Устройства объединения. Какое оборудование необходимо для создания локальной сети

I. Мост – устройство, объединяющее две идентичные сети простой конфигурации, использующие одинаковые методы передачи данных в пределах ограниченного пространства.

Мост может соединять сети разных топологий, но работающие под управлением однотипных сетевых операционных систем.

II. Маршрутизатор (роутер) – устройство, соединяющее сети разного типа, но использующие одну операционную систему. Он зависит от протоколов обмена данными и устанавливают соединение на 4-м транспортном уровне, при этом 5, 6, 7-й уровни должны быть одинаковыми.

С помощью адреса сети и адреса узла роутер однозначно определяет любую станцию сети. Он направляет потоки сообщений по свободным каналам.

На основании протоколов маршрутизаторы обмениваются информацией о топологии сети, а затем анализируют полученные сведения, определяя наилучшие маршруты.

III. Шлюз – устройство, позволяющее организовать обмен данными между различными сетями, использующими разные протоколы взаимодействия.

Шлюз выполняет преобразование между двумя протоколами для всех 7 уровней взаимодействия и позволяет подключить локальную сеть к глобальной сети.

Мосты, маршрутизаторы и шлюзы выполняются в виде плат, которые устанавливаются в компьютерах.

16.0. Глобальная сеть Internet

Internet – это сеть, объединяющая отдельные сети. 1983 год рождение Internet дата стандартизация протокола связи TCP/IP, лежащего в основе всемирной сети.

Internet – некое информационное пространство.

Эта сеть обеспечивает обмен информацией между всеми компьютерами, подключенными к ней. Основные ячейки Internet – это ЛВС. Internet создает пути соединения для группы компьютеров. Компьютер, самостоятельно подключенный к Internet называется хост-компьютером (host – хозяин).

Особенности Internet : объединяя различные сети, не создаёт при этом никакой иерархии. Все компьютеры, подключенные к сети Internet равноправны.

16.1. Схема подключения локальной сети к Internet

Internet самостоятельно осуществляет передачу данных. К адресам станций предъявляются специальные требования. Адрес должен иметь формат, позволяющий вести его обработку автоматически, и должен нести информацию о своём владельце.

Адрес содержит полную информацию, необходимую для идентификации компьютера. Для каждого компьютера устанавливаются две формы записи адреса:

· Цифровой IP-адрес (Internetwork Protocol – межсетевой протокол) – удобен для обработки на компьютере;

· Доменный адрес – для восприятия пользователем.

Существует определённое правило для установления границы между этими адресами.

Ц и ф р о в о й а д р е с имеет длину 32 бита и разделяется на 4 блока по 8 бит, которые записываются в десятичном виде. Например, 192.45.9.200.

Сетевой IP-адрес состоит из двух частей: адреса сети и адреса компьютера – хоста в этой сети. Благодаря такой структуре IP-адреса, компьютеры в разных сетях могут иметь одинаковые адреса.

IP-адреса подразделяются на классы A, B, C и выделяются в зависимости от количества локальных сетей и компьютеров в них. Три класса IP-адресов определяют размер локальной сети.

В зависимости от класса 32-битный адрес по-разному разбивается на 8-битные составляющие. При этом первые 3 бита указывают на соответствующий класс.

До 128 ЛС >16 млн компьютеров

> 2 млн. ЛС 254 компьютера

IP-адрес используется для указания отправителя и получателя. Но клиенту нет необходимости запоминать сетевой адрес, поскольку в сети используют доменные имена.

192 45 9 200

1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0

192.45 – Адрес сети; 9 – адрес подсети; 200 – адрес компьютера в подсети.

1 байт содержит до 256 значений, то с помощью 4 байтов можно выразить более 4 миллиардов IP-адресов.

Цифровой адрес содержит полную информацию, необходимую для идентификации компьютера. Для пользователя цифровой адрес неудобен, плохо запоминается и несет мало смысловой информации. В этой связи была изобретена доменная система имен компьютеров, представленных в Internet.

Д о м е н н о е и м я состоит из нескольких слов или сокращений, разделенных точками, например it.mtuci.ru. Доменное имя имеет иерархическую структуру и читается в обратном порядке: вначале идёт имя компьютера, затем имя сети, в которой он находится.

Адрес пользователя состоит из двух частей: идентификатора пользователя и названия домена, разделенных символом @ (этт).

Объединение локальных вычислительных сетей. Внешние средства передачи данных

Для объединения различных ЛВС в одну необходимо, во-первых, наличие физической связи между ними, а во-вторых, наличие условий для обмена информацией между ними (общий протокол).

Связанные ЛВС можно представлять в виде различных уровней, связанных общими протоколами. Самые нижний уровень составляют отдельные ЛВС со своими рабочими станциями и файловыми серверами. Общий протокол связывает нижние слои с помощью специальных устройств связи, которые не изменяют структуры локальных вычислительных сетей, а служат исключительно для передачи информации между ними.

Если устройства связи соединяют территориально удаленные ЛВС, то для создания физических каналов связи приходится пользоваться услугами и оборудованием телефонных компаний. Оказывается, что выбор коммуникационного оборудования и его производителей определяется федеральными или региональными правилами в зависимости от территориального расположения ЛВС. Например, компания SNET, по крайней мере до 1994 года предлагала для связи только каналы типа T1 и SMDS, но не предоставляла АТМ или Frame Relay. Аналогично, между двумя ЛВС, находящимися в штате Коннектикут, только компания SNET предоставляет для связи частные телефонные каналы. Такого рода ограничения могут сильно влиять на то, как вы будете устанавливать связи между вашими ЛВС.

Работа по соединению двух ЛВС будет проще, если они имеют одинаковые топологии и одинаковые сетевые операционные системы. Если это не так, то вам придется заняться поиском систем, которые специализируются на соединении ЛВС с нужными топологиями или такими сетевыми ОС. Осуществлять связь между ЛВС всегда проще, если они удовлетворяют широко распространенным стандартам и протоколам. Если ваша организация имеет несовместимые ЛВС, то вам придется либо отказаться от связи вообще, либо заменить аппаратные и программные средства одной из них.

Для администрирования в глобальных вычислительных сетях можно применять те же методы, что и в составляющих их ЛВС, но с учетом различия в топологиях и протоколах. Кроме того в ГВС приходится управлять несколькими новыми устройствами, предназначенными для коммуникаций. Неоднородные компьютерные сети содержат несколько сетевых сегментов, которые отличаются по топологии, протоколам или сетевым ОС. Например, компьютерная сеть может содержать сегмент из ПК, работающих в Ethernet или Token Ring, сегмент из рабочих станций UNIX, использующих TCP/IP, и сегмент из больших ЭВМ на базе IBM SNA (System Network Architecture – Архитектура сетевых систем). Объединяют воедино неоднородную связанную компьютерную сеть мосты, маршрутизаторы и шлюзы. С административной точки зрения представляется разумным для каждого удаленного объекта иметь собственного администратора ЛВС. Если же две ЛВС, объединенные в ГВС, расположены в одном здании (или, возможно, через улицу), то вам не понадобится дополнительный сетевой администратор. В этом случае набора переносных инструментов, таких как диагностические дискеты, загрузочные дискеты, кабельные тестеры, отвертки и, возможно, анализатор протоколов, может оказаться вполне достаточным.

Для администрирования удаленной ЛВС из центрального пункта можно использовать программные продукты для дистанционного доступа или дистанционного управления . Кроме того, некоторые версии программных продуктов для управления ЛВС, также подходят для использования в ГВС.

Большие сети, соединяющие множество ЛВС в глобальную вычислительную сеть, содержат дополнительные компоненты, которые могут вызывать сетевые проблемы и сбои. Так как эти приборы находятся в местах с разными типами сетевого трафика, то при плохом функционировании они могут вызывать значительные проблемы. Такие сложные элементы, как маршрутизаторы, гибридные маршрутизаторы и шлюзы, вызывают конфигурационные ошибки, которые трудно. Для локализации проблемы нужно прежде всего определить, работают ли узлы плохо только с одной стороны устройств или с обеих. Если это так, то можно начинать поиск неисправности именно с этого устройства. Полезно также вспомнить о последних произведенных измерениях в сети и об их возможных побочных эффектах.

ДРУГОЙ ИСТОЧНИК. ТОТ ЖЕ ВОПРОС.

ОБЪЕДИНЕНИЕ ЛВС

Причины объединения ЛВС

Созданная на определенном этапе развития системы ЛВС с течением времени перестает удовлетворять потребности всех пользователей, и тогда встает проблема расширения ее функциональных возможностей. Может возникнуть необходимость объединения внутри фирмы различных ЛВС, появившихся в различных ее отделах и филиалах в разное время, хотя бы для организации обмена данными с другими системами. Проблема расширения конфигурации сети может быть решена как в пределах ограниченного пространства, так и с выходом во внешнюю среду.

Стремление получить выход на определенные информационные ресурсы может потребовать подключения ЛВС к сетям более высокого уровня.

В самом простом варианте объединение ЛВС необходимо для расширения сети в целом, но технические возможности существующей сети исчерпаны, новых абонентов подключить к ней нельзя. Можно только создать еще одну ЛВС и объединить ее с уже существующей, воспользовавшись одним из ниже перечисленных способов.

Способы объединения ЛВС

Мост . Самый простой вариант объединения ЛВС - объединение одинаковых сетей в пределах ограниченного пространства. Физическая передающая среда накладывает ограничения на длину сетевого кабеля. В пределах допустимой длины строится отрезок сети - сетевой сегмент. Для объединения сетевых сегментов используются мосты.

Мост - устройство, соединяющее две сети, использующие одинаковые методы передачи данных.

Сети, которые объединяет моет, должны иметь одинаковые сетевые уровни модели взаимодействия открытых систем, нижние уровни могут иметь некоторые отличия.

Для сети персональных компьютеров мост - отдельная ЭВМ со специальным программным обеспечением и дополнительной аппаратурой. Мост может соединять сети разных топологий, но работающие под управлением однотипных сетевых операционных систем.

Мосты могут быть локальными и удаленными.

· Локальные мосты соединяют сети, расположенные на ограниченной территории в пределах уже существующей системы.

· Удаленные мосты соединяют сети, разнесенные территориально, с использованием внешних каналов связи и модемов.

Локальные мосты, в свою очередь, разделяются на внутренние и внешние.

· Внутренние мосты обычно располагаются на одной из ЭВМ данной сети и совмещают функцию моста с функцией абонентской ЭВМ, Расширение функций осуществляется путем установки дополнительной сетевой платы.

· Внешние мосты предусматривают использование для выполнения своих функций отдельной ЭВМ со специальным программным обеспечением.

Маршрутизатор (роутер). Сеть сложной конфигурации, представляющая собой соединение нескольких сетей, нуждается в специальном устройстве. Задача этого устройства - отправить сообщение адресату в нужную сеть. Называется такое устройство маршрутизamором.

Маршрутизатор, или роутер, - устройство, соединяющее сети разного типа, но использующее одну операционную систему.

Маршрутизатор выполняет свои функции на сетевом уровне, поэтому он зависит от протоколов обмена данными, но не зависит от типа сети. С помощью двух адресов - адреса сети и адреса узла маршрутизатор однозначно выбирает определенную станцию сети.

Пример 6.7. Необходимо установить связь с абонентом телефонной сети, находящимся в другом городе. Сначала набирается адрес телефонной сети этого города - код города. Затем - адрес узла этой сети - телефонный номер абонента. Функции маршрутизатора выполняет аппаратура АТС.

Маршрутизатор также может выбрать наилучший путь для передачи сообщения абоненту сети, фильтрует информацию, проходящую через него, направляя в одну из сетей только ту информацию, которая ей адресована.

Кроме того, маршрутизатор обеспечивает балансировку нагрузки в сети, перенаправляя потоки сообщений по свободным каналам связи.

Шлюз. Для объединения ЛВС совершенно различных типов, работающих по существенно отличающимся друг от друга протоколам, предусмотрены специальные устройства - шлюзы.

Шлюз - устройство, позволяющее организовать обмен данными между двумя сетями, использующими различные протоколы взаимодействия.

Шлюз осуществляет свои функции на уровнях выше сетевого. Он не зависит от используемой передающей среды, но зависит от используемых протоколов обмена данными. Обычно шлюз выполняет преобразование между двумя протоколами.

С помощью шлюзов можно подключить локальную вычислительную сеть к главному компьютеру, а также локальную сеть подключить к глобальной.

Пример 6.8. Необходимо объединить локальные сети, находящиеся в разных городах. Эту задачу можно решить с помощью глобальной сети передачи данных. Такой сетью является сеть коммутации пакетов на базе протокола Х.25. С помощью шлюза локальная вычислительная сеть подключается к сети Х.25. Шлюз выполняет необходимые преобразования протоколов и обеспечивает обмен данными между сетями.

Мосты, маршрутизаторы и даже шлюзы конструктивно выполняются в виде плат, которые устанавливаются в компьютерах. Функции свои они могут выполнять как в режиме полного выделения функций, так и в режиме совмещения их с функциями рабочей станции вычислительной сети.

Объединение сетей с помощью мостов, коммутаторов и маршрутизаторов

Устройства объединения сетей обеспечивают связь между сегментами локальных сетей, отдельными ЛВС и подсетями любого уровня. Эти устройства в самом общем виде могут быть отнесены к определенным уровням эталонной модели взаимодействия открытых систем.

Соотношение между функциями этих устройств и уровнями модели OSI показано на рисунке 31.

Рисунок 31 - Соответствие функций коммуникационного оборудования модели OSI

Существуют следующие классы устройств для объединения сегментов и сетей. Повторитель, который регенерирует сигналы, за счет чего позволяет увеличивать длину сети, работает на физическом уровне.

Сетевой адаптер также работает на физическом и отчасти на канальном уровнях. К физическому уровню относится та часть функций сетевого адаптера, которая связана с приемом и передачей сигналов по линии связи, а получение доступа к разделяемой среде передачи, распознавание МАС-адреса компьютера - это уже функция канального уровня.

Мосты (bridges) и коммутаторы (switches) объединяют сети на канальном уровне и используют функциональные возможности физического уровня. Мосты выполняются на основе компьютера, оснащенного соответствующим ПО. Отличие коммутаторов от мостов в том, что они реализуют свои функции аппаратными средствами и поэтому обладают значительно более высоким быстродействием;

Для мостов сеть представляется набором МАС-адресов устройств. Они извлекают эти адреса из заголовков, добавленных к пакетам на канальном уровне, и используют их во время обработки пакетов для принятия решения о том, на какой порт отправить тот или иной пакет. Мосты не имеют доступа к информации об адресах сетей, относящейся к более высокому уровню. Поэтому они ограничены в принятии решений о возможных путях или маршрутах перемещения пакетов по сети.

Маршрутизаторы работают на сетевом уровне модели OSI. Для маршрутизаторов сеть - это набор сетевых адресов устройств и множество сетевых путей. Маршрутизаторы анализируют все возможные пути между любыми двумя узлами сети и выбирают самый короткий из них.

На рисунке 32 показан еще один тип коммуникационных устройств -шлюз, который может работать на любом уровне модели OSI. Шлюз (gateway) -это устройство, выполняющее трансляцию протоколов. Шлюз размещается между взаимодействующими сетями и служит посредником, переводящим сообщения, поступающие из одной сети, в формат другой сети. Шлюз может быть реализован как чисто программными средствами, установленными на обычном компьютере, так и на базе специализированного компьютера.

Фрагмент вычислительной сети (рисунок 32) включает основные типы коммуникационного оборудования, для образования локальных сетей и соединения их через глобальные связи друг с другом.

Рисунок 32 - Фрагмент сети

Для подключения локальных сетей к глобальным связям используются специальные выходы (WAN-порты) мостов и маршрутизаторов, а также аппаратура передачи данных по длинным линиям - модемы (при работе по аналоговым линиям) или же устройства подключения к цифровым каналам (TA - терминальные адаптеры сетей ISDN, устройства обслуживания цифровых выделенных каналов типа CSU/DSU и т.п.).

Существуют следующие классы устройств для объединения сегментов ЛВС и сетей (см. табл. 1.1):

повторители (repeaters) объединяют сети на физическом уровне;

мосты (bridges) и коммутаторы (switches) объединяют сети на канальном уровне и используют функциональные возможности физического уровня. Мосты выполняются на основе компьютера, оснащенного соответствующим ПО. Отличие коммутаторов от мостов в том, что они реализуют свои функции аппаратными средствами и поэтому обладают значительно более высоким быстродействием;

маршрутизаторы (routers) объединяют сети на сетевом уровне и используют функциональные возможности уровней 1 и 2;

шлюзы, или межсетевые интерфейсы (gateways), объединяют сети на прикладном уровне и используют функциональные возможности всех нижележащих уровней.

1.6. Требования к качеству услуг и производительности вычислительных сетей

1.6.1. Критерии оценки качества обслуживания

Основное требование – это обеспечение всем пользователям доступа к разделяемым ресурсам сети с заданным качеством обслуживания (QoS – Quality of Service). Основными критериями оценки качества обслуживания являются производительность , надежность и безопасность . В качестве показателей производительности используются время реакции, пропускная способность и задержка передачи.

Время реакции – это интервал времени между возникновением запроса пользователя к сетевой службе и получением ответа. Время реакции зависит от загруженности сегментов среды передачи и активного сетевого оборудования (коммутаторов, маршрутизаторов, серверов).

Пропускная способность – это объем данных, передаваемых в единицу времени (бит/с, пакетов/с). Пропускная способность составного пути в сети определяется самым медленным элементом (как правило, это маршрутизатор).

Задержка передачи – это интервал времени между моментом поступления пакета на вход сетевого устройства и моментом появления его на выходе устройства.

Подробные сведения о показателях качества обслуживания и методах расчета параметров сети приведены в разделе 8. В данном разделе рассмотрим методику приближенного расчета параметров сети для диалогового режима.

1.6.2. Расчет параметров сети для диалогового режима

Для анализа диалогового режима работы сети используем модель замкнутой сети массового обслуживания (ЗСеМО) . Данные графиков использования приложений различными типами пользователей и данные о числе пользователей позволяют определить графики загрузки серверов в виде числа пользователей использующих сервер на каждом интервале.

Рассмотрим решение задачи для диалогового режима работы локальной вычислительной системы (см. рис. 1.7) со следующими параметрами:

время реакции диалогового абонента (время обдумывания) 1/;

время решения задания (время ответа на запрос с терминала) не должно превышать T доп для 90 % заданий;

число пользователей n .

Вэтой модели постоянно циркулируютn заявок (транзактов).

Требуется найти:

значение параметров сети массового обслуживания и , при которых t  T доп для 90 % диалоговых заявок, т.е. P{ t  10 c } = 0.9 ;

по найденным  и  вычислить системные и сетевые характеристики СеМО;

определить подходящий тип вычислительной системы и ее показатели производительности, обеспечивающие требуемое время ответа на запрос с терминала.

Для решения задачи используется приближенный метод, основанный на декомпозиции вычислительной системы на подсистему обработки и терминальную подсистему (и их «независимом» рассмотрении) с последующим балансом потоков в этих подсистемах. Тогда для отыскания неизвестных  и  (для экспоненциальных потоков требований и обслуживания) можно составить систему уравнений:

, (1.1)

. (1.2)

Из первого уравнения  -  = - ln(1-P ) / T доп . Подставив  -  в уравнение, получим:

(1.3)

причем
, где– интенсивность запросов, приходящаяся на одного пользователя. Тогда можно определить требуемую производительность вычислительной системы (сеть и серверы) =  - ln(1-P ) / T доп , коэффициент загрузки системы  =  /, а также среднее время задержки запроса на сервере.

1 дейтаграмма – пакет, передаваемый через сеть независимо от других пакетов

2 хост (англ. host) – компьютер, постоянно подключенный к сети

3 Этот интерфейс известен как последовательный порт. Позднее проявились другие стандарты асинхронной передачи. В настоящее время RS-232-C заменен современным стандартом RS-232-D.

4 SDLC – Synchronous Data Link Control, LAPB – Link Access Protocol-Balanced, HDLC – High-Level Data Link Control.

5 Значение термина «синхронность» для синхронных и асинхронных линий отличается от его значения для сетей SONET и SDH.

Способы объединения ЛВС

Мост - устройство, соединяющее две сети, использующие одинаковые методы передачи данных.

Мосты могут быть локальными и удаленными.

Локальные мосты соединяют сети, расположенные на ограниченной территории в пределах уже существующей системы.

Удаленные мосты соединяют сети, разнесенные территориально, с использованием внешних каналов связи и модемов.

Локальные мосты, в свою очередь, разделяются на внутренние и внешние.

Внутренние мосты обычно располагаются на одной из ЭВМ данной сети и совмещают функцию моста с функцией абонентской ЭВМ, Расширение функций осуществляется путем установки дополнительной сетевой платы.

Внешние мосты предусматривают использование для выполнения своих функций отдельной ЭВМ со специальным программным обеспечением.

Маршрутизатор, или роутер , - устройство, соединяющее сети разного типа, но использующее одну операционную систему.

Шлюз - устройство, позволяющее организовать обмен данными между двумя сетями, использующими различные протоколы взаимодействия.









Теория Техническая база информационной технологии Компьютерные сети 6.4. Глобальная сеть INTERNET