- •Содержание
- •Введение
- •1 Общие сведения о вычислительных сетях
- •1.1 Назначение вычислительных сетей
- •1.2 Архитектура "клиент-сервер"
- •1.3 Классификация вычислительных сетей
- •1.3.1 Локальные вычислительные сети
- •1.3.2 Сети отделов, кампусов, корпоративные сети
- •1.4 Сетевые топологии и методы доступа к среде передачи данных
- •1.4.1 Шинная топология
- •1.4.2 Звездообразная топология
- •1.4.3 Кольцевая топология
- •1.4.4 Смешанные топологии
- •1.5 Основные типы кабельных сред передачи данных
- •1.5.1 Коаксиальный кабель
- •1.5.2 Витая пара
- •1.5.3 Оптоволоконный кабель
- •1.6 Контрольные вопросы
- •1.7 Тесты
- •2 Взаимодействие открытых систем
- •2.1 Эталонная модель osi
- •2.2 Характеристика стеков коммуникационных протоколов
- •2.2.1 Стек osi
- •2.2.2 Стек tcp/ip
- •2.2.3 Стек ipx/spx
- •2.3 Контрольные вопросы
- •2.4 Тесты
- •3 Объединение сетей с помощью мостов, коммутаторов и маршрутизаторов
- •3.1 Устройства объединения сетей
- •3.2 Физическая структуризация локальной сети. Повторители и концентраторы
- •3.3 Логическая структуризация сети. Мосты и коммутаторы
- •3.3.1 Как работает коммутатор
- •3.4 Маршрутизаторы
- •3.4.1 Примеры маршрутизации
- •3.5 Контрольные вопросы
- •3.6 Тесты
- •1) Какие устройства объединяют сети на физическом уровне?
- •2) Какие устройства объединяют сети на канальном уровне?
- •А) маршрутизатор; б) повторитель; в) коммутатор;
- •4 Базовые технологии локальных сетей
- •4.1 Технология Ethernet
- •4.1.1 Метод доступа csma/cd
- •4.1.2 Спецификации физической среды Ethernet
- •4.1.3 Стандарт 10Base-5
- •4.1.4 Стандарт 10Base-2
- •4.1.5 Стандарт 10Base-t
- •4.1.6 Оптоволоконный Ethernet
- •4.1.7 Домен коллизий
- •4.2 Технология Token Ring
- •4.2.1 Маркерный метод доступа к разделяемой среде
- •4.2.2 Физический уровень технологии Token Ring
- •4.3 Технология fddi
- •4.3.1 Особенности метода доступа fddi
- •4.3.2 Сравнение fddi с технологиями Ethernet и Token Ring
- •4.4 Контрольные вопросы
- •4.5 Тесты
- •5 Основы tcp/ip
- •5.1 Классификация протоколов
- •5.2 Сетевые протоколы
- •5.2.1 Протокол ip
- •5.2.3 Протокол icmp
- •5.3 Транспортные протоколы
- •5.3.1 Протокол управления передачей tcp
- •5.3.2 Протокол дейтаграмм пользователя udp
- •5.4 Связь протоколов сетевого и транспортного уровней
- •5.4.1 Структура связей протокольных модулей
- •5.5 Контрольные вопросы
- •5.6 Тесты
- •6 Информационные сервисы Internet
- •6.1 История развития сети Internet
- •6.2 Основные инструменты Internet
- •6.3 Система доменных имен
- •6.3.1 Принципы организации dns
- •6.3.2 Регистрация доменных имен
- •6.3.3 Механизм поиска ip-адреса
- •6.4 Электронная почта в Internet
- •6.4.1 Протокол smtp
- •6.4.2 Протокол рор
- •6.4.4 Формат представления почтовых сообщений mime
- •6.5 Удаленный доступ к ресурсам сети. Протокол Telnet
- •6.6 Служба архивов ftp
- •6.6.1 Протокол ftp
- •6.7 Универсальный идентификатор ресурсов uri
- •6.7.1 Схемы адресации ресурсов Internet
- •6.8 Служба www
- •6.8.1 Схема работы www сервера
- •6.8.2 Архитектура построения системы
- •6.9 Протокол обмена гипертекстовой информацией
- •6.10 Язык гипертекстовой разметки html
- •6.11 Контрольные вопросы
- •6.12 Тесты
- •Заключение
- •Список использованных источников
- •Приложение а (справочное)
3.3 Логическая структуризация сети. Мосты и коммутаторы
Несмотря на появление новых дополнительных возможностей, основной функцией концентраторов остается передача пакетов по общей разделяемой среде. Коллективное использование многими компьютерами общей кабельной системы в режиме разделения времени приводит к существенному снижению производительности сети при интенсивном трафике. Общая среда перестает справляться с потоком передаваемых кадров и в сети возникает очередь компьютеров, ожидающих доступа.
Поэтому сети, построенные на основе концентраторов, не могут расширяться в требуемых пределах - при определенном количестве компьютеров в сети или при появлении новых приложений всегда происходит насыщение передающей среды, и задержки в ее работе становятся недопустимыми. Эта проблема может быть решена путем логической структуризации сети с помощью мостов, коммутаторов и маршрутизаторов.
Мосты имеют много отличий от повторителей. Повторители передают все пакеты, а мосты - только те, которые нужно. Если пакет не нужно передавать в другой сегмент, он фильтруется. Для мостов существуют многочисленные алгоритмы (правила) передачи и фильтрации пакетов - минимальным требованием является фильтрация пакетов по адресу получателя.
Другим важным отличием мостов от повторителей является то, что сегменты, подключенные к повторителю, образуют одну разделяемую среду, а сегменты, подключенные к каждому порту моста образуют свою среду с полосой 10 Мбит/с.
П ри использовании моста пользователи одного сегмента разделяют полосу, а пользователи разных сегментов - используют независимые среды. Следовательно, мост обеспечивает преимущества как с точки зрения расширения сети, так и обеспечения большей полосы для каждого пользователя (рисунок 34).
Рисунок 34 - Мост
Мосты выполняют несложные функции: анализируют поступающие фреймы и, базируясь на информации, содержащейся во фреймах, принимают решения об их пересылке к месту назначения.
Поскольку мосты функционируют на канальном уровне, они могут быстро продвигать трафик, представляющий любой протокол сетевого уровня, не проверяя информацию высших уровней. Это свойство прозрачности мостов для протоколов верхних уровней позволяет, например, продвигать трафик протоколов Apple Talk, DECnet, ТСР/IР, XNS и других между двумя и более сетями и является основным преимуществом использования мостов для создания объединенных сетей.
Таким образом, использование мостов имеет ряд преимуществ:
мосты увеличивают число связанных сетью устройств и эффективную длину ЛВС, позволяя подключать дополнительные отдаленные станции и сетевые сегменты;
разделяя крупные сети на автономные блоки, мосты уменьшают трафик в отдельных сегментах и создают преграду для распространения некоторых потенциально опасных для сети неисправностей.
Можно выделить два основных типа мостов:
локальные мосты обеспечивают прямое соединение множества сегментов ЛВС, находящихся на одной территории;
дистанционные мосты соединяют множество сегментов ЛВС на различных территориях, обычно через телекоммуникационные линии.
М ост (bridge), а также его быстродействующий функциональный аналог - коммутатор (switching hub), делит общую среду передачи данных на логические сегменты. Логический сегмент образуется путем объединения нескольких физических сегментов (отрезков кабеля) с помощью одного или нескольких концентраторов. Каждый логический сегмент подключается к отдельному порту моста/коммутатора (рисунок 35). При поступлении кадра на какой-либо из портов мост/коммутатор повторяет этот кадр, но не на всех портах, как это делает концентратор, а только на том порту, к которому подключен сегмент, содержащий компьютер-адресат.
Рисунок 35 - Разделение сети на логические сегменты
Разница между мостом и коммутатором состоит в том, что мост в каждый момент времени может осуществлять передачу кадров только между одной парой портов, а коммутатор одновременно поддерживает потоки данных между всеми своими портами. Другими словами, мост передает кадры последовательно, а коммутатор параллельно. (Для упрощения изложения далее в этом разделе будет использоваться термин "коммутатор" для обозначения этих обеих разновидностей устройств, поскольку все сказанное ниже в равной степени относится и к мостам, и к коммутаторам.) Следует отметить, что в последнее время локальные мосты полностью вытеснены коммутаторами. Мосты используются только для связи локальных сетей с глобальными, то есть как средства удаленного доступа, поскольку в этом случае необходимость в параллельной передаче между несколькими парами портов просто не возникает.
При работе коммутатора среда передачи данных каждого логического сегмента остается общей только для тех компьютеров, которые подключены к этому сегменту непосредственно. Коммутатор осуществляет связь сред передачи данных различных логических сегментов. Он передает кадры между логическими сегментами только при необходимости, то есть только тогда, когда взаимодействующие компьютеры находятся в разных сегментах. Деление сети на логические сегменты улучшает производительность сети, если в сети имеются группы компьютеров, преимущественно обменивающиеся информацией между собой.
Коммутаторы принимают решение о том, на какой порт нужно передать кадр, анализируя адрес назначения, помещенный в кадре, а также на основании информации о принадлежности того или иного компьютера определенному сегменту, подключенному к одному из портов коммутатора, то есть на основании информации о конфигурации сети. Для того, чтобы собрать и обработать информацию о конфигурации подключенных к нему сегментов, коммутатор должен пройти стадию "обучения", то есть самостоятельно проделать некоторую предварительную работу по изучению проходящего через него трафика. Определение принадлежности компьютеров сегментам возможно за счет наличия в кадре не только адреса назначения, но и адреса источника, сгенерировавшего пакет. Используя информацию об адресе источника, коммутатор устанавливает соответствие между номерами портов и адресами компьютеров. В процессе изучения сети коммутатор просто передает появляющиеся на входах его портов кадры на все остальные порты, работая некоторое время повторителем. После того, как коммутатор узнает о принадлежности адресов сегментам, он начинает передавать кадры между портами только в случае межсегментной передачи. Если, уже после завершения обучения, на входе коммутатора вдруг появится кадр с неизвестным адресом назначения, то этот кадр будет повторен на всех портах.