5.14. Типы и назначение raid массивов.

Динамические диски — это технология управления жесткими дисками, позволяющая создавать на базе обычных жестких дисков компьютера более производительные или отказоустойчивые конфигурации.

Технологии создания производительных или отказоустойчивых конфигураций дисков имеют общее название RAID.

Технология RAID(дисковый массив RAID — Redundant Array of Inexpensive Disks, избыточный массив недорогих дисков) была впервые разработана в 1987 году сотрудниками Калифорнийского университета в Беркли.

Технология RAID предполагает использование наборов (два и более) жестких дисков, доступных операционной системе как один том. Данные распределяются по набору дисков определенным способом, соответствующим одному из уровней RAID. В случае отказов отдельных дисков массив содержит дополнительную (избыточную) емкость, обеспечивающую возможность восстановления данных. Технология имеет набор спецификаций устройств хранения данных, связанных с "Уровнями RAID", определяющими способы распределения на дисковом массиве, их резервирования и восстановления.

Несмотря на общее название, архитектура RAID имеет существенные различия, определяющие различные способы объединения нескольких жестких дисков в единую систему так, чтобы она функционировала как один диск. В системах семейства Windows Server реализованы следующие виды RAID: RAID-0(тома с чередованием информации), RAID-1(зеркальные тома) и RAID-5.

RAID-0— дисковый массив без дополнительной отказоустойчивости: поток данных разбивается на блоки, которые последовательно записываются на диски. Основные достоинства: простота конструкции и изготовления, высокая производительность. За счет того, что файлы записываются блоками на два и более дисков, скорость передачи данных дисковой подсистемы резко возрастает. Количество дисков — от 2 до 32. Коэффициент использования дискового пространства (отношение объема полезных данных к суммарному объему дискового массива) равен 1. Недостатком является низкая отказоустойчивость. Выход из строя одного из дисков приводит к потере всех данных, хранящихся на всем дисковом массиве. Схема записи данных на том с конфигурацией RAID-0 для пяти физических дисков приведена на рис. 8.8.

Рис. 8.8. 

RAID-1— дисковый массив с зеркалированием данных: блок данных записывается в двух экземплярах на отдельные диски. Достоинства: скорость записи та же, что и для одного диска, высокая скорость восстановления данных, простота конструкции, единственный вид RAID-массивов, позволяющий получить отказоустойчивую дисковую подсистему на двух дисках. Недостаток: низкий коэффициент использования дискового пространства, равный 0,5. Схема записи данных на том с конфигурацией RAID-1 приведена на рис. 8.9.

Рис. 8.9. 

RAID-5 — дисковый массив с чередованием данных и вычислением контрольных сумм для записываемых данных: блоки данных последовательно записываются на диски, контрольная сумма для блоков одного ряда вычисляется во время записи, контрольные суммы размещаются последовательно по всем дискам. Количество дисков — от 3 до 32. При выходе из строя одного из физических дисков информация остается доступной для обработки.

Достоинства: высокая скорость чтения и записи данных, высокий коэффициент использования дискового пространства. Недостатки: выход из строя одного из дисков оказывает заметное влияние на производительность. Схема записи данных на том с конфигурацией RAID-5 для пяти физических дисков приведена на рис. 8.10.

Рис. 8.10. 

5.15 Классы адресов в протоколе TCP\IP. Зарезервированные для локальных сетей значения адресов и масок.

Типы адресов: физический (MAC-адрес), сетевой (IP-адрес) и символьный (DNS-имя)

Каждый компьютер в сети TCP/IP имеет адреса трех уровней:

• физический адрес узла, определяемый технологией, с помощью которой построена данная сеть. Для узлов, работающих в локальных сетях Ethernet, - это MAC-адрес сетевой платы или порта маршрутизатора. Данные адреса назначаются производителями оборудования. Формат физического адреса имеет шесть байтов: старшие три байта - идентификатор компании-производителя, младшие три байта уникальны и назначаются самим производителем;

• IP-адрес, состоящий из 4 байт, например, 109.26.17.100. Этот адрес используется на сетевом уровне. Он назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов.

• символьный идентификатор – имя, например, SERV1.IBM.COM. Данный идентификатор может назначаться администратором произвольно и служить, например, для упрощения взаимодействия с удаленным хостом.

Основные классы IP-адресов:

IP-адрес имеет длину 4 байта и обычно записывается в виде четырех чисел, представляющих значения каждого байта в десятичной форме, и разделенных точками, например: 128.10.2.30 - традиционная десятичная форма представления адреса,

10000000 00001010 00000010 00011110 - двоичная форма представления

этого же адреса.

Данный адрес разбивается на две части. Первая часть адреса идентифицирует сеть, в которой располагается устройство; вторая - само устройство. В последнее время поле номера сети в адресе стало называться сетевым префиксом.

Для обеспечения гибкости в назначении адресов компьютерным сетям разработчики определили, что адресное пространство протокола IP должно быть разделено на три основных класса - A, B и C. Каждый из этих основных классов фиксирует границу между сетевым префиксом и номером хоста в разных точках 32-разрядного адреса.

Адрес класса A предназначен для идентификации устройств в крупных сетях. Каждый адрес класса A имеет 8-разрядный префикс сети, в котором старший бит равен "0", а следующие семь бит используются для определения номера сети. Для задания номера хоста служат оставшиеся 24 бит. В настоящий момент все адреса класса А уже выделены, так что получить его вряд ли возможно. Сети класса А так же обозначаются, как "/8", поскольку адреса этого класса имеют 8-разрядный сетевой префикс. Максимальное число сетей класса A составляет 126 (2⁷-2). Каждая сеть данного класса поддерживает максимум 16 777 214 (2²⁴-2) хостов. Так как адресный блок класса A может содержать максимум 2³¹ (2 147 483 648) индивидуальных адреса, а в протоколе IP версии 4 может поддерживаться максимум 232 адреса, то адресное пространство класса A занимает 50% общего адресного пространства в протоколе IP.

Адрес класса B предназначен для сетей среднего размера, например в институте или крупной организации. Каждая сеть класса B имеет 16-разрядный префикс сети, в котором два старших бита равны "10", а следующие 14 бит используются для определения номера сети. Для задания номера хоста служат оставшиеся 16 бит. Сети класса В так же обозначаются, как "/16", поскольку адреса этого класса имеют 16-раз-рядный сетевой префикс. Максимально возможное число сетей класса B составляет 16 384 (2¹⁴). Каждая сеть этого класса поддерживает максимум 65 534 (2¹⁶-2) хостов. Так как весь адресный блок класса B содержит максимум 2³⁰ (1 073 741 824) индивидуальных адресов, он занимает 25% общего адресного пространства в протоколе IP.

Адреса класса C предназначены для сети с небольшим числом компьютеров. Каждая сеть класса C имеет 24-разрядный префикс сети, в котором три старших бита равны "110", а следующие 21 бит используются для определения номера сети. Для задания номера хоста служат оставшиеся 8 бит. Сети класса C так же обозначаются, как "/24", поскольку адреса этого класса имеют 24-разрядный сетевой префикс. Максимально возможное число сетей класса С составляет 2 097 152 (2²¹). Каждая сеть этого класса поддерживает максимум 254 (2⁸-2) хоста. Так как весь адресный блок класса С может содержать максимум 2²⁹ (536 870 912) индивидуальных адреса, он занимает 12,5% общего адресного пространства в протоколе IP.

Помимо этих трех наиболее популярных классов адресов существует еще два дополнительных класса - D и E. В классе D старшие четыре бита равны "1110"; этот класс используется для поддержки многоадресной передачи данных (multicast). В классе E старшие четыре бита равны "1111", и этот класс зарезервирован для экспериментального использования.

В таблице приведены диапазоны номеров сетей, соответствующих каждому классу сетей.

Класс Наименьший адрес Наибольший адрес

A 01.0.0 126.0.0.0

B 128.0.0.0 191.255.0.0

C 192.0.1.0. 223.255.255.0

D 224.0.0.0 239.255.255.255

E 240.0.0.0 247.255.255.255

Соглашения о специальных адресах: broadcast, loopback

В протоколе IP существует несколько соглашений об особой интерпретации IP-адресов:

• если IР-адрес состоит только из двоичных нулей, то он обозначает адрес того узла, который сгенерировал этот пакет;

0 0 0 0 ................................... 0 0 0 0

• если в поле номера сети стоят 0, то по умолчанию считается, что этот узел принадлежит той же самой сети, что и узел, который отправил пакет;

0 0 0 0 .......0 Номер узла

• если все двоичные разряды IP-адреса равны 1, то пакет с таким адресом назначения должен рассылаться всем узлам, находящимся в той же сети, что и источник этого пакета. Такая рассылка называется ограниченным широковещательным сообщением (limited broadcast);

1 1 1 1 .........................................1 1

• если в поле адреса назначения стоят сплошные 1, то пакет, имеющий такой адрес рассылается всем узлам сети с заданным номером. Такая рассылка называется широковещательным сообщением (broadcast);

Номер сети 1111................11

• адрес 127.0.0.1 зарезервирован для организации обратной связи при тестировании работы программного обеспечения узла без реальной отправки пакета по сети. Этот адрес имеет название loopback.

Маска подсети.

Хосты и маршрутизаторы используют старшие биты IP-адреса для определения его класса. После того как класс определен, хост может легко найти границу между битами номера сети и номера хоста в этой сети. Однако класс адреса ничем не может помочь в определении номера подсети. Для решения данного вопроса служит 32-разрядная маска подсети, позволяющая однозначно определить требуемую границу. Для стандартных классов сетей маски имеют следующие значения:

• 255.0.0.0 - маска для сети класса А;

• 255.255.0.0 - маска для сети класса B;

• 255.255.255.0 - маска для сети класса C.

16. Принципы работы маршрутизации в протоколе TCP\IP.

Важнейшей задачей сетевого уровня является маршрутизация - передача пакетов между двумя конечными узлами в составной сети.

Рассмотрим принципы маршрутизации на примере составной сети. В этой сети 20 маршрутизаторов объединяют 18 сетей в общую сеть; S1, S2, ... , S20 - это номера сетей. Маршрутизаторы имеют по нескольку портов, к которым присоединяются сети. Каждый порт маршрутизатора можно рассматривать как отдельный узел сети: он имеет собственный сетевой адрес и собственный локальный адрес в той подсети, которая к нему подключена. Например, маршрутизатор под номером 1 имеет три порта, к которым подключены сети S1, S2, S3. Порт М1(1) имеет локальный адрес в сети с номером S1, порт M1 (2) - в сети S2, а порт М1(3) - в сети S3. Как единое устройство маршрутизатор не имеет ни отдельного сетевого адреса, ни какого-либо локального адреса.

В сложных сетях почти всегда существует несколько альтернативных маршрутов для передачи пакетов между двумя конечными узлами. Маршрут - это последовательность маршрутизаторов, которые должен пройти пакет от отправителя до пункта назначения.

Задачу выбора маршрута из нескольких возможных решают маршрутизаторы, а также конечные узлы. Маршрут выбирается на основании имеющейся у этих устройств информации о текущей конфигурации сети, а также на основании указанного критерия выбора маршрута. Обычно в качестве критерия выступает задержка прохождения маршрута отдельным пакетом или средняя пропускная способность маршрута для последовательности пакетов или число транзитных маршрутизаторов в маршруте.

Чтобы по адресу сети назначения можно было бы выбрать рациональный маршрут дальнейшего следования пакета, каждый конечный узел и маршрутизатор анализируют специальную информационную структуру, которая называется таблицей маршрутизации.

В первом столбце таблицы перечисляются номера сетей, входящих в интерсеть. В каждой строке таблицы следом за номером сети указывается сетевой адрес следующего маршрутизатора (более точно, сетевой адрес соответствующего порта следующего маршрутизатора), на который надо направить пакет, чтобы тот передвигался по направлению к сети с данным номером по рациональному маршруту.

Когда на маршрутизатор поступает новый пакет, номер сети назначения, извлеченный из поступившего кадра, последовательно сравнивается с номерами сетей из каждой строки таблицы. Строка с совпавшим номером сети указывает, на какой ближайший маршрутизатор следует направить пакет. Например, если на какой-либо порт маршрутизатора 4 поступает пакет, адресованный в сеть S6, то из таблицы маршрутизации следует, что адрес следующего маршрутизатора - М2(1), то есть очередным этапом движения данного пакета будет движение к порту 1 маршрутизатора 2.

Перед тем как передать пакет следующему маршрутизатору, текущий маршрутизатор должен определить, на какой из нескольких собственных портов он должен поместить данный пакет. Для этого служит третий столбец таблицы маршрутизации. Еще раз подчеркнем, что каждый порт идентифицируется собственным сетевым адресом.

Задачу маршрутизации решают не только промежуточные узлы - маршрутизаторы, но и конечные узлы - компьютеры. Средства сетевого уровня, установленные на конечном узле, при обработке пакета должны, прежде всего, определить, направляется ли он в другую сеть или адресован какому-нибудь узлу данной сети. Если номер сети назначения совпадает с номером данной сети, то для данного пакета не требуется решать задачу маршрутизации. Если же номера сетей отправления и назначения не совпадают, то маршрутизация нужна. Таблицы маршрутизации конечных узлов полностью аналогичны таблицам маршрутизации, хранящимся на маршрутизаторах.

Конечные узлы в еще большей степени, чем маршрутизаторы, пользуются приемом маршрутизации по умолчанию. Хотя они также в общем случае имеют в своем распоряжении таблицу маршрутизации, ее объем обычно незначителен, что объясняется периферийным расположением всех конечных узлов. Конечный узел часто вообще работает без таблицы маршрутизации, имея только сведения об адресе маршрутизатора по умолчанию. При наличии одного маршрутизатора в локальной сети этот вариант - единственно возможный для всех конечных узлов. Но даже при наличии нескольких маршрутизаторов в локальной сети, когда перед конечным узлом стоит проблема их выбора, задание маршрута по умолчанию часто используется в компьютерах для сокращения объема их таблицы маршрутизации.

Для автоматического построения таблиц маршрутизации маршрутизаторы обмениваются информацией о топологии составной сети в соответствии со специальным служебным протоколом. Протоколы этого типа называются протоколами маршрутизации (или маршрутизирующими протоколами). Протоколы маршрутизации (например, RIP, OSPF, NLSP) следует отличать от собственно сетевых протоколов (например, IP, IPX). И те и другие выполняют функции сетевого уровня модели OSI - участвуют в доставке пакетов адресату через разнородную составную сеть.

Назначение и использование утилит ipconfig, ping, nslookup.

Мало кто знает про наличие этих утилит, однако они очень часто снимают много вопросов

для использования любой из этих команд, рекомендуется запустить консоль, делается это так

1 - Жмем \"Пуск\"

2 - Жмем \"Выполнить\"

3 - Пишем в поле ввода \"cmd\"

4 - Появляется черное окошко с текстом, в этом окошке будем писать команды

Ping

Утилита проверяет доступность узла в локальной сети (Узлом может быть любой сервер или машина другого пользователя) или в Интернет

Формат команды: ping хост -c количество

где хост - IP адрес или доменное имя сервера, узла, машины

количество - количество пакетов которые будут посланы хосту

можно использовать сокращенный вариант

ping хост

в этом случае, сервер пошлет 4 пакета

nslookup

Утилита преобразовывает IP адрес в соответствующее доменное имя, и наоборот. если такое соответствие имеет место быть

Формат команды: nslookup хост

хост - IP адрес или доменное имя интересующего сервера или машины

ipconfig

Утилита отображает настройки сетевого оборудования установленного на Ваш компьютер.

формат команды: ipconfig /all

показывает настройки всех сетевых карт и модемов

ipconfig /renew

производит обновление всех подключений, которые конфигурируются автоматически