Управление потоком предполагает согласование пропускной способности

2.         Управление потоком предполагает согласование пропускной способности.

Коммутационное устройство (КУ) может рассматриваться как коммутатор, если это канальный уровень, или маршрутизатор на сетевом уровне. Если все передаваемые пакеты идут на один порт, то может произойти превышение пропускной способности, образуется так называемая «пробка». Данная ситуация разрешима. В этом случае на КУ включается буфер, и пакеты, которые не могут быть переданы, встают в очередь (по принципу FIFO: «последним вошел, последним вышел»). Однако физической памяти может не хватить, и данные могут быть потеряны и уничтожены. В этой ситуации КУ обмениваются специальными пакетами с сообщениями «готов/не готов» (RDY/NRDY), поэтому главный КУ посылает другим машинам сигнал «не готов». Последние перестают передавать данные, а главный обрабатывает очередь. В этом случае порт закрыт, но данные идут. В результате может произойти блокировка значительной части сети.

Локальные сети

СК – сетевая карта

Через среду передачи можно осуществить прямой доступ к различным ЭВМ.

Коллизия – это столкновение двух передач. Локальные сети различают по способу организации доступа:

1)         «доступ разрешен всем»: используется механизм разрешения коллизий (сеть Ethernet)

2)         сеть с маркерным доступом, не допускает возникновения коллизий.

Соединение компьютеров между собой производится с помощью кабелей различных типов (коаксиального, витой пары, оптоволоконного). Важнейшей характеристикой локальных сетей является скорость передачи информации по сети. Общая схема соединения компьютеров в сети называется топологией сети.

Топологии могут быть различны:

Шинные (линейные, bus)

Кольцевые (петлевые, ring)

Радиальные (звездообразные, star)

Распределенные радиальные (сотовые, cellular)

Иерархические (древовидные, hierarchy)

Полносвязные (сетка, mesh)

Смешанные (гибридные)

Сети с шинной топологией используют линейный моноканал передачи данных, к которому все узлы подсоединены через интерфейсные платы посредством относительно коротких соединительных линий. Данные от передающего узла сети распространяются по шине в обе стороны. Промежуточные узлы не ретранслируют поступающих сообщений, информация поступает на все узлы, но принимает сообщения только тот, кому оно адресовано. Шинная топология – одна из самых простых. Такую сеть легко наращивать и конфигурировать, а также адаптировать к различным системам. Она устойчива к возможным неисправностям отдельных узлов.

В сети с кольцевой топологией (например, Token Ring) все узлы соединены в единую замкнутую петлю каналами связи. Выход одного узла сети соединяется со входом другого. Информация по кольцу передается от узла к узлу, и каждый узел ретранслирует посланное сообщение. В каждом узле имеется своя интерфейсная и приемо-передающая аппаратура, позволяющая управлять прохождением данных в сети. Передача данных по кольцу с целью упрощения приемо-передающей аппаратуры выполняется только в одном направлении. Принимающий узел распознает и получает только адресованные ему сообщения.

Основа последовательной сети с радиальной топологией составляет сервер, к которому подсоединяются рабочие станции, каждая по своей линии связи. Вся информация передается через центральный узел, который ретранслирует, переключает и маршрутизирует информационные потоки в сети. Используются и широковещательные радиальные сети с пассивным центром, в которых вместо центрального сервера устанавливается КУ (обычно концентратор, hub), обеспечивающее подключение одного передающего канала сразу ко всем остальным. Помимо концентратора существуют и другие КУ.

Репитор (усилитель), работающий на физическом уровне и используемый при передаче на очень большие расстояния. Максимум можно объединить 4 сектора, т.е. последовательно подключить только 3 репитора.

Если в одной сети работают более 20-ти станций, используется мост – устройство, которое работает на физическом и канальном уровнях. Станциям мосты не видны. Цель моста – локализовать трафик внутри каждого сегмента сети. Мост запоминает MAC станции и в каком она сегменте, и далее работает как фильтр. Широковещательный пакет пропускается мостом и доставляется всем станциям.

Для организации доступа к среде используется протокол MAC: все станции все время принимают информацию, циркулирующую в этой линии. Если станция хочет передать, она «ждет молчания». Если хотят передать сразу несколько станций, то каждая из них замолкает на случайное время.

Структура передаваемого пакета

MAC1 – адрес приемника

MAC2 – адрес станции-передатчика

PAD – дополнитель (используется, если длина информационного поля меньше 64 байт, т.е. PAD+Инф.поле >=64, в fast Ethernet до 400 байт)

Управление – это некоторая комбинация: либо длина следующего поля, либо тип информации следующего поля.

Коммутируемый Ethernet

Это дальнейшее развитие моста. Идея состоит в том, чтобы повысить пропускную способность сети за счет установления нескольких независимых соединений.

В каждом порту принимаемые сигналы буферизируются. Коммутационная матрица может объединить 2 любых порта. ЦП анализирует адреса буферизированных пакетов, запоминает их и устанавливает соответствие между адресами пакетов и номерами портов. В дальнейшем ЦП знает, какой порт к какой машине принадлежит. Следовательно, несколько пар портов могут работать одновременно, что повышает пропускную способность системы, работа по разным портам может осуществляться на разной скорости.

Сеть с маркерным доступом (Token Ring)

Пакеты имеют добавок – маркер – это байт со следующей структурой:

Маркер генерирует специальное устройство – контроллер. ММ – это тип, который указывает на то, идет или не идет за маркером пакет (если пустой→в кольце ничего не передается). Кадр – это MAC получателя. Станция, получив маркер, смотрит, следует ли за ним пакет: если пакета нет, то она пропускает маркер через себя или отправляет свой пакет. Если же за ним следует пакет, она проверяет кадр: если пакет направлен к ней, то она его читает, а тип маркера устанавливается в пустой. Если станция получила пустой маркер и хочет отправить пакет, она изменяет тип маркера и прицепляет кадр. R и X – это указания приоритета, который исключает монополизацию одной станцией кольца. R может изменяться только контроллером домена. В соответствии с этим приоритетом станции разбиваются на 8 групп. X – это приоритет, который станция устанавливает сама, если ее приоритет выше уже записанного. При полном прохождении кольца в X записывается R. Таким образом, в сети никогда не передаются одновременно 2 пакета.

Интернет

Интернет – это механизм межсетевого взаимодействия, позволяющий различным локальным сетям работать друг с другом.

Первая версия Интернет (Arpanet) была изобретена в 1969г. по заказу министерства обороны США с целью разработать технологию передачи по сети, устойчивую к ядерному удару.

Интернет – это собирательное название множества сетей из разных стран мира, которые построены на различном технологическом оборудовании, администрируются различными лицами, но все они отвечают определенным правилам. Они включают:

1)         набор протоколов (TCP/IP - протоколы), стек которых состоит из трех частей:

- IP (сетевой протокол, определяющий правила передачи информации по сети)

- TCP (управление передачи: протокол транспортного и сеансового уровней)

- HTTP, FTP (решение прикладных задач)

2) IP-адресация, предполагающая, что любая машина в Интернет имеет свой уникальный номер

3) Клиент-серверная организация работы приложений. Все услуги, оказываемые Интернет, стандартизированы. Каждая услуга оказывается двумя программами. Серверная – хранит и обрабатывает информацию. Машины-серверы всегда подключены к сети Интернет. Абонентские программы включают упрощенную функцию (схему) приема и представления информации.

4) свободный обмен информацией.

Организация Интернет

Юридическое лицо, оказывающее доступ к Интернету, - это ISP (Internet Service Provider).Провайдеры работают от территории. Существует несколько уровней провайдеров. Провайдеры 1-го уровня обращаются в организацию Internic, которая распределяет IP-адреса. Провайдеры 1-го уровня обслуживают провайдеров 2-го уровня (обслуживают регион), которые арендуют канал, покупают IP-адреса и распространяют их провайдерам 3-го уровня. Это, как правило, частные лица и организации.

IP-адресация

Различают 2 вида IP-адресов:

1) временный IP-адрес: при входе в сеть пользователю выделяется определенный IP-адрес, который закрепляется за ним на время его нахождения в сети. После выхода этого пользователя он может быть предоставлен другому пользователю;

2)         постоянный IP-адрес.

IP-адрес – это двоичное 32-разрядное число (4 байта). Каждый байт представляет собой отдельное число 0..255.

Различают 2 модели адресации: классовую и бесклассовую.

Классовая модель.

Классы сетей: A, B, C - адрес указывает на два параметра: номер сети и номер машины в сети.

Класс A

Старший разряд равен нулю. Следующие 7 разрядов определяют номер сети, остальные – номер станции.

Количество сетей =

Количество машин =

Класс B

Первые 2 бита – 1,0. Номер сети занимает 14 разрядов (6+8=14). Адрес станции – 16 битов.

Количество сетей =

Количество машин =

Класс C

Первые 3 бита – 1,1,0. Номер сети занимает 21 бит (5+8+8=21). Адрес станции – 8 битов.

Количество сетей =

Количество машин =

Применяется мнемоническая форма IP-адреса, удобная для человека. При этом используется доменное имя. Выделяют несколько уровней доменов.

1-й и 2-й уровни распределяет Internic, последующие – провайдер. Домены 1-го уровня имеют фиксированное имя. Оно определяется двумя способами:

1) по генетическому происхождению (в зависимости от типа пользователя):

com – коммерческая организация

org – общественная организация

gov – правительственная организация

edu – учебное заведение

mil – военная организация

net – класс «связисты»

3)         по географическому принципу

ru – Россия

de - Германия

uk – Украина

Для преобразования IP в доменное имя в каждой сети создается сервер DNS (Domain Name System) - таблицы перевода имени домена в адрес. Каждая машина знает, каким DNS она обслуживается. Если наш запрос неизвестен DNS, он перенаправляется другим DNS. В процессе поиска все участники запоминают IP и домен в соответствии с запросом.

Бесклассовая модель. Классовая модель нерационально использует адреса. Поэтому при адресации машин используются 2 параметра: IP-адрес и маска.

Маска – это 32-разрядное число, некоторый код, в котором единицы указывают на данные о номере сети, нули – номера машин внутри сети.

В каждой сети обязательно должно прописываться:

IP и маска

Шлюз – адрес машины локальной сети, работающей наружу

Адрес DNS-сервера

Маршрутизация

Для маршрутизации используется IP-протокол. Каждый IP-пакет снабжается IP-заголовком (стандартный размер 20 байт – пять 32-разрядных слов или 20 байт+опции-дополнительное расширение).

IP-заголовок обязательно содержит:

1)         номер версии IP-протокола (1 байт);

2)         время жизни пакета (TTL)

TTL измеряется в HOPах – это прохождение одного маршрутизатора.

3)         два IP-адреса: приемника и источника (без маски)

4)         управление фрагментированием – признак, выполнено фрагментирование или нет; если выполнено, то указывается последний фрагмент в пакете.

Маршрутизация бывает прямая и косвенная. Прямая выполняется внутри локальной сети: источник сообщений непосредственно передает напрямую пакет получателю. Косвенная маршрутизация применяется, когда приемник и получатель находятся в разных локальных сетях, т.е. нужно воспользоваться хотя бы одним посредником (маршрутизатором). Для этого в каждой локальной сети существует шлюз, имеющий номер сетевой карты или MAC-адрес, или IP-адрес. Используется протокол ARP, который позволяет по IP-адресу узнать МАС-адрес получателя. Машина-источник посылает ARP-запрос, который имеет следующую структуру:

FFF – ARP-запрос принимается всеми машинами

Все машины сравнивают IP получателя со своим. При совпадении получатель посылает «эхо» со своим МАС-адресом. Если никто не ответил, пакет посылается в шлюз, который работает как маршрутизатор, используя косвенную маршрутизацию. Она предполагает использование маршрутных таблиц, где содержатся: IP получателя, следующий маршрутизатор, номер порта, метрика (число НОРов для достижения искомого адреса). Таблицы бывают статические (в небольших сетях с 2-3 маршрутизаторами, прописываются вручную) и динамические (позволяют маршрутизаторам самим составлять таблицы). Периодически каждый маршрутизатор обменивается своим маршрутными таблицами с изменениями в них с дмаршрутизаторами-соседями. При получении нескольких путей выбирается кратчайший (используется метрика).

Приложение

Рис.1 – Главная страница

Рис.2 – Одна из страниц учебника.