телефонные каналы связи, плохо приспособленные для высокоскоростной передачи дискретных данных - скорость в 1200 бит/с была для них хорошим достижением. Поэтому экономное расходование пропускной способности каналов связи часто являлось основным критерием эффективности методов передачи данных в глобальных сетях. В этих условиях различные процедуры прозрачного доступа к удаленным ресурсам, стандартные для локальных сетей, для глобальных сетей долго оставались непозволительной роскошью.

Современные тенденции

Сегодня вычислительные сети продолжают развиваться, причем достаточно быстро. Разрыв между локальными и глобальными сетями постоянно сокращается во многом из-за появления высокоскоростных территориальных каналов связи, не уступающих по качеству кабельным системам локальных сетей. В глобальных сетях появляются службы доступа к ресурсам, такие же удобные и прозрачные, как и службы локальных сетей. Подобные примеры в большом количестве демонстрирует самая популярная глобальная сеть - Internet.

Изменяются и локальные сети. Вместо соединяющего компьютеры пассивного кабеля в них в большом количестве появилось разнообразное коммуникационное оборудование - коммутаторы, маршрутизаторы, шлюзы. Благодаря такому оборудованию появилась возможность построения больших корпоративных сетей, насчитывающих тысячи компьютеров и имеющих сложную структуру. Возродился интерес к крупным компьютерам - в основном из-за того, что после спада эйфории по поводу легкости работы с персональными компьютерами выяснилось, что системы, состоящие из сотен серверов, обслуживать сложнее, чем несколько больших компьютеров. Поэтому на новом витке эволюционной спирали мэйнфреймы стали возвращаться в корпоративные вычислительные системы, но уже как полноправные сетевые узлы, поддерживающие Ethernet или Token Ring, а также стек протоколов TCP/IP, ставший благодаря Internet сетевым стандартом де-факто.

Проявилась еще одна очень важная тенденция, затрагивающая в равной степени как локальные, так и глобальные сети. В них стала обрабатываться несвойственная ранее вычислительным сетям информация - голос, видеоизображения, рисунки. Это потребовало внесения изменений в работу протоколов, сетевых операционных систем и коммуникационного оборудования. Сложность передачи такой мультимедийной информации по сети связана с ее чувствительностью к задержкам при передаче пакетов данных - задержки обычно приводят к искажению такой информации в конечных узлах сети. Так как традиционные службы вычислительных сетей - такие как передача файлов или электронная почта - создают малочувствительный к задержкам трафик и все элементы сетей разрабатывались в расчете на него, то появление трафика реального времени привело к большим проблемам.

Сегодня эти проблемы решаются различными способами, в том числе и с помощью специально рассчитанной на передачу различных типов трафика технологии АТМ, Однако, несмотря на значительные усилия, предпринимаемые в этом направлении, до приемлемого решения проблемы пока далеко, и в этой области предстоит еще много сделать, чтобы достичь заветной цели - слияния технологий не только локальных и глобальных сетей, но и технологий любых информационных сетей - вычислительных, телефонных, телевизионных и т. п. Хотя сегодня эта идея многим кажется утопией, серьезные специалисты считают, что предпосылки для такого синтеза уже существуют, и их мнения расходятся только в оценке примерных сроков такого объединения - называются сроки от 10 до 25 лет. Причем считается, что основой для объединения послужит технология коммутации пакетов, применяемая сегодня в вычислительных сетях, а не технология коммутации каналов, используемая в телефонии, что, наверно, должно повысить интерес к сетям этого типа.

• Tutorial

Всем привет. На днях возникла идея написать статьи про основы компьютерных сетей, разобрать работу самых важных протоколов и как строятся сети простым языком. Заинтересовавшихся приглашаю под кат.

Немного оффтопа: Приблизительно месяц назад сдал экзамен CCNA (на 980/1000 баллов) и осталось много материала за год моей подготовки и обучения. Учился я сначала в академии Cisco около 7 месяцев, а оставшееся время вел конспекты по всем темам, которые были мною изучены. Также консультировал многих ребят в области сетевых технологий и заметил, что многие наступают на одни и те же грабли, в виде пробелов по каким-то ключевым темам. На днях пару ребят попросили меня объяснить, что такое сети и как с ними работать. В связи с этим решил максимально подробно и простым языком описать самые ключевые и важные вещи. Статьи будут полезны новичкам, которые только встали на путь изучения. Но, возможно, и бывалые сисадмины подчеркнут из этого что-то полезное. Так как я буду идти по программе CCNA, это будет очень полезно тем людям, которые готовятся к сдаче. Можете держать статьи в виде шпаргалок и периодически их просматривать. Я во время обучения делал конспекты по книгам и периодически читал их, чтобы освежать знания.

Вообще хочу дать всем начинающим совет. Моей первой серьезной книгой, была книга Олиферов «Компьютерные сети». И мне было очень тяжело читать ее. Не скажу, что все было тяжело. Но моменты, где детально разбиралось, как работает MPLS или Ethernet операторского класса, вводило в ступор. Я читал одну главу по несколько часов и все равно многое оставалось загадкой. Если вы понимаете, что какие то термины никак не хотят лезть в голову, пропустите их и читайте дальше, но ни в коем случае не отбрасывайте книгу полностью. Это не роман или эпос, где важно читать по главам, чтобы понять сюжет. Пройдет время и то, что раньше было непонятным, в итоге станет ясно. Здесь прокачивается «книжный скилл». Каждая следующая книга, читается легче предыдущей книги. К примеру, после прочтения Олиферов «Компьютерные сети», читать Таненбаума «Компьютерные сети» легче в несколько раз и наоборот. Потому что новых понятий встречается меньше. Поэтому мой совет: не бойтесь читать книги. Ваши усилия в будущем принесут плоды. Заканчиваю разглагольствование и приступаю к написанию статьи.

Вот сами темы

1) Основные сетевые термины, сетевая модель OSI и стек протоколов TCP/IP.
2) Протоколы верхнего уровня.
3) Протоколы нижних уровней (транспортного, сетевого и канального).
4) Сетевые устройства и виды применяемых кабелей.
5) Понятие IP адресации, масок подсетей и их расчет.
6) Понятие VLAN, Trunk и протоколы VTP и DTP.
7) Протокол связующего дерева: STP.
8) Протокол агрегирования каналов: Etherchannel.
9) Маршрутизация: статическая и динамическая на примере RIP, OSPF и EIGRP.
10) Трансляция сетевых адресов: NAT и PAT.
11) Протоколы резервирования первого перехода: FHRP.
12) Безопасность компьютерных сетей и виртуальные частные сети: VPN.
13) Глобальные сети и используемые протоколы: PPP, HDLC, Frame Relay.
14) Введение в IPv6, конфигурация и маршрутизация.
15) Сетевое управление и мониторинг сети.

P.S. Возможно, со временем список дополнится.

Итак, начнем с основных сетевых терминов.

Что такое сеть? Это совокупность устройств и систем, которые подключены друг к другу (логически или физически) и общающихся между собой. Сюда можно отнести сервера, компьютеры, телефоны, маршрутизаторы и так далее. Размер этой сети может достигать размера Интернета, а может состоять всего из двух устройств, соединенных между собой кабелем. Чтобы не было каши, разделим компоненты сети на группы:

1) Оконечные узлы: Устройства, которые передают и/или принимают какие-либо данные. Это могут быть компьютеры, телефоны, сервера, какие-то терминалы или тонкие клиенты, телевизоры.

2) Промежуточные устройства: Это устройства, которые соединяют оконечные узлы между собой. Сюда можно отнести коммутаторы, концентраторы, модемы, маршрутизаторы, точки доступа Wi-Fi.

3) Сетевые среды: Это те среды, в которых происходит непосредственная передача данных. Сюда относятся кабели, сетевые карточки, различного рода коннекторы, воздушная среда передачи. Если это медный кабель, то передача данных осуществляется при помощи электрических сигналов. У оптоволоконных кабелей, при помощи световых импульсов. Ну и у беспроводных устройств, при помощи радиоволн.

Посмотрим все это на картинке:

На данный момент надо просто понимать отличие. Детальные отличия будут разобраны позже.

Теперь, на мой взгляд, главный вопрос: Для чего мы используем сети? Ответов на этот вопрос много, но я освещу самые популярные, которые используются в повседневной жизни:

1) Приложения: При помощи приложений отправляем разные данные между устройствами, открываем доступ к общим ресурсам. Это могут быть как консольные приложения, так и приложения с графическим интерфейсом.

2) Сетевые ресурсы: Это сетевые принтеры, которыми, к примеру, пользуются в офисе или сетевые камеры, которые просматривает охрана, находясь в удаленной местности.

3) Хранилище: Используя сервер или рабочую станцию, подключенную к сети, создается хранилище доступное для других. Многие люди выкладывают туда свои файлы, видео, картинки и открывают общий доступ к ним для других пользователей. Пример, который на ходу приходит в голову, - это google диск, яндекс диск и тому подобные сервисы.

4) Резервное копирование: Часто, в крупных компаниях, используют центральный сервер, куда все компьютеры копируют важные файлы для резервной копии. Это нужно для последующего восстановления данных, если оригинал удалился или повредился. Методов копирования огромное количество: с предварительным сжатием, кодированием и так далее.

5) VoIP: Телефония, работающая по протоколу IP. Применяется она сейчас повсеместно, так как проще, дешевле традиционной телефонии и с каждым годом вытесняет ее.

Из всего списка, чаще всего многие работали именно с приложениями. Поэтому разберем их более подробно. Я старательно буду выбирать только те приложения, которые как-то связаны с сетью. Поэтому приложения типа калькулятора или блокнота, во внимание не беру.

1) Загрузчики. Это файловые менеджеры, работающие по протоколу FTP, TFTP. Банальный пример - это скачивание фильма, музыки, картинок с файлообменников или иных источников. К этой категории еще можно отнести резервное копирование, которое автоматически делает сервер каждую ночь. То есть это встроенные или сторонние программы и утилиты, которые выполняют копирование и скачивание. Данный вид приложений не требует прямого человеческого вмешательства. Достаточно указать место, куда сохранить и скачивание само начнется и закончится.

Скорость скачивания зависит от пропускной способности. Для данного типа приложений это не совсем критично. Если, например, файл будет скачиваться не минуту, а 10, то тут только вопрос времени, и на целостности файла это никак не скажется. Сложности могут возникнуть только когда нам надо за пару часов сделать резервную копию системы, а из-за плохого канала и, соответственно, низкой пропускной способности, это занимает несколько дней. Ниже приведены описания самых популярных протоколов данной группы:

FTP- это стандартный протокол передачи данных с установлением соединения. Работает по протоколу TCP (этот протокол в дальнейшем будет подробно рассмотрен). Стандартный номер порта 21. Чаще всего используется для загрузки сайта на веб-хостинг и выгрузки его. Самым популярным приложением, работающим по этому протоколу - это Filezilla. Вот так выглядит само приложение:

TFTP- это упрощенная версия протокола FTP, которая работает без установления соединения, по протоколу UDP. Применяется для загрузки образа бездисковыми рабочими станциями. Особенно широко используется устройствами Cisco для той же загрузки образа и резервных копий.

Интерактивные приложения. Приложения, позволяющие осуществить интерактивный обмен. Например, модель «человек-человек». Когда два человека, при помощи интерактивных приложений, общаются между собой или ведут общую работу. Сюда относится: ICQ, электронная почта, форум, на котором несколько экспертов помогают людям в решении вопросов. Или модель «человек-машина». Когда человек общается непосредственно с компьютером. Это может быть удаленная настройка базы, конфигурация сетевого устройства. Здесь, в отличие от загрузчиков, важно постоянное вмешательство человека. То есть, как минимум, один человек выступает инициатором. Пропускная способность уже более чувствительна к задержкам, чем приложения-загрузчики. Например, при удаленной конфигурации сетевого устройства, будет тяжело его настраивать, если отклик от команды будет в 30 секунд.

Приложения в реальном времени. Приложения, позволяющие передавать информацию в реальном времени. Как раз к этой группе относится IP-телефония, системы потокового вещания, видеоконференции. Самые чувствительные к задержкам и пропускной способности приложения. Представьте, что вы разговариваете по телефону и то, что вы говорите, собеседник услышит через 2 секунды и наоборот, вы от собеседника с таким же интервалом. Такое общение еще и приведет к тому, что голоса будут пропадать и разговор будет трудноразличимым, а в видеоконференция превратится в кашу. В среднем, задержка не должна превышать 300 мс. К данной категории можно отнести Skype, Lync, Viber (когда совершаем звонок).

Теперь поговорим о такой важной вещи, как топология. Она делится на 2 большие категории: физическая и логическая . Очень важно понимать их разницу. Итак, физическая топология - это как наша сеть выглядит. Где находятся узлы, какие сетевые промежуточные устройства используются и где они стоят, какие сетевые кабели используются, как они протянуты и в какой порт воткнуты. Логическая топология - это каким путем будут идти пакеты в нашей физической топологии. То есть физическая - это как мы расположили устройства, а логическая - это через какие устройства будут проходить пакеты.

Теперь посмотрим и разберем виды топологии:

1) Топология с общей шиной (англ. Bus Topology)

Одна из первых физических топологий. Суть состояла в том, что к одному длинному кабелю подсоединяли все устройства и организовывали локальную сеть. На концах кабеля требовались терминаторы. Как правило - это было сопротивление на 50 Ом, которое использовалось для того, чтобы сигнал не отражался в кабеле. Преимущество ее было только в простоте установки. С точки зрения работоспособности была крайне не устойчивой. Если где-то в кабеле происходил разрыв, то вся сеть оставалась парализованной, до замены кабеля.

2) Кольцевая топология (англ. Ring Topology)

В данной топологии каждое устройство подключается к 2-ум соседним. Создавая, таким образом, кольцо. Здесь логика такова, что с одного конца компьютер только принимает, а с другого только отправляет. То есть, получается передача по кольцу и следующий компьютер играет роль ретранслятора сигнала. За счет этого нужда в терминаторах отпала. Соответственно, если где-то кабель повреждался, кольцо размыкалось и сеть становилась не работоспособной. Для повышения отказоустойчивости, применяют двойное кольцо, то есть в каждое устройство приходит два кабеля, а не один. Соответственно, при отказе одного кабеля, остается работать резервный.

3) Топология звезда (англ. Star Topology)

Все устройства подключаются к центральному узлу, который уже является ретранслятором. В наше время данная модель используется в локальных сетях, когда к одному коммутатору подключаются несколько устройств, и он является посредником в передаче. Здесь отказоустойчивость значительно выше, чем в предыдущих двух. При обрыве, какого либо кабеля, выпадает из сети только одно устройство. Все остальные продолжают спокойно работать. Однако если откажет центральное звено, сеть станет неработоспособной.

4)Полносвязная топология (англ. Full-Mesh Topology)

Все устройства связаны напрямую друг с другом. То есть с каждого на каждый. Данная модель является, пожалуй, самой отказоустойчивой, так как не зависит от других. Но строить сети на такой модели сложно и дорого. Так как в сети, в которой минимум 1000 компьютеров, придется подключать 1000 кабелей на каждый компьютер.

5)Неполносвязная топология (англ. Partial-Mesh Topology)

Как правило, вариантов ее несколько. Она похожа по строению на полносвязную топологию. Однако соединение построено не с каждого на каждый, а через дополнительные узлы. То есть узел A, связан напрямую только с узлом B, а узел B связан и с узлом A, и с узлом C. Так вот, чтобы узлу A отправить сообщение узлу C, ему надо отправить сначала узлу B, а узел B в свою очередь отправит это сообщение узлу C. В принципе по этой топологии работают маршрутизаторы. Приведу пример из домашней сети. Когда вы из дома выходите в Интернет, у вас нет прямого кабеля до всех узлов, и вы отправляете данные своему провайдеру, а он уже знает куда эти данные нужно отправить.

6) Смешанная топология (англ. Hybrid Topology)

Самая популярная топология, которая объединила все топологии выше в себя. Представляет собой древовидную структуру, которая объединяет все топологии. Одна из самых отказоустойчивых топологий, так как если у двух площадок произойдет обрыв, то парализована будет связь только между ними, а все остальные объединенные площадки будут работать безотказно. На сегодняшний день, данная топология используется во всех средних и крупных компаниях.

И последнее, что осталось разобрать - это сетевые модели. На этапе зарождения компьютеров, у сетей не было единых стандартов. Каждый вендор использовал свои проприетарные решения, которые не работали с технологиями других вендоров. Конечно, оставлять так было нельзя и нужно было придумывать общее решение. Эту задачу взвалила на себя международная организация по стандартизации (ISO - International Organization for Standartization). Они изучали многие, применяемые на то время, модели и в результате придумали модель OSI , релиз которой состоялся в 1984 году. Проблема ее была только в том, что ее разрабатывали около 7 лет. Пока специалисты спорили, как ее лучше сделать, другие модели модернизировались и набирали обороты. В настоящее время модель OSI не используют. Она применяется только в качестве обучения сетям. Мое личное мнение, что модель OSI должен знать каждый уважающий себя админ как таблицу умножения. Хоть ее и не применяют в том виде, в каком она есть, принципы работы у всех моделей схожи с ней.

Состоит она из 7 уровней и каждый уровень выполняет определенную ему роль и задачи. Разберем, что делает каждый уровень снизу вверх:

1) Физический уровень (Physical Layer): определяет метод передачи данных, какая среда используется (передача электрических сигналов, световых импульсов или радиоэфир), уровень напряжения, метод кодирования двоичных сигналов.

2) Канальный уровень (Data Link Layer): он берет на себя задачу адресации в пределах локальной сети, обнаруживает ошибки, проверяет целостность данных. Если слышали про MAC-адреса и протокол «Ethernet», то они располагаются на этом уровне.

3) Сетевой уровень (Network Layer): этот уровень берет на себя объединения участков сети и выбор оптимального пути (т.е. маршрутизация). Каждое сетевое устройство должно иметь уникальный сетевой адрес в сети. Думаю, многие слышали про протоколы IPv4 и IPv6. Эти протоколы работают на данном уровне.

4) Транспортный уровень (Transport Layer): Этот уровень берет на себя функцию транспорта. К примеру, когда вы скачиваете файл с Интернета, файл в виде сегментов отправляется на Ваш компьютер. Также здесь вводятся понятия портов, которые нужны для указания назначения к конкретной службе. На этом уровне работают протоколы TCP (с установлением соединения) и UDP (без установления соединения).

5) Сеансовый уровень (Session Layer): Роль этого уровня в установлении, управлении и разрыве соединения между двумя хостами. К примеру, когда открываете страницу на веб-сервере, то Вы не единственный посетитель на нем. И вот для того, чтобы поддерживать сеансы со всеми пользователями, нужен сеансовый уровень.

6) Уровень представления (Presentation Layer): Он структурирует информацию в читабельный вид для прикладного уровня. Например, многие компьютеры используют таблицу кодировки ASCII для вывода текстовой информации или формат jpeg для вывода графического изображения.

7) Прикладной уровень (Application Layer): Наверное, это самый понятный для всех уровень. Как раз на этом уроне работают привычные для нас приложения - e-mail, браузеры по протоколу HTTP, FTP и остальное.

Самое главное помнить, что нельзя перескакивать с уровня на уровень (Например, с прикладного на канальный, или с физического на транспортный). Весь путь должен проходить строго с верхнего на нижний и с нижнего на верхний. Такие процессы получили название инкапсуляция (с верхнего на нижний) и деинкапсуляция (с нижнего на верхний). Также стоит упомянуть, что на каждом уровне передаваемая информация называется по-разному.

На прикладном, представления и сеансовым уровнях, передаваемая информация обозначается как PDU (Protocol Data Units). На русском еще называют блоки данных, хотя в моем круге их называют просто данные).

Информацию транспортного уровня называют сегментами. Хотя понятие сегменты, применимо только для протокола TCP. Для протокола UDP используется понятие - датаграмма. Но, как правило, на это различие закрывают глаза.
На сетевом уровне называют IP пакеты или просто пакеты.

И на канальном уровне - кадры. С одной стороны это все терминология и она не играет важной роли в том, как вы будете называть передаваемые данные, но для экзамена эти понятия лучше знать. Итак, приведу свой любимый пример, который помог мне, в мое время, разобраться с процессом инкапсуляции и деинкапусуляции:

1) Представим ситуацию, что вы сидите у себя дома за компьютером, а в соседней комнате у вас свой локальный веб-сервер. И вот вам понадобилось скачать файл с него. Вы набираете адрес страницы вашего сайта. Сейчас вы используете протокол HTTP, которые работает на прикладном уровне. Данные упаковываются и спускаются на уровень ниже.

2) Полученные данные прибегают на уровень представления. Здесь эти данные структурируются и приводятся в формат, который сможет быть прочитан на сервере. Запаковывается и спускается ниже.

3) На этом уровне создается сессия между компьютером и сервером.

4) Так как это веб сервер и требуется надежное установление соединения и контроль за принятыми данными, используется протокол TCP. Здесь мы указываем порт, на который будем стучаться и порт источника, чтобы сервер знал, куда отправлять ответ. Это нужно для того, чтобы сервер понял, что мы хотим попасть на веб-сервер (стандартно - это 80 порт), а не на почтовый сервер. Упаковываем и спускаем дальше.

5) Здесь мы должны указать, на какой адрес отправлять пакет. Соответственно, указываем адрес назначения (пусть адрес сервера будет 192.168.1.2) и адрес источника (адрес компьютера 192.168.1.1). Заворачиваем и спускаем дальше.

6) IP пакет спускается вниз и тут вступает в работу канальный уровень. Он добавляет физические адреса источника и назначения, о которых подробно будет расписано в последующей статье. Так как у нас компьютер и сервер в локальной среде, то адресом источника будет являться MAC-адрес компьютера, а адресом назначения MAC-адрес сервера (если бы компьютер и сервер находились в разных сетях, то адресация работала по-другому). Если на верхних уровнях каждый раз добавлялся заголовок, то здесь еще добавляется концевик, который указывает на конец кадра и готовность всех собранных данных к отправке.

7) И уже физический уровень конвертирует полученное в биты и при помощи электрических сигналов (если это витая пара), отправляет на сервер.

Процесс деинкапсуляции аналогичен, но с обратной последовательностью:

1) На физическом уровне принимаются электрические сигналы и конвертируются в понятную битовую последовательность для канального уровня.

2) На канальном уровне проверяется MAC-адрес назначения (ему ли это адресовано). Если да, то проверяется кадр на целостность и отсутствие ошибок, если все прекрасно и данные целы, он передает их вышестоящему уровню.

3) На сетевом уровне проверяется IP адрес назначения. И если он верен, данные поднимаются выше. Не стоит сейчас вдаваться в подробности, почему у нас адресация на канальном и сетевом уровне. Это тема требует особого внимания, и я подробно объясню их различие позже. Главное сейчас понять, как данные упаковываются и распаковываются.

4) На транспортном уровне проверяется порт назначения (не адрес). И по номеру порта, выясняется какому приложению или сервису адресованы данные. У нас это веб-сервер и номер порта - 80.

5) На этом уровне происходит установление сеанса между компьютером и сервером.

6) Уровень представления видит, как все должно быть структурировано и приводит информацию в читабельный вид.

7) И на этом уровне приложения или сервисы понимают, что надо выполнить.

Много было написано про модель OSI. Хотя я постарался быть максимально краток и осветить самое важное. На самом деле про эту модель в Интернете и в книгах написано очень много и подробно, но для новичков и готовящихся к CCNA, этого достаточно. Из вопросов на экзамене по данной модели может быть 2 вопроса. Это правильно расположить уровни и на каком уровне работает определенный протокол.

Как было написано выше, модель OSI в наше время не используется. Пока разрабатывалась эта модель, все большую популярность получал стек протоколов TCP/IP. Он был значительно проще и завоевал быструю популярность.
Вот так этот стек выглядит:

Как видно, он отличается от OSI и даже сменил название некоторых уровней. По сути, принцип у него тот же, что и у OSI. Но только три верхних уровня OSI: прикладной, представления и сеансовый объединены у TCP/IP в один, под названием прикладной. Сетевой уровень сменил название и называется - Интернет. Транспортный остался таким же и с тем же названием. А два нижних уровня OSI: канальный и физический объединены у TCP/IP в один с названием - уровень сетевого доступа. Стек TCP/IP в некоторых источниках обозначают еще как модель DoD (Department of Defence). Как говорит википедия, была разработана Министерством обороны США. Этот вопрос встретился мне на экзамене и до этого я про нее ничего не слышал. Соответственно вопрос: «Как называется сетевой уровень в модели DoD?», ввел меня в ступор. Поэтому знать это полезно.

Было еще несколько сетевых моделей, которые, какое то время держались. Это был стек протоколов IPX/SPX. Использовался с середины 80-х годов и продержался до конца 90-х, где его вытеснила TCP/IP. Был реализован компанией Novell и являлся модернизированной версией стека протоколов Xerox Network Services компании Xerox. Использовался в локальных сетях долгое время. Впервые IPX/SPX я увидел в игре «Казаки». При выборе сетевой игры, там предлагалось несколько стеков на выбор. И хоть выпуск этой игры был, где то в 2001 году, это говорило о том, что IPX/SPX еще встречался в локальных сетях.

Еще один стек, который стоит упомянуть - это AppleTalk. Как ясно из названия, был придуман компанией Apple. Создан был в том же году, в котором состоялся релиз модели OSI, то есть в 1984 году. Продержался он совсем недолго и Apple решила использовать вместо него TCP/IP.

Также хочу подчеркнуть одну важную вещь. Token Ring и FDDI - не сетевые модели! Token Ring - это протокол канального уровня, а FDDI это стандарт передачи данных, который как раз основывается на протоколе Token Ring. Это не самая важная информация, так как эти понятия сейчас не встретишь. Но главное помнить о том, что это не сетевые модели.

Вот и подошла к концу статья по первой теме. Хоть и поверхностно, но было рассмотрено много понятий. Самые ключевые будут разобраны подробнее в следующих статьях. Надеюсь теперь сети перестанут казаться чем то невозможным и страшным, а читать умные книги будет легче). Если я что-то забыл упомянуть, возникли дополнительные вопросы или у кого есть, что дополнить к этой статье, оставляйте комментарии, либо спрашивайте лично. Спасибо за прочтение. Буду готовить следующую тему.

Добавить метки

Сегодня сети и сетевые технологии соединяют людей в любых уголках мира и обеспечивают им доступ к самой большой роскоши на свете - человеческому общению. Люди без помех общаются и играют с друзьями, находящимися в других частях света.

Происходящие события становятся известны во всех странах мира за считанные секунды. Каждый в состоянии подключиться к Интернету и выложить свою порцию информации.

Сетевые информационные технологии: корни их возникновения

Во второй половине прошлого века человеческой цивилизацией были сформированы две ее важнейшие научно-технические отрасли - компьютерные и Около четверти века обе эти отрасли развивались самостоятельно, и в их рамках были созданы соответственно компьютерные и телекоммуникационные сети. Однако в последней четверти ХХ столетия в результате эволюции и взаимопроникновения этих двух отраслей человеческого знания и возникло то, что мы называем термином «сетевая технология», являющимся подразделом более общего понятия «информационная технология».

В результате их появления в мире произошла новая технологическая революция. Подобно тому как за несколько десятилетий до нее поверхность суши покрылась сетью скоростных автомагистралей, в конце прошлого века все страны, города и села, предприятия и организации, а также индивидуальные жилища оказались связанными "информационными магистралями". При этом все они стали элементами различных сетей передачи данных между компьютерами, в которых были реализованы те или иные технологии передачи информации.

Технология сети: понятие и содержание

Сетевая технология представляет собой достаточный для построения некоторой целостный комплекс правил представления и передачи информации, реализуемых в виде так называемых «стандартных протоколов», а также аппаратных и программных средств, включающих сетевые адаптеры с драйверами, кабели и ВОЛС, различные коннекторы (разъемы).

"Достаточность" этого комплекса средств означает его минимализацию при сохранении возможности построения работоспособной сети. Она должна иметь потенциал совершенствования, например, за счет создания в ней подсетей, требующих применения протоколов различного уровня, а также спецкоммуникаторов, именуемых обычно «маршрутизаторами». После усовершенствования сеть становится надежнее и быстрее, но ценой появления надстроек над основной сетевой технологией, составляющей ее базис.

Термин "сетевая технология" наиболее часто применяется в вышеописанном узком смысле, однако зачастую он расширенно трактуется как любой набор средств и правил построения сетей определенного типа, например "технология локальных компьютерных сетей".

Прообраз сетевой технологии

Первым прообразом компьютерной сети, но еще не самой сетью, стали в 60-80-х гг. прошлого века многотерминальные системы. Представляя собой совокупность монитора и клавиатуры, располагающихся на больших расстояниях от больших ЭВМ и соединяющихся с ними посредством телефонных модемов или по выделенным каналам, терминалы выходили из помещений ИВЦ и рассредоточивались по всему зданию.

При этом, кроме оператора самой ЭВМ на ИВЦ, все пользователи терминалов получали возможность вводить с клавиатуры свои задания и наблюдать за их выполнением на мониторе, осуществляя и некоторые операции управления заданиями. Такие системы, реализующие как алгоритмы разделения времени, так и пакетной обработки, назывались системами удаленного ввода заданий.

Глобальные сети

Вслед за многотерминальными системами в конце 60-х гг. ХХ в. был создан и первый тип сетей - глобальные компьютерные сети (ГКС). Они связали суперкомпьютеры, существовавшие в единичных экземплярах и хранившие уникальные данные и ПО, с большими ЭВМ, находившимися от них на расстояниях до многих тысяч километров, посредством телефонных сетей и модемов. Эта сетевая технология была ранее апробирована в многотерминальных системах.

Первой ГКС в 1969 г. стала ARPANET, работавшая в Минобороны США и объединявшая разнотипные компьютеры с различными ОС. Они оснащались допмодулями для реализации коммуникационных общих для всех входящих в сеть компьютеров. Именно на ней были разработаны основы сетевых технологий, применяемые и в настоящее время.

Первый пример конвергенции компьютерных и телекоммуникационных сетей

ГКС достались в наследство линии связи от более старых и более глобальных сетей — телефонных, т. к. прокладывать новые линии большой протяженности было очень дорого. Поэтому многие годы в них использовались аналоговые телефонные каналы для передачи в данный момент времени только одного разговора. Цифровые данные передавались по ним с очень низкой скоростью (десятки кбит/с), а возможности ограничивались передачей файлов данных и электронной почтой.

Однако унаследовав телефонные линии связи, ГКС не взяли их основную технологию, основанную на принципе коммутации каналов, когда каждой паре абонентов на все время сеанса связи выделялся канал с постоянной скоростью. В ГКС использовали новые компьютерные сетевые технологии, основанные на принципе пакетной коммутации, при котором данные в виде небольших порций-пакетов с постоянной скоростью выдаются в некоммутируемую сеть и принимаются их адресатами в сети по адресным кодам, встроенным в заголовки пакетов.

Предшественники локальных сетей

Появление в конце 70-х гг. ХХ в. БИС привело к созданию мини-ЭВМ с невысокой стоимостью и богатыми функциональными возможностями. Они стали реально конкурировать с большими ЭВМ.

Широкую популярность приобрели мини-ЭВМ семейства PDP-11. Их стали устанавливать во все, даже очень небольшие производственные подразделения для управления техпроцессами и отдельными технологическими установками, а также в отделы управлений предприятий для выполнения офисных задач.

Возникла концепция распределенных по всему предприятию компьютерных ресурсов, хотя все мини-ЭВМ все еще работали автономно.

Появление LAN-сетей

К середине 80-х гг. ХХ в. были внедрены технологии объединения мини-ЭВМ в сети, основанные на коммутации пакетов данных, как и в ГКС.

Они превратили построение сети одного предприятия, называемую локальной (LAN - сеть), в почти тривиальную задачу. Для ее создания нужно только купить сетевые адаптеры под выбранную LAN-технологию, например, Ethernet, стандартную кабельную систему, установить на ее кабели коннекторы (разъемы) и соединить адаптеры с мини-ЭВМ и между собой посредством этих кабелей. Далее на ЭВМ-сервер устанавливалась одна из ОС, предназначенная для организации LAN - сети. После этого она начинала работать, и последующее присоединение каждой новой мини-ЭВМ не вызывало никаких проблем.

Неизбежность появления Интернета

Если появление мини-ЭВМ позволило распределить компьютерные ресурсы равномерно по территориям предприятий, то появление в начале 90-х гг. ПК обусловило их постепенное появление сначала на каждом рабочем месте любого работника умственного труда, а затем и в индивидуальных человеческих жилищах.

Относительная дешевизна и высокая надежность работы ПК сначала дали мощный толчок развитию LAN-сетей, а затем привели и к возникновению глобальной компьютерной сети - Интернета, охватившей сегодня все страны мира.

Размер Интернета каждый месяц прирастает на 7-10%. Он представляет собой ядро, связующее различные локальные и глобальные сети предприятий и учреждений во всем мире друг с другом.

Если на первом этапе через Интернет в основном передавались файлы данных и сообщения электронной почты, то сегодня он обеспечивает в основном удаленный доступ к распределенным информресурсам и электронным архивам, к коммерческим и некоммерческим информслужбам многих стран. Его архивы свободного доступа содержат сведения практически по всем областям знания и деятельности человека - от новых направлений в науке до прогнозов погоды.

Основные сетевые технологии LAN-сетей

Среди них выделяют базовые технологии, на которых может строиться базис любой конкретной сети. В качестве примера можно привести такие известные LAN-технологии как Ethernet (1980), Token Ring (1985) и FDDI (конец 80-х гг.).

В конце 90-х гг. в лидеры технологии LAN-сетей вышла технология Ethernet, объединившая классический его вариант со до 10 мбит/с, а также Fast Ethernet (до100 Мбит/c) и Gigabit Ethernet (до 1000 Мбит/c). Все Ethernet-технологии имеют близкие принципы работы, упрощающие их обслуживание и объединение построенных на их основе LAN-сетей.

В тот же период в ядра практически всех компьютерных ОС их разработчиками стали встраиваться сетевые функции, реализующие вышеперечисленные сетевые информационные технологии. Появились даже специализированные коммуникационные ОС вроде IOS компании Cisco Systems.

Как развивались ГКС-технологии

Технологии ГКС на аналоговых телефонных каналах из-за большого уровня искажений в них отличались сложными алгоритмами контроля и восстановления данных. Примером их является технология X.25 разработки еще начала 70-х гг. ХХ в. Более современные сетевые технологии - это frame relay, ISDN, ATM.

ISDN - аббревиатура, означающая «цифровую сеть с интеграцией услуг», позволяет проведение удаленных видеоконференций. Удаленный доступ обеспечивается установкой в ПК адаптеров ISDN, работающих во много раз быстрее любых модемов. Имеется и специальное ПО, позволяющее популярным ОС и браузерам работать с ISDN. Но дороговизна оборудования и необходимость прокладывать специальные линии связи тормозит развитие этой технологии.

Технологии глобальных сетей прогрессировали вместе с телефонными сетями. После появления цифровой телефонии была разработана спецтехнология Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH), поддерживающая скорости до 140 Мбит/с и используемая для создания предприятиями их собственных сетей.

Новая технология Synchronous Digital Hierarchy (SDH) в конце 80-х гг. ХХ в. расширила пропускную способность цифровых телефонных каналов до 10 Гбит/c, а технология Dense Wave Division Multiplexing (DWDM) — до сотен Гбит/c и даже до нескольких Тбит/c.

Технологии Интернета

Сетевые основаны на использовании языка гипертекста (или HTML-языка) - спецязыка разметки представляющего собой упорядоченный набор атрибутов (тегов), внедряемых предварительно разработчиками интернет-сайтов в каждую их страницу. Конечно, речь в данном случае не идет о текстовых или графических документах (фотографиях, картинках), которые уже «скачаны» пользователем из Интернета, находятся в памяти его ПК и просматриваются через текстовые или Речь идет о так называемых веб-страницах, просматриваемых через программы-браузеры.

Разработчики интернет-сайтов создают их на HTML-языке (сейчас создано множество средств и технологий этой работы, обобщенно называемой «версткой сайтов») в виде совокупности веб-страниц, а владельцы сайтов помещают в интернет-серверы на условиях аренды у владельцев серверов их памяти (так называемого «хостинга»). Они круглосуточно работают в Интернете, обслуживая запросы его пользователей на просмотр загруженных в них веб-страниц.

Браузеры пользовательских ПК, получив через сервер своего интернет-провайдера доступ к конкретному серверу, адрес которого содержится в имени запрашиваемого интернет-сайта, получают доступ к этому сайту. Далее, анализируя HTML-теги каждой просматриваемой страницы, браузеры формируют ее изображение на экране монитора в том виде, как это было задумано разработчиком сайта - со всеми заголовками, цветами шрифта и фона, различными вставками в виде фото, диаграмм, картинок и т. п.

Сетевые компьютерные технологии бурно развиваются. Если раньше основной заботой сетевого администратора была локальная вычислительная сеть предприятия или организации, то теперь эта сеть все чаще становится территориально распределенной. Пользователи должны иметь возможность получать доступ к ресурсам сети предприятия практически из любого места. При этом они хотят не только просматривать и отправлять электронную почту, но и иметь возможность обращаться к файлам, базам данных и другим ресурсам сети предприятия. В рамках организации часто создаются удаленно расположенные отделения со своими локальными сетями, которые необходимо соединить с сетью основного подразделения с помощью надежной, защищенной и прозрачной для пользователей связи. Такие сети называются корпоративными. Учитывая сегодняшние реалии, пользователям корпоративной сети предприятия также необходимо предоставить возможность доступа к ресурсам глобальной мировой сети Internet, обезопасив при этом внутреннюю сеть от несанкционированного доступа извне.

Таким образом, корпоративная сеть - это аппаратно-программная система, обеспечивающая надежную передачу информации между различными приложениями, используемыми в организации. Часто узлы корпоративной сети оказываются расположенными в различных городах. Принципы, по которым строится подобная сеть, достаточно сильно отличаются от тех, которые используются при создании локальной сети, даже охватывающей несколько зданий. Основное отличие состоит в том, что территориально распределенные сети используют достаточно медленные (на сегодня это чаще десятки и сотни килобит в секунду, иногда 2 Мбит/с и выше) арендованные линии связи. Если при создании локальной сети основные затраты приходятся на закупку оборудования и прокладку кабеля, то в территориально распределенных сетях наиболее существенным элементом стоимости оказывается арендная плата за использование каналов, которая быстро растет с увеличением качества и скорости передачи данных. В остальном же корпоративная сеть не должна накладывать ограничений на то, какие именно приложения и каким образом обрабатывают переносимую по ней информацию. Основная проблема, которую приходится решать при создании корпоративной сети, - организация каналов связи. Если в пределах одного города можно рассчитывать на аренду выделенных линий, в том числе высокоскоростных, то при переходе к географически удаленным узлам стоимость аренды каналов становится очень большой, а качество и надежность их часто оказываются весьма невысокими. Естественным решением этой проблемы является использование уже существующих глобальных сетей. В этом случае достаточно обеспечить каналы от офисов до ближайших узлов сети. Задачу доставки информации между узлами глобальная сеть при этом возьмет на себя.

Идеальным вариантом для корпоративной сети было бы создание каналов связи только на тех участках, где это необходимо, и передача по ним любых сетевых протоколов, которые требуются работающим приложениям. На первый взгляд это возврат к арендованным линиям связи. Однако существуют технологии построения сетей передачи данных, позволяющие организовать внутри них каналы, возникающие только в нужное время и в нужном месте. Такие каналы называются виртуальными. Систему, объединяющую удаленные ресурсы с помощью виртуальных каналов, естественно назвать виртуальной сетью. На сегодня существуют две основные технологии виртуальных сетей - сети с коммутацией каналов и сети с коммутацией пакетов. К первым относится обычная телефонная сеть, ISDN и ряд других более экзотических технологий. Сети с коммутацией пакетов представлены технологиями X.25, Frame Relay и в последнее время ATM. Остальные типы виртуальных (в различных сочетаниях) сетей широко используются при построении корпоративных информационных систем. Сети с коммутацией каналов обеспечивают абоненту несколько каналов связи с фиксированной пропускной способностью на каждое подключение. Обычная телефонная сеть дает один канал связи между абонентами. При необходимости увеличить количество одновременно доступных ресурсов приходится устанавливать дополнительные телефонные номера. Даже если забыть о низком качестве связи, видно, что ограничение количества каналов и длительное время установления соединения не позволяют использовать телефонную связь в качестве основы корпоративной сети. Для подключения же отдельных удаленных пользователей это достаточно удобный и часто единственно доступный метод.

Альтернативой сетям с коммутацией каналов являются сети с коммутацией пакетов. При использовании пакетной коммутации один канал связи используется в режиме разделения времени многими пользователями - примерно так же, как и в Internet. Однако в отличие от сетей типа Internet, где каждый пакет маршрутизируется отдельно, сети пакетной коммутации перед передачей информации требуют установления соединения между конечными ресурсами. После установления соединения сеть «запоминает» маршрут (виртуальный канал), по которому должна передаваться информация между абонентами, и помнит его, пока не получит сигнала о разрыве связи. Для приложений, работающих в сети пакетной коммутации, виртуальные каналы выглядят как обычные линии связи - с той только разницей, что их пропускная способность и вносимые задержки меняются в зависимости от загруженности сети. Рассмотрим основные технологии, которые используются для построения корпоративных сетей.

ISDN

Широко распространенным примером виртуальной сети с коммутацией каналов является ISDN (цифровая сеть с интеграцией услуг). ISDN обеспечивает цифровые каналы (64 Кбит/с), по которым могут передаваться как голос, так и данные. Базовое подключение ISDN (Basic Rate Interface) включает два таких канала и дополнительный канал управления со скоростью 16 Кбит/с (такая комбинация обозначается как 2B+D ). Возможно использование большего числа каналов - до тридцати (Primary Rate Interface, 30B+D ). Это существенно увеличивает полосу пропускания, но приводит к соответствующему удорожанию аппаратуры и каналов связи. Кроме того, пропорционально увеличиваются затраты на аренду и использование сети. В целом ограничения количества одновременно доступных ресурсов, налагаемые ISDN, приводят к тому, что этот тип связи оказывается удобным использовать в основном как альтернативу телефонным сетям. В системах с небольшим количеством узлов ISDN может использоваться также и как основной протокол сети. Следует только иметь в виду, что доступ к ISDN в нашей стране пока, скорее, исключение, чем правило.

X.25

Классической технологией коммутации пакетов является протокол X.25 . Сегодня практически не существует сетей X.25, использующих скорости выше 128 Кбит/с, что достаточно медленно. Но протокол X.25 включает мощные средства коррекции ошибок, обеспечивая надежную доставку информации даже на плохих линиях и широко используется там, где нет качественных каналов связи. (В нашей стране их нет почти повсеместно.) Естественно, за надежность приходится платить - в данном случае быстродействием оборудования сети и сравнительно большими, но предсказуемыми задержками распространения информации. В то же время X.25 - универсальный протокол, позволяющий передавать практически любые типы данных. «Естественной» для сетей X.25 является работа приложений, использующих стек протоколов OSI . К ним относятся системы, использующие стандарты X.400 (электронная почта) и FTAM (обмен файлами), а также некоторые другие. Доступны средства, позволяющие реализовать на базе протоколов OSI взаимодействие Unix-систем. Другая стандартная возможность сетей X.25 - связь через обычные асинхронные COM-порты. Образно говоря, сеть X.25 «удлиняет» кабель, подключенный к последовательному порту, донося его разъем до удаленных ресурсов. Таким образом, практически любое приложение, допускающее обращение к нему через COM-порт, может быть легко интегрировано в сеть X.25. В качестве примеров таких приложений следует упомянуть не только терминальный доступ к удаленным хост-компьютерам, например Unix-машинам, но и взаимодействие Unix-компьютеров друг с другом (cu, uucp), системы на базе Lotus Notes, электронную почту cc:Mail и MS Mail и т.п. Для объединения LAN в узлах, имеющих подключение к сети X.25, существуют методы инкапсуляции пакетов информации из локальной сети в пакеты X.25. Часть служебной информации при этом не передается, поскольку она может быть однозначно восстановлена на стороне получателя. Стандартным механизмом инкапсуляции считается описанный в документе RFC 1356. Он позволяет передавать различные протоколы локальных сетей (IP, IPX и т.д.) одновременно через одно виртуальное соединение. Этот механизм (или более старая его реализация RFC 877, допускающая только передачу IP) реализован практически во всех современных маршрутизаторах. Существуют также методы передачи по X.25 и других коммуникационных протоколов, в частности SNA , используемого в сетях мэйнфреймов IBM, а также ряда частных протоколов различных производителей. Таким образом, сети X.25 предлагают универсальный транспортный механизм для передачи информации между практически любыми приложениями. При этом разные типы трафика передаются по одному каналу связи, ничего «не зная» друг о друге. При объединении локальных сетей через X.25 можно изолировать друг от друга отдельные фрагменты корпоративной сети, даже если они используют одни и те же линии связи.

Сегодня в мире насчитываются десятки глобальных сетей X.25 общего пользования, их узлы имеются практически во всех крупных деловых, промышленных и административных центрах. В России услуги X.25 предлагают «Спринт Сеть», Infotel, «Роспак», «Роснет», Sovam Teleport и ряд других поставщиков. Кроме объединения удаленных узлов в сетях X.25 всегда предусмотрены средства доступа для конечных пользователей. Для того чтобы подключиться к любому ресурсу сети X.25, пользователю достаточно иметь компьютер с асинхронным последовательным портом и модем. При этом проблем с авторизацией доступа в географически удаленных узлах не возникает; если ваш ресурс подключен к сети X.25, вы можете получить доступ к нему как с узлов вашего поставщика, так и через узлы других сетей - то есть практически из любой точки мира. Недостатком технологии X.25 является наличие ряда принципиальных ограничений скорости. Первое из них связано именно с развитыми возможностями коррекции и восстановления. Эти средства вызывают задержки передачи информации и требуют от аппаратуры X.25 большой вычислительной мощности и производительности, в результате чего она просто «не успевает» за быстрыми линиями связи. Хотя существует оборудование, имеющее высокоскоростные порты, реально обеспечиваемая им скорость не превышает 250-300 Кбит/с на порт. В то же время для современных скоростных линий связи средства коррекции X.25 оказываются избыточными и при их использовании мощности оборудования часто работают вхолостую. Вторая особенность, заставляющая рассматривать сети X.25 как медленные, состоит в особенностях инкапсуляции протоколов локальных сетей (в первую очередь IP и IPX). При прочих равных условиях связь локальных сетей по X.25 оказывается в зависимости от параметров сети на 15-40% медленнее, чем при использовании HDLC по выделенной линии.

Все-таки на линиях связи невысокого качества сети X.25 вполне эффективны и дают значительный выигрыш в цене и возможностях по сравнению с выделенными линиями.

Frame Relay

Технология Frame Relay появилась как средство, позволяющее реализовать преимущества пакетной коммутации на скоростных линиях связи. Основное отличие сетей Frame Relay от X.25 состоит в том, что в них исключена коррекция ошибок между узлами сети. Задачи восстановления потока информации возлагаются на оконечное оборудование и программное обеспечение пользователей. Естественно, это требует использования достаточно качественных каналов связи. Считается, что для успешной работы с Frame Relay вероятность ошибки в канале должна быть не выше 10-6-10-7. Качество, обеспечиваемое обычными аналоговыми линиями, обычно на один-три порядка ниже. Вторым отличием сетей Frame Relay является то, что в настоящее время практически во всех них реализован только механизм постоянных виртуальных соединений (PVC ). Это означает, что, подключаясь к порту Frame Relay, вы должны заранее определить, к каким именно удаленным ресурсам будете иметь доступ. Принцип пакетной коммутации - множество независимых виртуальных соединений в одном канале связи - здесь остается, однако вы не можете выбрать адрес любого абонента сети. Все доступные вам ресурсы определяются при настройке порта. Таким образом, на базе технологии Frame Relay удобно строить замкнутые виртуальные сети, используемые для передачи других протоколов, средствами которых осуществляется маршрутизация. «Замкнутость» виртуальной сети означает, что она полностью недоступна для других пользователей, работающих в той же сети Frame Relay. Например, в США сети Frame Relay широко применяются в качестве опорных для работы Internet. Однако ваша частная сеть может использовать виртуальные каналы Frame Relay в тех же линиях, что и трафик Inernet, - и быть абсолютно от него изолированной. Как и сети X.25, Frame Relay предоставляет универсальную среду передачи практически для любых приложений. Основной областью применения Frame Relay сегодня является объединение удаленных LAN. При этом коррекция ошибок и восстановление информации производятся на уровне транспортных протоколов LAN - TCP, SPX и т.п. Потери на инкапсуляцию трафика LAN во Frame Relay не превышают двух-трех процентов. Отсутствие коррекции ошибок и сложных механизмов коммутации пакетов, характерных для X.25, позволяет передавать информацию по Frame Relay с минимальными задержками. Дополнительно возможно включение механизма приоритезации, позволяющего пользователю иметь гарантированную минимальную скорость передачи информации для виртуального канала. Такая возможность позволяет использовать Frame Relay для передачи критичной к задержкам информации, например голоса и видео в реальном времени. Эта сравнительно новая возможность приобретает все большую популярность и часто является основным аргументом в пользу выбора Frame Relay как основы корпоративной сети. Следует помнить, что сегодня услуги сетей Frame Relay доступны в нашей стране не более чем в полутора десятках городов, в то время как X.25 - примерно в двухстах. Есть все основания полагать, что по мере развития каналов связи технология Frame Relay будет становиться все более распространенной - прежде всего там, где сейчас существуют сети X.25. К сожалению, не существует единого стандарта, описывающего взаимодействие различных сетей Frame Relay, поэтому пользователи оказываются привязаны к одному поставщику услуг. При необходимости расширить географию возможно подключение в одной точке к сетям разных поставщиков - с соответствующим увеличением расходов. Существуют также частные сети Frame Relay, работающие в пределах одного города или использующие междугородние (как правило, спутниковые) выделенные каналы. Построение частных сетей на базе Frame Relay позволяет сократить количество арендуемых линий и интегрировать передачу голоса и данных.

Ethernet/Fast Ethernet

Ethernet - наиболее популярная топология локальных сетей. В ее основе лежит стандарт IEEE 802.3. За годы своего существования Ethernet претерпел значительную эволюцию, и теперь эта технология обеспечивает поддержку новых сред передачи данных и обладает рядом таких характеристик, которые не были предусмотрены в исходном стандарте. Имеющаяся полоса пропускания может либо разделяться между несколькими пользователями с помощью концентраторов, либо полностью предоставляться индивидуальным ПК с помощью коммутаторов. Не так давно сформировалась отчетливо выраженная тенденция к предоставлению пользователям настольных станций полнодуплексных каналов связи на 10 Мбит/с. Такая тенденция смогла укорениться благодаря появлению недорогих коммутаторов Ethernet, позволивших без больших затрат создавать высокопроизводительные многофункциональные сети.

Технология Fast Ethernet была разработана с целью предоставить более широкую полосу пропускания устройствам, которые в этом нуждались, - в первую очередь серверам и коммутаторам для настольных станций. В основе Fast Ethernet лежит стандарт Ethernet; это означает, что для внедрения этой скоростной технологии не требуется перестройки существующей инфраструктуры, замены системы управления и переподготовки сотрудников отдела информационных технологий. Сейчас это одна из самых популярных высокоскоростных технологий - она недорога, стабильна и полностью совместима с существующими сетями Ethernet. В сетях Fast Ethernet можно использовать оптоволоконные (100Base-FX) или медные (100Base-TX) кабели. Поддерживается полнодуплексная связь.

Все администраторы информационных систем сталкиваются с проблемой предоставления каналов Fast Ethernet для подключения наиболее мощных настольных станций и серверов без нарушения работы тех пользователей, которым хватает Ethernet 10Base-T. Именно для этого нужна технология автоматического распознавания скорости работы сети Ethernet/Fast Ethernet. В соответствии с этой технологией одно и то же устройство поддерживает и 10Base-T, и 100Base-TX. Один и тот же коммутатор обеспечит поддержку Ethernet и Fast Ethernet, предоставляя настольным станциям более широкую полосу пропускания, объединяя концентраторы на 10 и 100 Мбит/с и не внося никаких изменений в условия работы тех пользователей, которые полностью удовлетворены каналами 10 Мбит/с. Кроме того при работе с коммутатором, автоматически распознающим скорость передачи данных, нет необходимости конфигурировать каждый из портов отдельно. Это - один из наиболее эффективных способов избирательного наращивания полосы пропускания в местах возникновения перегрузок с полным сохранением возможностей дальнейшего расширения полосы пропускания в будущем.

Gigabit Ethernet

В технологии Gigabit Ethernet полностью сохраняется традиционная простота и управляемость Ethernet и Fast Ethernet, поэтому ее легко интегрировать в существующие локальные сети. Использование этой технологии позволяет на порядок увеличить полосу пропускания магистральной сети по сравнению с Fast Ethernet. Дополнительная полоса пропускания позволяет справиться с проблемами, связанными с незапланированным изменением структуры сети и добавлением к ней новых устройств, и избавляет от необходимости постоянно корректировать работу сети. Технология Gigabit Ethernet прекрасно подходит для магистральных участков сети и каналов связи с сервером, поскольку она дает широкую полосу пропускания без больших затрат, не требует отказа от традиционного формата кадров Ethernet и поддерживается существующими системами управления сетью.

Появление стандарта 802.3ab, позволяющего в качестве среды Gigabit Ethernet использовать медный кабель (правда на расстояния не более 100 метров), является еще одним важным аргументом в пользу данной технологии. Нельзя не отметить и работу IEEE над новым стандартом на 10 Гбит/с.

ATM

ATM - популярная технология для магистралей локальных вычислительных сетей. Ее использование сулит значительные выгоды большим организациям, поскольку обеспечивает тесную интеграцию между локальными и территориально распределенными сетями и характеризуется высоким уровнем отказоустойчивости и резервирования. Для передачи данных по сети используются каналы связи OC-3 (155 Мбит/с) и OC-12 (622 Мбит/с). Если просто сравнивать цифры, то эти значения меньше, чем для Gigabit Ethernet, однако в ATM используются альтернативные методы выделения полосы пропускания; задав тот или иной уровень качества услуг (Quality of Service, QoS), можно гарантировать предоставление полосы пропускания, необходимой для работы приложения. Средства управления трафиком, предоставляемые технологией АТМ, позволяют добиться полной определенности в работе приложений и обеспечении услуг в сложных сетях. Технология АТМ обладает важными преимуществами перед существующими методами передачи данных в локальных и глобальных сетях, которые должны обусловить ее широкое распространение во всем мире. Одно из важнейших достоинств АТМ - обеспечение высокой скорости передачи информации (широкой полосы пропускания). АТМ устраняет различия между локальными и глобальными сетями, превращая их в единую интегрированную сеть. Сочетая в себе масштабируемость и эффективность аппаратной передачи информации, присущие телефонным сетям, метод АТМ обеспечивает более дешевое наращивание мощности сети. Это техническое решение, способное удовлетворить грядущие потребности, поэтому многие пользователи часто выбирают АТМ больше ради ее будущей, нежели сегодняшней значимости. Стандарты АТМ унифицируют процедуры доступа, коммутации и передачи информации различного типа (данных, речи, видеоизображений и т.д.) в одной сети связи с возможностью работы в реальном масштабе времени. В отличие от ранних технологий локальных и глобальных сетей ячейки АТМ могут передаваться по широкому спектру носителей - от медного провода и волоконно-оптического кабеля до спутниковых линий связи, при любых скоростях передачи, достигающих сегодняшнего предела 622 Мбит/с. Технология АТМ обеспечивает возможность одновременного обслуживания потребителей, предъявляющих различные требования к пропускной способности телекоммуникационной системы. Технология АТМ уже в течение нескольких лет постепенно прокладывает путь в инфраструктуры корпораций. Пользователи строят сеть АТМ поэтапно, эксплуатируя ее параллельно с уже существующими у них системами. Конечно, в первую очередь технология АТМ окажет влияние на глобальные сети, в меньшей степени - на магистральные линии связи, соединяющие несколько локальных вычислительных сетей. Недавний опрос, проведенный компанией Sege Research, в котором приняли участие 175 пользователей, касался вопроса о том, какие технологии они намерены использовать в своих сетях в 1999 году. АТМ обогнал по популярности Ethernet. Более 40% пользователей хотели бы установить Ethernet на 100 Мбит/с, а около 45% планируют использовать АТМ на 155 Мбит/с. Совершенно неожиданно оказалось, что 28% опрошенных намерены использовать АТМ на 622 Мбит/с. Несколько слов о взаимоотношениях АТМ и Gigabit Ethernet. У каждой из этих технологий своя, достаточно четко определенная ниша. Для АТМ - это опорные сети группы зданий, объединенных в корпоративную сеть, и магистрали глобальных сетей. Для Gigabit Ethernet - это магистрали локальных сетей и линии связи с высокопроизводительными серверами. Успешно решаются проблемы обмена трафиком между Gigabit Ethernet и ATM и проблемы прозрачной маршрутизации. Компания Cisco Systems недавно разработала специальный АТМ-модуль для маршрутизирующего коммутатора Catalyst 8500. Этот модуль позволяет проводить маршрутизацию между портами АТМ и Ethernet.

Построение корпоративной сети

При построении территориально распределенной корпоративной сети могут использоваться все описанные выше технологии. На уровне локальных сетей альтернативы технологиям Ethernet, включая Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, не существует; в качестве физической среды передачи предпочтительнее витая пара категории 5. Для подключения удаленных пользователей самым простым и доступным вариантом является использование телефонной связи. Там, где это возможно, могут использоваться сети ISDN. Для объединения узлов сети в большинстве случаев используются глобальные сети передачи данных. Даже там, где возможна прокладка выделенных линий, использование технологий пакетной коммутации позволяет уменьшить количество необходимых каналов связи и, что немаловажно, обеспечить совместимость системы с существующим оборудованием глобальных сетей. Подключение корпоративной сети к Internet оправданно, если вам нужен доступ к соответствующим услугам. Использовать Internet как среду передачи данных имеет смысл только тогда, когда другие способы недоступны и финансовые соображения перевешивают требования надежности и безопасности. Если вы будете использовать Internet только в качестве источника информации, лучше пользоваться технологией «соединение по запросу», то есть таким способом подключения, когда соединение с узлом Internet устанавливается только по вашей инициативе и на нужное время. Это резко снижает риск несанкционированного проникновения в вашу сеть извне. Простейший способ обеспечить такое подключение - использовать дозвон до узла Internet по телефонной линии или, если возможно, через ISDN. Другой более надежный способ обеспечить соединение по запросу - использовать выделенную линию и протокол Frame Relay. В этом случае маршрутизатор с вашей стороны должен быть настроен так, чтобы разрывать виртуальное соединение при отсутствии данных в течение определенного времени и вновь устанавливать его тогда, когда требуется доступ к данным. Широко распространенные способы подключения с использованием PPP или HDLC такой возможности не дают. Если же вы хотите предоставлять свою информацию в Internet (например, установить WWW- или FTP-сервер), соединение по запросу оказывается неприменимым. В этом случае следует не только использовать ограничение доступа с помощью Firewall, но и максимально изолировать сервер Internet от остальных ресурсов. Хорошим решением является использование единственной точки подключения к Internet для всей территориально распределенной сети, узлы которой связаны друг с другом с помощью виртуальных каналов X.25 или Frame Relay. В этом случае доступ из Internet возможен к единственному узлу, пользователи же в остальных узлах могут попасть в Internet с помощью соединения по запросу. Для передачи данных внутри корпоративной сети также стоит использовать виртуальные каналы сетей пакетной коммутации. Основные достоинства такого подхода - универсальность, гибкость, безопасность. В качестве виртуальной сети при построении корпоративной информационной системы может использоваться как X.25, так и Frame Relay или АТМ. Выбор между ними определяется качеством каналов связи, доступностью услуг в точках подключения и не в последнюю очередь - финансовыми соображениями. Сегодня затраты при использовании Frame Relay для междугородной связи оказываются в несколько раз выше, чем для сетей X.25. В то же время более высокая скорость передачи информации и возможность одновременно передавать данные и голос могут оказаться решающими аргументами в пользу Frame Relay. На тех участках корпоративной сети, где доступны арендованные линии, более предпочтительной является технология Frame Relay. Кроме того, по этой же сети возможна телефонная связь между узлами. Для Frame Relay лучше использовать цифровые каналы связи, однако даже на физических линиях или каналах тональной частоты можно создать вполне эффективную сеть, установив соответствующее канальное оборудование. Там, где необходимо организовать широкополосную связь, например при передаче видеоинформации, целесообразно применение АТМ. Для подключения удаленных пользователей к корпоративной сети могут использоваться узлы доступа сетей X.25, а также собственные коммуникационные узлы. В последнем случае требуется выделение нужного количества телефонных номеров (или каналов ISDN), что может оказаться слишком дорого.

При подготовке этой статьи использованы материалы сайтов www.3com.ru и www.race.ru

КомпьютерПресс 10"1999

Сетевые технологии и примущества их использования

4. Преимущества использования сетевых технологий

Если компьютеры работают независимо друг от друга, то приложения и ресурсы (например, принтеры или сканеры) придется дублировать для каждого из них. Например, если два аналитика хотят работать с таблицей Excel и ежедневно распечатывать результаты своей работы на принтере, оба используемых ими компьютера должны иметь свою копию программы Excel и принтер. Если бы пользователям понадобилось совместно применять свои данные, то эти данные пришлось бы непрерывно переносить между компьютерами при помощи дискет или CD-RW-дисков. А если бы пользователям понадобилось совместно применять свои компьютеры, то каждому из них пришлось бы приложить усилия, чтобы разобраться в другой системе -- ведь в каждой из них имеется своя организация рабочего стола и приложений, своя структура папок и т. д. Короче говоря, это был бы весьма неудобный, неэкономный процесс, который приводил бы к большому количеству ошибок. И чем больше пользователей подключается к этому процессу, тем быстрее наступает момент, когда им становится уже невозможно управлять. Однако, если бы те два ПК из нашего примера были соединены между собой в сеть, оба пользователя смогли бы применять одно приложение Excel, иметь доступ к одним и тем же исходным данным и потом отправлять результаты своей работы на один “общий” принтер, присоединенный к сети (хотя, нужно сказать, что в современных сетях чаще всего каждая рабочая станция имеет свои приложения, например, Excel, а данные использует совместно). Если бы к этой сети добавилось больше пользователей, то все они смогли бы совместно применять Excel, данные и ресурсы одинаковым образом. Другими словами, компьютеры, входящие в сеть, могут совместно использовать:

Документы (записки, электронные таблицы, счета и т. д.);

Электронные почтовые сообщения;

Программное обеспечение по работе с текстом;

Программное обеспечение по сопровождению проектов;

Иллюстрации, фотографии, видео- и аудиофайлы;

Живые аудио- и видеотрансляции;

Принтеры;

Дисководы CD-ROM и другие сменные запоминающие устройства (как, например, Zip-дисководы и Jaz-дисководы);

Жесткие диски.

Поскольку в одной компьютерной сети работает множество компьютеров, более эффективно управлять всей сетью из центральной точки (сетевой администратор, network administrator). Возьмем вышеприведенный пример и предположим, что нашим аналитикам дали новую версию программы Excel. Если их компьютеры не, объединены в сеть, то каждую систему придется модернизировать и проверять по отдельности. Это не так уж и сложно сделать, если систем только две. Но если в компании есть десятки или даже сотни персональных компьютеров, проводить индивидуальную модернизацию каждого из них, естественно, становится дорогим и неэффективным занятием. При наличии компьютерной сети, для того чтобы модернизировать приложение, такую модернизацию достаточно выполнить только один раз на сервере, после чего все рабочие станции данной компьютерной сети смогут сразу же начать использовать обновленное программное обеспечение (ПО). Централизованное администрирование также позволяет из одного места управлять безопасностью компьютерной сети и следить за ее работой.

Но кроме возможности совместного доступа к информации, компьютерные сети дают и другие преимущества. Сеть позволяет сохранять и защищать информацию. Например, очень трудно координировать и управлять процессом резервирования информации при большом количестве независимых друг от друга персональных компьютеров. Системы, организованные в компьютерную сеть, могут автоматически создавать резервные копии файлов в одном центральном месте (например, накопителе на магнитной ленте, подключенном к сетевому серверу). Если информация на каком-либо компьютере оказывается утраченной, ее можно будет легко найти в центральной системе резервирования и восстановить. Кроме того, повышается уровень безопасности данных. Получение доступа к отдельному персональному компьютеру, как правило, означает доступ ко всей информации, содержащейся в этом компьютере. Однако возможности безопасности, которые предоставляет компьютерная сеть, не позволят неавторизованным пользователям получить доступ к важной информации или удалить ее. Например, каждый сетевой пользователь имеет свое регистрационное (“логинное”) имя и пароль, которые дают доступ только лишь к ограниченному числу сетевых ресурсов. Наконец, компьютерные сети являются идеальными средами для общения между пользователями. Вместо того чтобы обмениваться бумажными напоминаниями и записками, электронная почта позволяет пользователям отправлять друг другу письма, отчеты, изображения -- почти все типы файлов. Это также позволяет сэкономить на распечатывании материалов и уменьшить задержки, связанные с доставкой переписки между отделами компании. Электронная почта -- это такой мощный инструмент, что он позволяет пользователям сети Интернет почти мгновенно обмениваться сообщениями, практически независимо от своего местоположения в мире.

Автоматизация процессов документооборота на предприятии ООО "Пермский фанерный комбинат"

По данным Forrester Research, 38% компаний из списка Fortune 500 считают, что приобретение современной СЭД является критически важным для успешного ведения их бизнеса. В соответствии с мнением отраслевых аналитиков (таких мнений...

Результаты упомянутых выше исследований, публикаций в журналах и трудах конференций, а также многочисленные дискуссии, посвященные вопросам разработки и использования сетевых курсов...

Беспроводная территориально-распределенная компьютерная сеть строительной компании ООО "Спецтехмонтаж"

Беспроводные сети - это довольно быстро развивающееся направление вычислительных сетей...

Возможности и преимущества использования сетевых технологий в образовании

Информационные сети в информационном обеспечении управления

Организация виртуальных сред для проведения практических занятий по направлению "сетевые технологии" в дистанционном режиме

Каждый день различные учебные центры проводят тренинги в области сетевых технологий...

Особенности выбора корпоративной информационной системы

При внедрении компьютерных информационных технологий в организацию преследуется две взаимосвязанные основные цели: - сокращение затрат в организации; - увеличение отдачи, повышение производительности. Эти эффекты, как правило...

Программа Power Point и ИКТ в обучении физике в школе

Развитие компьютерной техники и средств связи обусловило появление распространение вычислительных сетей. Школы и вузы имеют компьютерные классы и лаборатории, в которых ПК объединены в локальную сеть, допускающую вход в Интернет...

Проект корпоративной сети звукового обеспечения "Интеллектуального здания" на основе технологии Fast Ethernet

Проектирование компьютерно-коммуникационной системы предприятия на примере Провайдер сотовой связи (K-Mobile)

Используется технология FAST Ethernet. Используются две спецификации: на витой паре категории 5 (100BASE-TX) и на оптоволоконном кабеле(100BASE-FX). 100BASE-FX -- вариант Fast Ethernet с использованием волоконно-оптического кабеля...

Проектирование корпоративной информационной сети

В проектируемой локальной сети используется стандарт локальных сетей IEEE 802.3u (Fast Ethernet) использующий в качестве среды передачи данных две неэкранированные витые пары (UTP) категории 5e (спецификация физического уровня - 100Base-TX)...