Компютърни мрежи и телекомуникации в управлението до. Компютърни мрежи и телекомуникации. Основни понятия на дисциплината "Компютърни мрежи и телекомуникации"
1.Видове компютърни мрежи. Видове, основни компоненти на LAN.
Видове компютърни мрежи:
Компютърна мрежа (компютърна мрежа, мрежа за данни)- комуникационна система между два или повече компютъра. За предаване на информация могат да се използват различни физически явления, обикновено различни видове електрически сигнали или електромагнитно излъчване. Видове компютърни мрежи: Лична мрежае мрежа, изградена „около“ човек. Тези мрежи са предназначени да обединяват всички лични електронни устройства на потребителя (телефони, джобни персонални компютри, смартфони, лаптопи, слушалки и др.). Стандартите за такива мрежи в момента включват Bluetooth. LAN– служи за свързване на компютри, разположени на малко разстояние един от друг. Такава мрежа обикновено не се простира извън едно помещение. Градска компютърна мрежа(англ. MAN - Metropolitan Area Network) обхваща няколко сгради в рамките на един град или целия град. Корпоративна мрежа– набор от локални мрежи, мощни компютри и терминални системи, които използват обща информационна магистрала за обмен. Национална мрежа– мрежа, свързваща компютри в рамките на една държава (National LambdaRail, GEANT) Глобална изчислителна мрежа– мрежа за предаване на данни, предназначена да обслужва значителна територия, използвайки обществено достъпни комуникационни линии.
Видове: По вид функционално взаимодействие: Peer-to-peer - най-простият и предназначен за малки работни групи. С тяхна помощ потребителите на няколко компютъра могат да използват споделени дискове, принтери и други устройства, да прехвърлят съобщения един на друг и да извършват други колективни операции. Тук всеки компютър може да изпълнява както ролята на сървър, така и на клиент. Такава мрежа е евтина и лесна за поддръжка, но не може да осигури защита на информацията за големи мрежи). Multi-rank (те използват специализирани компютърни сървъри за съхраняване на споделени данни и програми за използване на ресурси за споделен достъп. Такава мрежа има добри възможности за разширение, висока производителност и надеждност, но изисква постоянна квалифицирана поддръжка). По тип мрежова топология:Гума, звезда, пръстен, решетка. Смесена топология. По мрежова ОС: Windows, UNIX, смесен.
Видове, основни компоненти на LAN:
Робска станция– компютър, предназначен за локална мрежа. Мрежовият адаптер е специална платка, която позволява на компютъра да взаимодейства с други устройства в същата мрежа. Осъществява физическа комуникация с мрежови устройства чрез мрежов кабел. сървър– някакво обслужващо устройство, котката в LAN действа като контролен център и концентратор на данни. Това е комбинация от хардуер и софтуер, който се използва за управление на споделени мрежови ресурси.
3. Мрежова топология. Мрежови стандарти (видове мрежи) Среда за предаване на данни (мрежов кабел).
Мрежова топология(от гръцки τόπος, място) - описание на мрежовата конфигурация, разположение и свързване на мрежови устройства.
Топологията на мрежата може да бъде:
физически- описва действителното местоположение и връзките между мрежовите възли.
логично- описва потока на сигнала в рамките на физическата топология.
Има много начини за свързване на мрежови устройства, от които има пет основни топологии: шина, пръстен, звезда, мрежа и мрежа. Останалите методи са комбинации от основните. По принцип такива топологии се наричат смесени или хибридни, но някои от тях имат свои собствени имена, например „Дърво“.
Пръстен- основната топология на компютърна мрежа, в която работните станции са свързани последователно една към друга, образувайки затворена мрежа. Пръстенът не използва конкурентен метод за изпращане на данни; компютърът в мрежата получава данни от съсед и ги пренасочва по-нататък, ако не са адресирани до него. За да се определи към кого могат да се прехвърлят данни, обикновено се използва токен. Данните се въртят в кръг, само в една посока.
Предимства: Лесен за монтаж; Почти пълна липса на допълнително оборудване; Възможност за стабилна работа без значителен спад в скоростта на пренос на данни при голямо натоварване на мрежата, тъй като използването на маркер елиминира възможността от сблъсъци.
Недостатъци: Отказ на една работна станция и други проблеми (скъсване на кабела) влияят на работата на цялата мрежа; Сложност на конфигурацията и настройката; Трудности при отстраняване на проблеми;
Автомобилна гума, е общ кабел (наречен шина или backbone), към който са свързани всички работни станции. В краищата на кабела има терминатори за предотвратяване на отразяването на сигнала.
Съобщението, изпратено от работната станция, се разпространява до всички компютри в мрежата. Всяка машина проверява до кого е адресирано съобщението и ако е адресирано до нея, го обработва. За да се изключи едновременното изпращане на данни, се използва или сигнал „носещ“, или един от компютрите е основен и „дава думата“ на другите станции. Предимства: Кратко време за инсталиране на мрежата; Евтини (необходими са по-малко кабелни и мрежови устройства); Лесен за настройка; Повреда на работна станция не засяга работата на мрежата;
Недостатъци Всички проблеми в мрежата, като прекъсване на кабела или повреда на терминатора, напълно разрушават работата на цялата мрежа; Трудно локализиране на повредата; С добавянето на нови работни станции производителността на мрежата намалява.
звезда- основната топология на компютърна мрежа, в която всички компютри в мрежата са свързани към централен възел (обикновено мрежов хъб), образувайки физически сегмент от мрежата. Такъв мрежов сегмент може да функционира или отделно, или като част от сложна мрежова топология (обикновено „дърво“).
Работната станция, към която трябва да се изпратят данни, ги изпраща до хъба, който определя получателя и му предава информацията. В определен момент само една машина в мрежата може да изпраща данни, ако два пакета пристигнат в хъба едновременно, и двата пакета не се получават и подателите ще трябва да изчакат произволен период от време, за да възобновят предаването на данни; .
Предимства: отказът на една работна станция не засяга работата на цялата мрежа като цяло; добра мащабируемост на мрежата; лесно отстраняване на проблеми и прекъсвания на мрежата; висока производителност на мрежата (при правилно проектиране); гъвкави възможности за администриране.
Недостатъци: Отказът на централния хъб ще доведе до неработоспособност на мрежата (или мрежовия сегмент) като цяло; полагането на мрежа често изисква повече кабел, отколкото повечето други топологии; крайният брой работни станции в мрежа (или мрежов сегмент) е ограничен от броя на портовете в централния хъб.
Мрежеста топология(на английски mesh) - свързва всяка работна станция от мрежата с всички други работни станции от същата мрежа. Топологията се отнася за напълно свързани, за разлика от други - частично свързани.
Изпращачът на съобщението се свързва към мрежови възли на свой ред, докато намери този, от който се нуждае, който ще приеме пакетите данни от него.
Сравнение с други топологии
Предимства: надеждност; ако кабелът на компютъра се скъса, остават достатъчно пътища за връзка в мрежата.
Недостатъци: висока цена на монтажа; сложност на настройка и работа;
В кабелните мрежи тази топология се използва рядко, тъй като поради прекомерната консумация на кабел става твърде скъпа. В безжичните технологии обаче мрежите, базирани на мрежова технология, стават все по-често срещани, тъй като разходите за мрежова медия не се увеличават и надеждността на мрежата излиза на преден план.
Решетка- понятие от теорията на организацията на компютърните мрежи. Това е топология, в която възлите образуват правилна многомерна решетка. В този случай всеки ръб на решетката е успореден на своята ос и свързва два съседни възела по тази ос. Едномерната „решетка“ е верига, свързваща два външни възела (които имат само един съсед) чрез множество вътрешни възли (които имат два съседа - отляво и отдясно). Чрез свързване на двата външни възела се получава "пръстенова" топология. Дву- и триизмерните решетки се използват в суперкомпютърната архитектура.
Предимства: висока надеждност. Недостатъци: сложност на изпълнение.
Компютрите действат като физическа среда за предаване на сигнали
Мрежов кабел.Коаксиален– комп. изработен от медна сърцевина, изолация, заобикалящата я медна оплетка и външна обвивка. Може да има допълнителен слой фолио. Тънък коаксиален кабел е гъвкав, приблизително 0,5 см в диаметър, способен да предава сигнали на разстояние до 185 м без забележимо изкривяване. Възможност за предаване на данни със скорост от 10 Mbit/s, позволява внедряване на топология на шина и пръстен. Дебелият коаксиален кабел е с диаметър приблизително 1 cm, медната сърцевина е по-дебела от тази на тънкия. Той предава сигнали на разстояние от 500 м. За да се свърже с него, се използва специално устройство - трансивър, котката е оборудвана със специален конектор. усукана двойка– два изолирани медни проводника, усукани един около друг. Усукването на проводниците ви позволява да се отървете от електрически смущения, предизвикани от съседни двойки и други източници STP (екранирана усукана двойка) и UTP (неекранирана усукана двойка) - позволява ви да предавате сигнал до 100 m : 1) традиционен телефонен кабел за предаване на аналогови сигнали 2) кабел от 4 усукани двойки, способен да предава сигнали със скорост 4 Mbit/s 3) кабел от 4 усукани двойки, способен да предава сигнали със скорост 10 Mbit /s 4) 16 Mbit/s 5) 100-1000 Mbit/s c (Колкото по-висока е категорията на двойката, толкова по-къси са стъпките на усукване). За свързване на усукана двойка към мрежата се използва конектор RJ-45. Използва се в звездна топология. Оптично влакно– данните се предават по оптични влакна под формата на модулирани светлинни импулси. Това е надежден и сигурен метод за предаване, тъй като не се предават електрически сигнали, следователно оптичният кабел не може да бъде отворен и данните да бъдат прихванати. Оптичните линии са предназначени за пренасяне на големи количества данни при високи скорости. Сигналът в тях практически не избледнява и не се изкривява. Състои се от тънък стъклен цилиндър, наречен сърцевина, покрит със слой стъкло (обшивка) с коефициент на изкривяване, различен от този на сърцевината. Понякога оптичното влакно е направено от пластмаса. Всяко оптично влакно предава сигнали само в една посока, така че кабелът се състои от 2 влакна с отделни конектори (за предаване и за приемане). Едномодов и многомодов– за комуникация на къси разстояния, т.к по-лесно е да се инсталира. Оптичното влакно се използва за полагане на информационни магистрали, корпоративни мрежи и за предаване на данни на значителни разстояния. (2 километра в режим на пълен дуплекс през многомодово оптично влакно и до 32 километра в едномодов режим).
Wireless LAN (WLAN) - безжична локална мрежа. Wi-Fi е една от опциите за безжична LAN. Позволява ви да разположите мрежа без полагане на кабели и може да намали разходите за разгръщане и разширяване на мрежата. Стандарти 802.11a/b/g скорости от 11 до 53 Mbps. WiMAX е широколентов радиопротокол (Worldwide Interoperability for Microwave Access), разработен от консорциум (English WiMAX Forum). . За разлика от WiFi мрежите (IEEE 802.11x), където достъпът до точка за достъп се предоставя на клиенти на случаен принцип, в WiMAX на всеки клиент се разпределя ясно регламентиран период от време. Освен това WiMAX поддържа мрежова топология.
Мишка
Клавиатура
Клавиатура – устройство за управление на клавиатура за персонален компютър.Използва се за въвеждане на буквено-цифрови данни, както и за команди за управление. Комбинацията от монитор и клавиатура осигурява най-простия потребителски интерфейс.
Не е необходимо функциите на клавиатурата да се поддържат от специални системни програми (драйвери). Софтуерът, от който се нуждаете, за да започнете работа с вашия компютър, вече е в чипа с памет само за четене (ROM) в основната входно-изходна система, така че компютърът ви реагира на натискане на клавиши веднага щом го включите.
Стандартната клавиатура има повече от 100 клавиша, функционално разпределени в няколко групи.
Група от буквено-цифрови клавиши е предназначена за въвеждане на информация за символи и команди, въведени с букви. Всеки клавиш може да работи в няколко режима (регистри) и съответно да се използва за въвеждане на няколко символа.
Групата функционални клавиши включва дванадесет клавиша, разположени в горната част на клавиатурата. Функциите, присвоени на тези клавиши, зависят от свойствата на конкретната програма, която се изпълнява в момента, а в някои случаи и от свойствата на операционната система. Обща конвенция за повечето програми е, че клавишът F1 извиква системата за помощ, където можете да намерите помощ за действията на други клавиши.
Сервизните ключове се намират до буквено-цифровите групови клавиши. Поради факта, че трябва да се използват често, те имат увеличен размер. Те включват клавишите SHIFT, ENTER, ALT, CTRL, TAB, ESC, BACKSPACE и др.
Две групи клавиши на курсора са разположени вдясно от буквено-цифровия панел.
Групата клавиши на допълнителния панел дублира действието на цифровите и някои символни клавиши на основния панел. Появата на допълнителна клавиатура датира от началото на 80-те години. По това време клавиатурите бяха относително скъпи устройства. Първоначалната цел на допълнителния панел беше да намали износването на основния панел при извършване на парични изчисления и разплащания, както и при контролиране на компютърни игри. В днешно време клавиатурите се класифицират като носими устройства и приспособления с ниска стойност и няма съществена нужда да се предпазват от износване.
Мишка – управляващо устройство от манипулаторен тип. Представлява плоска кутия с два или три бутона. Движението на мишката върху равна повърхност е синхронизирано с движението на графичен обект (показател на мишката) върху екрана на монитора.
За разлика от клавиатурата, мишката не е стандартно управление и персоналният компютър няма специален порт за нея. Няма постоянно специално прекъсване за мишката и основните входни и изходни средства не съдържат софтуер за обработка на прекъсванията на мишката. Поради това мишката не работи в първия момент след включване на компютъра. Изисква поддръжката на специална системна програма - драйвер за мишка. Драйверът на мишката е проектиран да интерпретира сигналите, идващи през порта. В допълнение, той осигурява механизъм за предаване на информация за позицията и състоянието на мишката към операционната система и работещите програми.
Компютърът се управлява чрез движение на мишката по равнината и кратко натискане на десния и левия бутон (щракване). За разлика от клавиатурата, мишката не може да се използва директно за въвеждане на информация за символи - нейният принцип на управление е базиран на събития. Движенията на мишката и щраканията на бутоните на мишката са събития от гледна точка на неговата драйверна програма. Чрез анализиране на тези събития водачът определя кога е настъпило събитието и къде е бил разположен показалецът на екрана в този момент. Тези данни се прехвърлят към приложната програма, с която потребителят работи в момента. Въз основа на тях програмата може да определи командата, която потребителят е имал предвид, и да започне да я изпълнява.
Комбинацията от монитор и мишка осигурява най-модерния тип потребителски интерфейс, наречен графичен. Потребителят наблюдава графични обекти и контроли на екрана. С помощта на мишката той променя свойствата на обектите и активира контролите на компютърната система, а с помощта на монитора получава обратна връзка в графична форма.
Регулируемите параметри на мишката включват: чувствителност (изразява степента на движение на показалеца върху екрана за дадено линейно движение на мишката), функции на десния и левия бутон и чувствителност при двойно щракване (максималният интервал от време, при който две щраквания на бутоните на мишката се считат за едно двойно щракване).
Компютърна мрежа (CN) – набор от компютри и терминали, свързани чрез комуникационни канали в единна система, която отговаря на изискванията за разпределена обработка на данни.
Като цяло под телекомуникационна мрежа (TS ) разбирайте система, състояща се от обекти, които изпълняват функциите на генериране, трансформиране, съхраняване и потребление на продукт, наречени точки (възли) на мрежата, и предавателни линии (комуникации, комуникации, връзки), които прехвърлят продукта между точките.
В зависимост от вида на продукта се разграничават съответно информационни, енергийни, масово-информационни, енергийни и материални мрежи.
Информационна мрежа (ИС)– комуникационна мрежа, в която продуктът от генерирането, обработката, съхраняването и използването на информация е информацията. Традиционно телефонните мрежи се използват за предаване на аудио информация, телевизията се използва за предаване на изображения, а телеграфът (телетайп) се използва за предаване на текст. В момента информационно мрежи с интегрирани услуги,позволяващи предаване на звук, изображение и данни в един комуникационен канал.
Компютърна мрежа (BC)) – информационна мрежа, която включва изчислително оборудване. Компонентите на компютърната мрежа могат да бъдат компютри и периферни устройства, които са източници и приемници на данни, предавани по мрежата.
Самолетите се класифицират според редица характеристики.
1. В зависимост от разстоянието между мрежовите възли, самолетите могат да бъдат разделени на три класа:
· местен(LAN, LAN – локална мрежа) - обхващащи ограничена област (обикновено в рамките на разстоянието на станциите на не повече от няколко десетки или стотици метра една от друга, по-рядко 1...2 km);
· корпоративен (корпоративен мащаб ) – набор от взаимосвързани локални мрежи, покриващи територията, на която се намира едно предприятие или институция в една или повече близки сгради;
· териториален– покриванезначителна географска област; Сред териториалните мрежи могат да се разграничат регионалните мрежи (MAN - Metropolitan Area Network) и глобалните мрежи (WAN - Wide Area Network), които имат съответно регионален или глобален мащаб.
Обменът на информация с помощта на компютърни мрежи се нарича компютърна телекомуникация(CT). Различава се от предаването по пощата, телеграфа или радиото по това, че по време на процеса на предаване информацията се обработва и създава. КТ дава възможност за създаване на информационни системи за колективно ползване, които обменят информация както между няколко компютъра, потребител и отдалечен компютър, така и между потребители чрез компютър.
КТ се прилагав локални компютърни мрежи (LAN) на ниво предприятие, организация, на регионално (териториално) ниво (корпоративни, градски мрежи и др.) и в глобален мащаб на национално и международно ниво.
Компютърните телекомуникации са директни компютърни комуникационни линии, различни комуникационни системи и комуникационно оборудване: телефон, радио, оптично и космическо (сателитно). CT дава възможност за бърз обмен на информация, включително възможност за работа в реално време.
Може да се установи комуникациямежду два автономни компютъра и с отдалечен абонат - друг компютър или факс (модемна връзка). За първия тип комуникация софтуерът поддържа обмен на файлове между компютри чрез кабел през серийни портове. За поддържане на комуникация чрез модем на компютър е необходим по-сложен софтуер, но възможностите на такава комуникация са много по-високи - гласова информация и цифрова информация (ISDN технология) се предават едновременно по една и съща телефонна линия.
Компютър (компютър, информация)мрежите, базирани на CT и компютри с масово разпространение, позволяват на потребителите на компютри, свързани към комуникационни линии и разполагащи с необходимите устройства (модем, факс модем, мрежова карта) и телекомуникационен софтуер за изпращане на съобщения по електронна поща, участие в телеконференции и извършване на банкови и търговски операции, получаване на информация от банки, бази данни и знания и др.
Първоначално CS имаше последователен, пръстен(1970 г.), звездообразна или опорна структура (топология) на абонатните връзки. Например Xerox ETHERNET CS имаше опорна структура с двупосочна комуникационна линия.
Регионална мрежасе формира чрез свързване на локални CS в една мрежа с една или друга топология. От своя страна обединяването на регионалните мрежи дава глобална мрежа. CS връзката се осъществява с помощта на специални устройства, мощни компютри или персонални компютри и сложни технически системи - телефонни мрежи, сателитни и оптични и други комуникационни системи. Идентични мрежи се свързват с помощта на мост - това е най-простата връзка. Мрежовата комуникация, базирана на шлюз, се осъществява, когато е необходимо да се преобразуват адресите на получателите и да се преформатират данните. CS комуникацията чрез ретранслатор реализира натрупване на данни.
Комуникацията между CS и компютъра се осъществява чрез специални и безжични линии. Офиси, хотели, други институции и частни домове са оборудвани с LAN за свързване към глобалната мрежа от всяка стая.
Прехвърлянето на данни към CS се извършва по два метода- комутация на вериги и комутация на пакети. Превключването на каналите се извършва по време на комуникационната сесия (пример - телефонна комуникация). Комуникационната линия остава заета по време на предаването на съобщението. Данните се предават в малки рамки с проверка за грешки във всяка рамка. Има CS с комутация на съобщения, която не блокира целия път на предаване, както при комутацията на веригата, а само частта между най-близките повторители.
Превключването на канали се използва, когато се изисква висока надеждност, висока устойчивост на шум и конфиденциалност на комуникациите (например между правителствени агенции, държавни глави, във военната сфера и др.).
Когато се извърши превключване на пакети, съобщенията се разделят на пакети с фиксирана дължина (128 байта и т.н.), маркирани с адреси на източник и получател и номер на пакета и се изпращат по мрежата като независими съобщения. Пакетите, принадлежащи към различни съобщения, натрупани в буфера на комуникационния възел, се предават към съседния комуникационен възел. На местоназначението интерфейсният процесор комбинира пакетите в едно съобщение и го изпраща на местоназначението.
Методът за превключване на пакети и изпращането им по различни маршрути подобрява надеждността и намалява времето за предаване на съобщението, осигурявайки по-висока пропускателна способност, особено за кратки съобщения, което ефективно поддържа режима на разговор в реално време, който е популярен в съвременния свят.
В началния период на създаването на CoC (70-те години на миналия век) техните различия затрудняваха обединяването в глобални мрежи. Но в резултат на развитието на CS се формира йерархичен подход към организирането на мрежи, въплътен в стандартния комуникационен модел на отворени системи (OSI архитектура) на Международната организация по стандартизация (ISO).
Разделът „Компютърни телекомуникации“ е съсредоточен върху основното ниво, препоръчано от училищната програма, но лесно се развива в един или два избираеми курса („Компютърни мрежи“, „Изграждане на уебсайтове“), когато се включват допълнителни материали и набор от семинари и проекти е разширена. Тези разширения се съдържат в урока „Ставане онлайн“, споменат по-горе.
Компютърни мрежи и телекомуникации
Система за имена на домейни DNS
Съответствието между имената на домейни и IP адресите може да се установи или чрез инструменти на локален хост, или чрез централизирана услуга. В ранните дни на Интернет текстов файл с известното име hosts се създаваше ръчно на всеки хост. Този файл се състоеше от редица редове, всеки от които съдържаше една двойка „IP адрес - име на домейн“, например 102.54.94.97 - rhino.acme.com.
С разрастването на Интернет, файловете с хостове също нараснаха и създаването на мащабируемо решение за разрешаване на имена стана необходимост.
Това решение беше специална услуга - системата за имена на домейни (DNS). DNS е централизирана услуга, базирана на база данни за съпоставяне на име на домейн и IP адрес. DNS услугата работи с помощта на протокол клиент-сървър. Той дефинира DNS сървъри и DNS клиенти. DNS сървърите поддържат разпределена база данни за картографиране, а DNS клиентите се свързват със сървъри с искания за преобразуване на име на домейн в IP адрес.
DNS услугата използва текстови файлове в почти същия формат като файла hosts и тези файлове също се подготвят ръчно от администратора. DNS обаче разчита на йерархия от домейни и всеки DNS сървър съхранява само част от имената на мрежата, а не всички имена, какъвто е случаят с файловете с хостове. Тъй като броят на възлите в мрежата нараства, проблемът с мащабирането се решава чрез създаване на нови домейни и поддомейни на имена и добавяне на нови сървъри към DNS услугата.
Всеки домейн с имена има свой собствен DNS сървър. Този сървър може да съхранява съпоставяния на името на домейна и IP адреса за целия домейн, включително всички негови поддомейни. Това решение обаче се оказва слабо мащабируемо, тъй като при добавяне на нови поддомейни натоварването на този сървър може да надхвърли възможностите му. По-често домейн сървърът съхранява само имена, които завършват на следващото по-ниско ниво в йерархията от името на домейна. (Подобно на директория на файлова система, която съдържа записи за файлове и поддиректории, пряко включени в нея.) Именно с тази организация на DNS услугата натоварването при разрешаване на имена се разпределя повече или по-малко равномерно между всички DNS сървъри в мрежата. Например, в първия случай DNS сървърът на домейна mmt.ru ще съхранява съпоставяния за всички имена, завършващи на mmt.ru: wwwl.zil.mmt.ru, ftp.zil.mmt.ru, mail.mmt.ru , и т.н. Във втория случай този сървър съхранява само съпоставяния на имена като mail.mmt.ru, www.mmt.ru, а всички други съпоставяния трябва да се съхраняват на DNS сървъра на поддомейна zil.
Всеки DNS сървър, в допълнение към таблицата за съпоставяне на имена, съдържа връзки към DNS сървърите на неговите поддомейни. Тези връзки свързват отделни DNS сървъри в една DNS услуга. Връзките са IP адресите на съответните сървъри. За обслужване на основния домейн се разпределят няколко DNS сървъра, които се дублират един друг, чиито IP адреси са широко известни (те могат да бъдат намерени например в InterNIC).
Процедурата за разрешаване на DNS име е в много отношения подобна на процедурата за файловата система, която търси адрес на файл по неговото символно име. Наистина и в двата случая съставното име отразява йерархичната структура на организацията на съответните директории – файлови директории или DNS таблици. Тук домейнът и DNS сървърът на домейна са аналогични на директорията на файловата система. Имената на домейни, подобно на имената на символни файлове, се характеризират с независимост на имената от физическото местоположение.
Процедурата за търсене на адрес на файл по символно име се състои от последователно преглеждане на директории, като се започне от корена. В този случай първо се проверяват кеша и текущата директория. За да определите IP адрес от име на домейн, вие също трябва да прегледате всички DNS сървъри, които обслужват веригата от поддомейни, включени в името на хоста, започвайки с основния домейн. Съществената разлика е, че файловата система се намира на един компютър, а DNS услугата е разпределена по своята същност.
Има две основни схеми за разрешаване на DNS имена. В първия вариант работата по намирането на IP адрес се координира от DNS клиента:
DNS клиентът се свързва с основния DNS сървър с пълно квалифицирано име на домейн;
DNS сървърът отговаря с адреса на следващия DNS сървър, обслужващ домейна от първо ниво, посочен в горната част на заявеното име;
DNS клиентът прави заявка до следващия DNS сървър, който я изпраща до DNS сървъра на желания поддомейн и така нататък, докато бъде намерен DNS сървър, който съхранява картографирането на исканото име към IP адреса. Този сървър дава окончателния отговор на клиента. Този модел на взаимодействие се нарича нерекурсивен или итеративен, когато самият клиент итеративно изпълнява поредица от заявки към различни сървъри за имена. Тъй като тази схема натоварва клиента с доста сложна работа, тя се използва рядко. Втората опция прилага рекурсивна процедура:
DNS клиентът отправя заявки към локалния DNS сървър, тоест сървърът, който обслужва поддомейна, към който принадлежи името на клиента;
Ако локалният DNS сървър знае отговора, той веднага го връща на клиента; това може да съответства на случая, когато исканото име е в същия поддомейн като името на клиента и може също да съответства на случая, когато сървърът вече е научил това съвпадение за друг клиент и го е съхранил в своя кеш;
Ако локалният сървър не знае отговора, тогава той прави итеративни заявки към основния сървър и т.н., по абсолютно същия начин, както направи клиента в първата опция; След като получи отговора, той го предава на клиента, който през цялото това време просто го чакаше от своя локален DNS сървър.
В тази схема клиентът делегира работа на своя сървър, поради което схемата се нарича индиректна или рекурсивна. Почти всички DNS клиенти използват рекурсивна процедура.
TCP/IP стек от протоколи.
TCP/IP стекът, наричан още DoD стек и интернет стек, е един от най-популярните и обещаващи стекове за комуникационни протоколи. Ако в момента той се разпространява предимно в мрежи с UNIX OS, то внедряването му в най-новите версии на мрежови операционни системи за персонални компютри (Windows NT, NetWare) е добра предпоставка за бързо нарастване на броя на инсталациите на TCP/ IP стек.
Стекът е разработен по инициатива на Министерството на отбраната на САЩ (DoD) преди повече от 20 години за свързване на експерименталната мрежа ARPAnet с други сателитни мрежи като набор от общи протоколи за хетерогенни изчислителни среди. Мрежата ARPA подкрепи разработчици и изследователи във военни области. В мрежата ARPA комуникацията между два компютъра се осъществяваше с помощта на интернет протокола (IP), който и до днес е един от основните в TCP/IP стека и фигурира в името на стека.
Университетът Бъркли има голям принос за развитието на TCP/IP стека чрез внедряване на стекови протоколи в своята версия на UNIX OS. Широкото приемане на операционната система UNIX също доведе до широкото приемане на IP и други стекови протоколи. Този стек захранва и Интернет, чиято работна група за интернет инженерство (IETF) има основен принос за разработването на стандарти за стек, публикувани под формата на RFC спецификации.
Тъй като стекът TCP/IP е разработен преди появата на модела за взаимно свързване на отворени системи ISO/OSI, въпреки че има и многостепенна структура, съответствието на нивата на стека TCP/IP с нивата на модела OSI е доста условно .
Най-ниското (ниво IV) - нивото на мрежовите интерфейси - съответства на физическия слой и слоя на връзката за данни на OSI модела. Това ниво в TCP/IP протоколите не е регулирано, но поддържа всички популярни стандарти на физическия слой и слоя за връзка за данни: за локални канали това са Ethernet, Token Ring, FDDI, за глобални канали - собствени протоколи за работа на аналогово набиране- нагоре и наети линии SLIP/PPP, които установяват връзки от точка до точка чрез WAN серийни връзки и WAN протоколи X.25 и ISDN. Разработена е и специална спецификация, която определя използването на ATM технологията като транспорт на ниво връзка за данни.
Следващият слой (слой III) е мрежовият слой, който се занимава с предаването на дейтаграми, използвайки различни локални мрежи, X.25 мрежи, ad hoc линии и т.н. Като основен протокол на мрежовия слой (по отношение на OSI модела) в стека Използва се IP протокол, който първоначално е проектиран като протокол за предаване на пакети в съставни мрежи, състоящи се от голям брой локални мрежи, свързани чрез локални и глобални връзки. Следователно IP протоколът работи добре в мрежи със сложна топология, рационално използвайки наличието на подсистеми в тях и икономично използвайки честотната лента на нискоскоростните комуникационни линии. IP протоколът е дейтаграмен протокол.
Мрежовият слой също така включва всички протоколи, свързани с компилирането и модифицирането на таблици за маршрутизиране, като например протоколите за събиране на информация за маршрутизиране RIP (Интернет протокол за маршрутизиране) и OSPF (Първо отваряне на най-краткия път), както и Протокол за контролни съобщения в Интернет (ICMP) ). Последният протокол е предназначен за обмен на информация за грешки между рутера и шлюза, изходната система и целевата система, тоест за организиране на обратна връзка. Използвайки специални ICMP пакети, се съобщава, че е невъзможно да се достави пакет, че животът или продължителността на сглобяване на пакет от фрагменти е надвишен, аномални стойности на параметрите, промяна в маршрута за препращане и вида на услугата, състоянието на системата и др.
Следващото ниво (ниво II) се нарича основно. Протоколът за контрол на предаването (TCP) и протоколът за потребителска дейтаграма (UDP) работят на този слой. TCP протоколът осигурява стабилна виртуална връзка между процесите на отдалечено приложение. UDP протоколът осигурява предаването на пакети от приложения, използвайки метода на дейтаграмата, тоест без установяване на виртуална връзка, и следователно изисква по-малко разходи от TCP.
Най-високото ниво (ниво I) се нарича приложение. В продължение на много години на използване в мрежите на различни страни и организации TCP/IP стекът е натрупал голям брой протоколи и услуги на ниво приложение. Те включват широко използвани протоколи като протокола за копиране на файлове FTP, протокола за емулация на терминал telnet, пощенския протокол SMTP, използван в електронната поща в Интернет и неговия руски клон RELCOM, хипертекстови услуги за достъп до отдалечена информация, като WWW и много други. Нека разгледаме по-отблизо някои от тях, които са най-тясно свързани с темите на този курс.
Протоколът SNMP (Simple Network Management Protocol) се използва за организиране на управлението на мрежата. Проблемът с управлението тук е разделен на два проблема. Първата задача е свързана с пренос на информация. Протоколите за трансфер на контролна информация определят процедурата за взаимодействие между сървъра и клиентската програма, работеща на хоста на администратора. Те определят форматите на съобщенията, които се обменят между клиенти и сървъри, както и форматите за имена и адреси. Второто предизвикателство е свързано с контролираните данни. Стандартите регулират какви данни трябва да се съхраняват и натрупват в шлюзовете, имената на тези данни и синтаксиса на тези имена. Стандартът SNMP дефинира спецификация за база данни с информация за управление на мрежата. Тази спецификация, известна като база за информация за управление (MIB), дефинира елементите от данни, които хост или шлюз трябва да съхранява, и допустимите операции върху тях.
Протоколът за прехвърляне на файлове FTP (File Transfer Protocol) осъществява отдалечен достъп до файлове. За да осигури надежден трансфер, FTP използва протокола, ориентиран към връзката - TCP - като свой транспорт. В допълнение към протокола за прехвърляне на файлове, FTP предлага и други услуги. Това дава възможност на потребителя да взаимодейства интерактивно с отдалечена машина, например, той може да отпечата съдържанието на нейните директории; FTP позволява на потребителя да посочи типа и формата на данните, които да се съхраняват. И накрая, FTP удостоверява потребителите. Преди достъп до файла, протоколът изисква потребителите да предоставят своето потребителско име и парола.
В TCP/IP стека FTP предлага най-изчерпателния набор от файлови услуги, но е и най-сложният за програмиране. Приложенията, които не изискват всички възможности на FTP, могат да използват друг, по-рентабилен протокол - най-простият протокол за прехвърляне на файлове TFTP (Trivial File Transfer Protocol). Този протокол осъществява само прехвърляне на файлове, а използваният транспорт е по-опростен от TCP протокол без връзка - UDP.
Протоколът telnet осигурява поток от байтове между процесите и между процес и терминал. Най-често този протокол се използва за емулиране на отдалечен компютърен терминал.
BGP протокол
Общата схема на работа на BGP е следната. BGP рутерите на съседни системи, които решат да обменят информация за маршрутизиране, установяват връзки един с друг, използвайки BGP протокола и стават BGP съседи (BGP peers).
След това BGP използва подход, наречен вектор на пътя, който е развитие на подхода на вектора на разстоянието. BGP съседите изпращат (обявяват, рекламират) вектори на пътя един към друг. Векторът на пътя, за разлика от вектора на разстоянието, съдържа не само мрежовия адрес и разстоянието до него, но мрежовия адрес и списък от атрибути (атрибути на пътя), които описват различни характеристики на маршрута от изпращащия рутер до определената мрежа. По-долу, за краткост, ще наричаме набор от данни, състоящ се от мрежов адрес и атрибути на пътя до тази мрежа, маршрут до тази мрежа.
Внедряване на BGP
Двойка BGP съседи установяват връзка помежду си, използвайки TCP протокола, порт 179. Съседите, принадлежащи към различни AS, трябва да бъдат директно достъпни един за друг; за съседи от една и съща AS няма такова ограничение, тъй като вътрешният протокол за маршрутизиране ще осигури наличието на всички необходими маршрути между възлите на една автономна система.
Потокът от информация, обменяна между BGP съседи през TCP, се състои от поредица от BGP съобщения. Максималната дължина на съобщението е 4096 октета, минималната е 19. Има 4 вида съобщения.
Типове BGP съобщения
- OPEN - изпраща се след установяване на TCP връзка. Отговорът на OPEN е съобщение KEEPALIVE, ако другата страна се съгласи да стане BGP съсед; в противен случай се изпраща УВЕДОМИТЕЛНО съобщение с код, обясняващ причината за отказа, и връзката се прекъсва.
- KEEPALIVE - съобщението е предназначено да потвърди съгласието за установяване на съседски отношения, както и да наблюдава активността на отворена връзка: за това BGP съседите обменят KEEPALIVE съобщения на определени интервали от време.
- АКТУАЛИЗАЦИЯ - съобщение е предназначено за обявяване и оттегляне на маршрути. След установяване на връзка съобщенията UPDATE препращат всички маршрути, които рутерът иска да рекламира на своя съсед (пълна актуализация), след което се препращат само данни за добавени или изтрити маршрути, когато станат налични (частична актуализация).
- УВЕДОМЛЕНИЕ - Този тип съобщение се използва за информиране на съседа за причината за затваряне на връзката. След като това съобщение бъде изпратено, BGP връзката се затваря.
BGP формат на съобщение
BGP съобщението се състои от заглавка и тяло. Заглавката е с дължина 19 октета и се състои от следните полета:
· маркер: в съобщението OPEN винаги, а при работа без автентификация - в останалите съобщения, изпълнени с единици. В противен случай съдържа информация за удостоверяване. Свързана функция на маркера е да увеличи надеждността на подчертаването на границата на съобщението в потока от данни.
· дължина на съобщението в октети, включително заглавка.
IGRP протокол
Interior Gateway Routing Protocol (IGRP) е протокол за маршрутизиране, разработен в средата на 80-те години. от Cisco Systems, Inc. Основната цел беше да се осигури оцеляващ протокол за маршрутизиране в рамките на автономна система (AS), която има произволно сложна топология и включва медии с различна честотна лента и характеристики на латентност.
IGRP е протокол за вътрешен маршрутизатор (IGP) с вектор на разстояние. Протоколите за векторно маршрутизиране на разстояние изискват всеки рутер да изпраща цялата или част от своята таблица за маршрутизиране на редовни интервали до всички съседни рутери в съобщения за актуализиране на маршрута. Тъй като информацията за маршрутизиране се разпространява през мрежата, рутерите могат да изчисляват разстоянията до всички възли на взаимосвързаната мрежа.
IGRP използва комбинация (вектор) от показатели. Закъснение в интернет мрежата, честотна лента, надеждност и натоварване - всички тези показатели се вземат предвид като коефициенти при вземане на решение за маршрутизиране. Мрежовите администратори могат да задават коефициенти на тежест за всеки от тези показатели. IGRP предоставя широк диапазон от стойности за своите индикатори.
За да осигури допълнителна гъвкавост, IGRP позволява многопътно маршрутизиране. Дублиращи се линии с една и съща честотна лента могат да пренасят отделен поток от трафик в кръгов режим, с автоматично превключване към втората линия, ако първата линия се провали.
Формат на опаковката
Първото поле на IGRP пакета съдържа номера на версията.
Поле за код на операция (opcode). Това поле показва типа на пакета. Операционен код 1 показва пакет за актуализиране (съдържа заглавка, непосредствено последвана от записи на данни в таблицата за маршрутизиране); равна заявка за 2 пакета (използвана от източника за запитване до таблицата за маршрутизиране от друг рутер.
Поле за издание. Тази стойност на номер на издание се използва, за да позволи на рутерите да избегнат обработката на актуализации, които съдържат информация, която вече са видели.
Следващите три полета показват броя на подмрежите, броя на основните мрежи и броя на външните мрежи в пакета за актуализация.
Поле за контролна сума. Изчисляването на контролната сума позволява на получаващия рутер да провери валидността на входящия пакет.
Характеристики на стабилност
IGRP има редица функции, предназначени да подобрят неговата стабилност. Те включват:
Временните задържания на промените се използват, за да се предотврати неправомерното възстановяване на маршрут, който може да е повреден, от редовни коригиращи съобщения. Периодът на запазване на промяната обикновено се изчислява като по-дълъг от периода от време, необходим за регулиране на цялата мрежа, за да поеме всяка промяна в маршрута.
Разделени хоризонти Концепцията за разделени хоризонти произтича от факта, че никога не е полезно да се изпраща информация за маршрут обратно в посоката, от която идва. Правилото за разделен хоризонт помага за предотвратяване на зациклянето на маршрута.
Корекциите за отмяна на маршрута са предназначени да се борят с по-големите цикли на маршрута. Увеличаването на стойностите на показателите за маршрутизиране обикновено показва цикли на маршрутизиране. В този случай се изпращат корекции за анулиране, за да се премахне този маршрут и да се постави в състояние на задържане.
IGRP предоставя редица таймери и променливи, съдържащи времеви интервали. Това включва
- таймер за корекция (определя колко често трябва да се изпращат съобщения за корекция на маршрута),
- таймер за мъртъв маршрут, определя колко дълго рутерът трябва да чака, ако няма съобщения за актуализиране на определен маршрут, преди да обяви този маршрут мъртъв
- промяна на периода на съхранение
- таймер за заспиване. указва колко време трябва да мине, преди даден рутер да бъде изключен от таблицата за маршрутизиране.
Протоколите на мрежовия слой се изпълняват като правило под формата на софтуерни модули и се изпълняват на крайни компютърни възли, наречени хостове, както и на междинни възли - рутери, наречени шлюзове. Функциите на рутерите могат да се изпълняват както от специализирани устройства, така и от универсални.
Концепция за работа в мрежа
Основната идея за въвеждане на мрежовия слой е следната. Мрежата обикновено се разглежда като съвкупност от няколко мрежи и се нарича съставна мрежа или интермрежа (интернет или интернет). Мрежите, които са част от съставна мрежа, се наричат подмрежи (подмрежа), съставни мрежи или просто мрежи (фиг. 5.1). Подмрежите са свързани една с друга чрез рутери. Компонентите на съставната мрежа могат да бъдат както локални, така и глобални мрежи. Вътрешната структура на всяка мрежа не е показана на фигурата, защото не е от значение при разглеждането на мрежовия протокол. Всички възли в една и съща подмрежа взаимодействат, използвайки една и съща технология. По този начин комбинираната мрежа, показана на фигурата, включва няколко мрежи с различни технологии: локални мрежи Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring, FDDI и глобални frame relay мрежи, X.25, ISDN.Всяка от тези технологии е достатъчна, за да организира взаимодействието на всички възли в своята подмрежа, но не е в състояние да изгради информационна връзка между произволно избрани възли, принадлежащи към различни подмрежи, например между възел A и възел B на фиг. 5.1. Следователно, за да се организира взаимодействие между всяка произволна двойка възли на тази „голяма“ съставна мрежа, са необходими допълнителни средства. Такива инструменти се предоставят от мрежовия слой.
Мрежовият слой действа като координатор, организирайки работата на всички подмрежи, които лежат по пътя на пакета през съставната мрежа. За да премести данни в подмрежи, мрежовият слой се обръща към технологиите, използвани в тези подмрежи.
Въпреки че много локални мрежови технологии (Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet и др.)използвайте една и съща система за адресиране на възли, базирана на MAC адреси, има много технологии (X.25, ATM, frame relay),в които се използват други схеми за адресиране. Адресите, присвоени на възлите в съответствие с подмрежовите технологии, се наричат локални. За да може мрежовият слой да изпълни задачата си, той се нуждае от собствена система за адресиране, независима от методите за адресиране на възли в отделни подмрежи, което би позволило на мрежовия слой универсално и недвусмислено да идентифицира всеки възел в съставна мрежа.
Естествен начин за формиране на мрежов адрес е уникалното номериране на всички подмрежи на съставна мрежа и номерирането на всички възли във всяка подмрежа. Така мрежовият адрес е двойка: номер на мрежа (подмрежа) и номер на хост.
Номерът на възела може да бъде или локалният адрес на този възел (тази схема е приета в IPX/SPX стека),или някакво число, несвързано с местната технология, което уникално идентифицира възел в дадена подмрежа. В първия случай мрежовият адрес става зависим от локалните технологии, което ограничава използването му. Например IPX/SPX мрежовите адреси са проектирани да работят в съставни мрежи, които свързват мрежи, които използват само MAC адреси или адреси с подобен формат. Вторият подход е по-универсален; той е типичен за TCP/IP стека. И в двата случая всеки възел на съставната мрежа има наред с локалния си адрес още един - универсален мрежов адрес.
Данните, които пристигат на мрежовия слой и трябва да бъдат предадени през съставната мрежа, се предоставят със заглавка на мрежовия слой. Данните заедно със заглавката образуват пакет. Заглавието на пакета на мрежовия слой има унифициран формат, който е независим от форматите на рамката на слоя на връзката на онези мрежи, които може да са част от мрежата, и носи, заедно с друга служебна информация, данни за номера на мрежата, към която е този пакет предназначени. Мрежовият слой определя маршрута и премества пакета между подмрежите.
Когато пакет се предава от една подмрежа към друга, пакетът на мрежовия слой, капсулиран в пристигащия кадър на връзката на първата подмрежа, се премахва от заглавките на този кадър и се заобикаля от заглавките на кадъра на слоя на връзката на следващата подмрежа. Информацията, на базата на която се извършва тази замяна, е служебните полета на пакета на мрежовия слой. Полето за адрес на местоназначение на новата рамка указва локалния адрес на следващия рутер.
Ethernet хъбове
В Ethernet технологията устройствата, които комбинират няколко физически сегмента от коаксиален кабел в една споделена среда, се използват от дълго време и се наричат „ретранслатори“ поради основната им функция - повтаряне на всичките им портове на сигналите, получени на входа на едно от пристанищата. В коаксиалните кабелни мрежи двупортовите повторители, свързващи само два кабелни сегмента, са често срещани, така че терминът хъб обикновено не се прилага към тях.
С появата на спецификацията lOBase-T за кабели с усукана двойка повторителят стана неразделна част от Ethernet мрежата, тъй като без него комуникацията можеше да се организира само между два мрежови възела. Многопортовите Ethernet повторители на усукана двойка започнаха да се наричат концентратори или хъбове, тъй като връзките между голям брой мрежови възли всъщност бяха концентрирани в едно устройство. Един Ethernet хъб обикновено има между 8 и 72 порта, като по-голямата част от портовете са предназначени за свързване на кабели с усукана двойка. На фиг. Фигура 2 показва типичен Ethernet хъб, проектиран да формира малки сегменти от споделена медия. Разполага с 16 lOBase-T порта с RJ-45 конектори, както и един AUI порт за свързване на външен трансивър.
Обикновено към този порт е свързан трансивър, работещ с коаксиален или оптичен кабел. С помощта на този приемо-предавател хъбът е свързан към опорен кабел, свързващ няколко хъба един с друг или по този начин свързващ станция на повече от 100 м от хъба.
Ориз. 15. Ethernet хъб.
За да свържете технологичните хъбове lOBase-T един към друг в йерархична система, не е необходим коаксиален или оптичен кабел, можете да използвате същите портове като за свързване на крайни станции, при едно обстоятелство. Факт е, че обикновеният RJ-45 порт, предназначен за свързване на мрежов адаптер, наречен MDI-X (кръстосан MDI), има обърнат контакт на конектора, така че мрежовият адаптер може да бъде свързан към хъб с помощта на стандартен свързващ кабел, който не пресечете щифтовете.
Ако свързвате концентратори чрез стандартен MDI-X порт, трябва да използвате нестандартен кабел с кръстосани двойки. Поради това някои производители предоставят на хъба специален MDI порт, който не пресича двойки. По този начин два хъба могат да бъдат свързани с помощта на обикновен некръстосан кабел, ако това се направи през MDI-X порта на единия хъб и MDI порта на втория. По-често, отколкото не, един порт на хъб може да действа както като MDI-X порт, така и като MDI порт, в зависимост от позицията на превключвателя с бутони.
Многопортовият Ethernet ретранслатор хъб може да се разглежда по различен начин, когато се използва правилото за 4 хъба. В повечето модели всички портове са свързани към един повторител и когато сигнал преминава между два повторителя, модулът въвежда само едно забавяне. Следователно, такъв хъб трябва да се счита за един повторител с ограниченията, наложени от правилото за 4-хъб. Но има и други модели повторители, в които няколко порта имат собствен повторител.
В този случай всеки блок за повторение трябва да се счита за отделен повторител и да се брои отделно в правилото за 4-хъб.
Някои разлики могат да бъдат демонстрирани от модели на концентратори, работещи на едномодов оптичен кабел. Обхватът на кабелен сегмент, поддържан от FDDI хъб на такъв кабел, може да варира значително в зависимост от мощността на лазерния излъчвател - от 10 до 40 км.
Въпреки това, ако съществуващите разлики в изпълнението на основната функция на хъбовете не са толкова големи, то те са далеч надвишени от дисперсията във възможностите на хъбовете да реализират допълнителни функции. Деактивиране на портове.
Много полезна при работа с мрежа е способността на хъб да деактивира неправилно функциониращи портове, като по този начин изолира останалата част от мрежата от проблеми, които възникват в възела. Тази функция се нарича автоматично разделяне. За FDDI концентратора тази функция е основната за много ситуации на грешка, както е дефинирана в протокола. В същото време за Ethernet хъб или Token Ring функцията за автоматично сегментиране за много ситуации не е задължителна, тъй като стандартът не описва реакцията на хъба в тази ситуация. Основната причина за изключване на порта в стандартите Ethernet и Fast Ethernet е невъзможността да се отговори на импулсната последователност за тест на връзката, изпратена до всички портове на всеки 16 ms. В този случай повреденият порт се поставя в състояние "забранено", но тестовите импулси на връзката ще продължат да се изпращат към порта, така че когато устройството бъде възстановено, работата с него ще продължи автоматично.
Нека да разгледаме ситуациите, в които Ethernet и Fast Ethernet хъбове извършват изключване на порт:
o Грешки на ниво рамка. Ако интензитетът на кадрите с грешки, преминаващи през порта, надвиши определен праг, портът се изключва и след това, ако няма грешки за определено време, се включва отново. Такива грешки могат да бъдат: неправилна контролна сума, неправилна дължина на рамката (повече от 1518 байта или по-малко от 64 байта), неформатиран хедър на рамката.
o Множество сблъсъци. Ако хъбът открие, че източникът на сблъсъка е един и същ порт 60 пъти подред, тогава портът е деактивиран. След известно време портът ще бъде активиран отново.
o Продължително предаване (джаббер). Подобно на мрежовия адаптер, хъбът контролира времето, необходимо на един кадър да премине през порт. Ако това време надвишава времето за предаване на кадър с максимална дължина 3 пъти, портът се дезактивира.
Поддръжка на излишни връзки
Тъй като използването на излишни връзки в хъбове е дефинирано само в стандарта FDDI, за други стандарти разработчиците на хъбове поддържат тази функция, като използват техните собствени решения. Например, Ethernet/Fast Ethernet хъбовете могат да образуват само йерархични връзки без цикли. Следователно връзките за архивиране трябва винаги да свързват забранени портове, за да не нарушават логиката на мрежата.
Обикновено, когато конфигурира хъб, администраторът трябва да определи кои портове са основни и кои по отношение на тях са резервни (Фигура 16). Ако по каквато и да е причина портът се повреди (механизмът за автоматично сегментиране се задейства), хъбът прави своя резервен порт активен.
Ориз. 16.
Ориз. 16. Излишни връзки между Ethernet хъбове.
Когато разглеждаме някои модели хъбове, възниква въпросът - защо този модел има толкова голям брой портове, например 192 или 240? Има ли смисъл да се разделя среда от 10 или 16 Mbps между толкова много станции? Може би преди десет до петнадесет години отговорът в някои случаи можеше да е бил положителен, например за онези мрежи, в които компютрите са използвали мрежата само за изпращане на малки имейл съобщения или за пренаписване на малък текстов файл.
Днес са останали много малко такива мрежи и дори 5 компютъра могат напълно да заредят Ethernet или Token Ring сегмент, а в някои случаи и Fast Ethernet сегмент. Защо тогава се нуждаете от хъб с голям брой портове, ако те са практически невъзможни за използване поради ограничения на честотната лента на станция? Отговорът е, че такива хъбове имат множество несвързани вътрешни шини, които са проектирани да създават множество споделени медии.
Например главината, показана на фиг. 17, има три вътрешни Ethernet шини. Ако, например, такъв хъб има 72 порта, тогава всеки от тези портове може да бъде свързан с всяка от трите вътрешни шини. На фигурата първите два компютъра са свързани към Ethernet шина 3, а третият и четвъртият компютър са свързани към Ethernet шина 1. Първите два компютъра образуват един споделен сегмент, а третият и четвъртият компютър образуват друг споделен сегмент.
Ориз. 17. Многосегментна главина.
Компютрите, свързани към различни сегменти, не могат да комуникират помежду си чрез хъб, тъй като шините вътре в хъба не са свързани по никакъв начин. Многосегментните хъбове са необходими за създаване на споделени сегменти, чийто състав може лесно да се променя. Повечето многосегментни хъбове, като System 5000 на Nortel Networks или PortSwitch Hub на 3Com, ви позволяват да извършите операцията по свързване на порт към една от вътрешните шини по чисто софтуерен начин, като например чрез локална конфигурация през конзолния порт.
В резултат на това мрежовият администратор може да свърже потребителски компютри към всякакви портове на концентратора и след това да използва програмата за конфигуриране на концентратора, за да управлява състава на всеки сегмент. Ако сегмент 1 се претовари утре, неговите компютри могат да бъдат разпределени между останалите сегменти на хъба.
Способността на многосегментния хъб да променя програмно портовите връзки към вътрешните шини се нарича конфигурационно превключване.
ВНИМАНИЕ!
Превключването на конфигурацията няма нищо общо с превключването на кадри, което се извършва от мостове и комутатори. Многосегментните хъбове са програмируемият гръбнак на големи мрежи. За свързване на сегменти помежду си са необходими друг тип устройства - мостове/суичове или рутери. Такова шлюзово устройство трябва да се свърже към множество портове на многосегментен хъб, свързан към различни вътрешни шини, и да прехвърля рамки или пакети между сегментите по същия начин, както ако бяха формирани от отделни хъбови устройства.
За големи мрежи многосегментният хъб играе ролята на интелигентен крос-свързващ шкаф, който прави нова връзка не чрез механично преместване на щепсела на кабела към нов порт, а чрез софтуерна промяна на вътрешната конфигурация на устройството. Управление на хъба чрез SNMP протокол.
Както можете да видите от описанията на допълнителни функции, много от тях изискват конфигурация на хъба. Тази конфигурация може да се извърши локално чрез интерфейса RS-232C, който е наличен във всеки хъб, който има контролен блок. В допълнение към конфигурирането на голяма мрежа, функцията за наблюдение на състоянието на хъба е много полезна: работи ли и в какво състояние са портовете му?
Концепцията за компютърни мрежи; локални и глобални мрежи; мрежови топологии; мрежови операционни системи.
Цел на лекцията:
- изучават хардуер и софтуер на локални и глобални мрежи.
Появата на персоналните компютри изисква нов подход към организирането на система за обработка на данни и към създаването на нови информационни технологии. Имаше нужда от преход от използването на отделни компютри в централизирани системи за обработка на данни към дадени на разпределена обработкаnykh V компютърна мрежа. абонатимрежите могат да бъдат отделни компютри, компютърни комплекси, терминали, индустриални роботи, машини с цифрово управление и др. В зависимост от териториалното разположение на абонатите компютърните мрежи се делят на глобален, регионаленИ местен. Комбинацията от глобални, регионални и локални компютърни мрежи ви позволява да създавате многодомни йерархии, предоставящи мощни средства за обработка на огромни информационни масиви и достъп до неограничени информационни ресурси.
Като цяло компютърната мрежа е представена от набор от три подсистеми, вложени една в друга: мрежи от работни станции, мрежа от сървъри И основна мрежа за данни.
Основните изисквания, определящи архитектурата на компютърните мрежи са следните: откритост, оцеляване, адаптивност, безопасностинформация . Тези изисквания се осигуряват от модулна организация на управлението на процесите в мрежата, реализирана по многостепенна схема. Броят на нивата и разпределението на функциите между тях значително влияе върху сложността на софтуера на включените в мрежата компютри и ефективността на мрежата. Няма официална процедура за избор на броя нива.
Приема се като референтен модел седем нивасхема: ниво 1 - физически,ниво 2 - канал, uниво 3 - мрежа,ниво 4 – транспорт, 5 - сесиен, 6 - Представител, 7 - приложено. Нива 1-3 организират основната мрежа за данни като система, която осигурява надежден трансфер на данни между мрежовите абонати. На ниво 5, на база заявки на процес, се създават портове за приемане и предаване на съобщения и се организират връзки - логически канали.
Регламентиран е редът за осъществяване на връзки в мрежата протоколи.
Основните принципи на организиране на компютърна мрежа определят основните й характеристики: оперативни способности, производителност, време за доставка на съобщениетои цената на предоставените услуги.
Информационни системи, изградени на осн местен компютърни мрежи, осигуряват решения на следните задачи: съхранение на данни, обработка на данни, организиране на потребителски достъп до данни, прехвърляне на данни и резултатите от тяхната обработка на потребителите.
Компютърните мрежи реализират разпределена обработка на данни. Тук обработката на данни се разпределя между два обекта: клиентИ сървър. Сървърът осигурява съхранение на публични данни и организира достъпа до тези данни. По време на обработката на данни клиентът генерира заявка към сървъра за извършване на сложни процедури. Сървърът изпълнява заявката и изпраща резултатите на клиента. Този тип модел на компютърна мрежа се нарича архиклиент-сървър текстури.
Друг модел на компютърна мрежа е файлов сървър, който стартира операционната система и контролира потока от данни, предавани по мрежата. Отделно работни станции и всички споделени периферни устройства (принтери, скенери, модеми и т.н.) са свързани към файловия сървър. Всяка работна станция работи със собствена дискова операционна система, но за разлика от самостоятелния персонален компютър, тя съдържа мрежова интерфейсна карта и е физически свързана с кабели към файловия сървър. Работната станция стартира мрежова обвивка,което ви позволява да използвате файлове и програми, съхранени на файловия сървър, толкова лесно, колкото тези, разположени на собствените му дискове. За да включите работна станция в мрежата, черупката мрежова операционна системасе зарежда в началото на операционната система на компютъра. Обвивката запазва повечето от командите и функциите на операционната система и добавя повече функционалност към локалната система, което я прави по-гъвкава.
Въз основа на разпределението на функциите локалните компютърни мрежи се разделят на peer-to-peerИ двурангов(йерархични мрежи или мрежи със специален сървър). В peer-to-peer мрежа компютърът действа едновременно като клиент и сървър. Peer-to-peer споделянето на ресурси е доста приемливо за малки офиси с 5-10 потребители, комбинирайки ги в работна група. Двуранговата мрежа е организирана на базата на сървър, на който се регистрират потребителите на мрежата. За съвременните компютърни мрежи е типично смесенмрежа, свързваща работни станции и сървъри, като част от работните станции образуват peer-to-peer мрежи, а другата част принадлежи към двустранни мрежи.
Извиква се геометричната диаграма на свързване (физическа конфигурация на свързване) на мрежови възли мрежова топология. Има голям брой опции за мрежова топология, като основните са автомобилна гума, пръстен, звезда. Локалната мрежа може да използва една от изброените топологии. Това зависи от броя на комбинираните компютри, относителното им местоположение и други условия.
Проблеми с топологията на шината възникват в следните случаи: когато има прекъсване във всяка точка на шината; когато мрежовият адаптер на един от компютрите се повреди и сигналите с шум се предават към шината; ако трябва да свържете нов компютър към мрежата. Недостатъците на пръстеновидната организация са прекъсвания навсякъде в пръстена, спиращи работата на цялата мрежа; зависимостта на времето за предаване на съобщението от времето на последователна работа на всеки възел, разположен между подателя и получателя; възможността за неволно изкривяване на информацията поради преминаването на данни през всеки възел. Комбинацията от базови топологии (хибридни) осигурява широк набор от решения, които акумулират предимствата и недостатъците на основните.
Различните мрежи имат различни процедури, които описват как да получите достъп до мрежови канали ( протоколи за пренос на данни). Най-често срещаните специфични реализации на методите за достъп са: Ethernet, ArcnetИ Токен- Пръстен.
Метод за достъп Ethernet, разработен от компанията Xeroxпрез 1975 г., е най-популярен, защото осигурява висока скорост на предаване на данни и не изключва възможността за едновременно предаване на съобщения от две или повече станции. Този метод за достъп използва топология „обща шина“.
Метод за достъп Arcnetразработен от компанията DatapointCorp. стана широко разпространена поради факта, че оборудването Arcnetпо-евтино от оборудването Ethernetили Токен- Пръстен. Arcnetизползвани в локални мрежи със звездна топология.
Метод за достъп Токен- Пръстене разработен от компанията IBMи е предназначен за топология на пръстеновидна мрежа.
В допълнение към проблемите за създаване на локални компютърни мрежи, съществува и проблемът за разширяване (сливане) на компютърни мрежи. Компютърна мрежа, създадена на определен етап от развитието на информационната система, може с течение на времето да престане да отговаря на нуждите на всички потребители. В същото време физическите свойства на сигналите, каналите за предаване на данни и конструктивните характеристики на мрежовите компоненти налагат строги ограничения върху броя на възлите и геометричните размери на мрежата. Следните устройства се използват за свързване на локални мрежи: повторител, мост, рутер,Шлюз.
Големите локални мрежи се обединяват в глобални. Функционирането на глобалните мрежи се поддържа от контролни центрове (специални компютри), които служат само за административни цели, водят записи, предоставят на потребителите информация относно мрежовите ресурси и проверяват работата на мрежата. Потребителите комуникират с други абонати на мрежата чрез специален комуникационен софтуер. В момента се счита за най-голямата глобална мрежа, обхващаща почти всички страни по света интернет.
интернетосигурява обмен на информация между всички компютри, които са част от мрежата, свързани с него, и предоставя на разположение на своите потребители много различни ресурси. Видът на компютъра и операционната система, която използва, нямат значение.
За да може информацията да се прехвърля между компютрите, независимо от използваните комуникационни линии, вида на компютъра и софтуера, специаленпротоколи за пренос на данни. Те работят на принципа на разделяне на данните на блокове с определен размер (пакети), които последователно се изпращат до получателя. Има два основни протокола, използвани в Интернет : мрежов протокол IPИ Протокол за управление на предаването TCP. Тъй като тези протоколи са свързани помежду си, обикновено говорим за протокола TCP/ IP.
Основни клетки интернетса локални мрежи. Ако е свързана някаква локална мрежа интернет, тогава всяка работна станция в тази мрежа също може да се свърже към интернет. Компютри, които са независимо свързани към интернет, са наречени хост компютри.
Всеки компютър, свързан към мрежата, има свой собствен адрес. Има специални изисквания за адресите на станциите. Адресът трябва да е във формат, позволяващ автоматична обработка и да съдържа информация за неговия собственик. За целта за всеки компютър се задават два адреса: дигитален IP- адресИ адрес на домейн. Първият от тях е по-разбираем за компютър, вторият - за човек. И двата адреса са еднакви.
За да се опрости комуникацията между абонатите на мрежата, цялото й адресно пространство е разделено на отделни области - домейни, които са в адресната система интернетса представени от географски региони и имат име от две букви. Има домейни, разделени по тематичен критерий и с трибуквено съкратено име. Името на компютър включва най-малко две нива на домейни, които са разделени едно от друго с точка. Домейнът от първо ниво е посочен вдясно, а поддомейните на общия домейн са посочени вляво.
За обработка на пътеки за търсене в домейни има специални сървъри за имена.
Използването на интернет технологии не е задължително да се прилага в рамките на световната информационна мрежа. Технологиите, използвани в глобалната мрежа, са подходящи и за създаване на мощни корпоративни информационни системи и системи за осигуряване на колективна работа ( IntraNet).
Компоненти (протоколи, програми, сървърни компютри), събрани заедно, за да предоставят една от услугите интернет, са наречени услуги(услуги, услуги) мрежа. Една от най-важните услуги е електронна поща. Локалните имейл системи се характеризират с поверителност, ниска цена и висока функционалност. Има два основни типа локални системи: централизирансистеми за баняИ LAN базирани системи. Има много налични софтуерни пакети за електронна поща. Те включват MicrosoftOutlookЕкспрес, Microsoftпоща, NovellГрупамъдъри други. Възможностите за имейл могат да се използват за: интернет. В този случай се използва адресна система, базирана на адреса на домейна на свързания компютър интернет.
Допълнителна информация по темата можете да получите от.
