Протоколы маршрутизации ( межсетевые протоколы сетевой уровень).

Сетью Internet связано появление новой группы протоколов – межсетевых протоколов или IP-протоколов (Internet Protocol). Для того, чтобы в процессе обмена информаций, компьютеры могли найти друг друга, в Intrnet существует единая система адресации. IP-адреса являются логическими и не зависят от аппаратуры или конфигурации сети. Каждый компьютер имеет свой уникальный 32-битный IP-адрес. Общее колическтво IP-адресов равно Для обеспечения максимальной гибкости в процессе распределения IP-адресов, в зависимости от количества компьютеров в сети, адреса разделяются на три класса A,B,C. Первые биты адреса отводятся для идентификации класса, остальные разделяются на адрес сети и адрес компьютера.

Класс A		Адрес сети (7 битов)	Адрес компьютера (24 бита)
Класс B			Адрес сети (14 битов)	Адрес компьютера (16 битов)
Класс C				Адрес сети (21 бит)	Адрес компьютера (8 бит)

Например, адрес сети класса А имеет только 7 битов для адресации сети и 24 бита для адресации компьютера, т.е. может существовать 128 сетей этого класса () и в каждой сети может содержаться компьютеров.

IP-адрес состоит из 4-х десятичных цифр (каждое по величине не больше 255), отделенных друг от друга точками, например, 10.18.57.10. Крайнее слева число обозначает базовую сеть, последующие числа указывают на более мелкие участки внутри этой сети – до адреса конкретного компьютера.

Достаточно просто определить принадлежность компьютера к тому или иному классу сети:

· Адреса класса A – число от 0 до 127 (0 в ячейке памяти, состоящей из 8 бит соответствуют все нули, а 127 число – 01111111, смотри откуда взялся ноль из таблицы выше);

· Адреса класса B – числа от 128 до 191;

· Адреса класса C – число от 192 до 223.

Для облегчения запоминания адресов широко используется их именное обозначение, называемое доменным(Domain Name). Доменная система имен ставит в соответствие числовому IP-адресу компьютера уникальное доменное имя. Доменные имена обладают постоянной структурой, опираясь на которую, можно понять к чему они относятся. Доменная система имен имеет иерархическую структуру: домены верхнего уровня, домены второго уровня и т.д. Домены верхнего уровня бывают двух типов – географические (двухбуквенные – каждой стране соответствует двух буквенный код) и административные (трехбуквенные). Обозначение административного домена позволяет определить профиль организации, владельца домена.

По мере развития компьютерных сетей стала очевидной потребность в их объединении. Как связать сети между собой, если каждая из них использует разные протоколы передачи информации? Для этой цели был предложен протокол TCP/IP, состоящий из 2-х протоколов. Протокол TCP является стандартным транспортным протоколом, IP обеспечивает сервис доставки пакетом между узлами сети и отвечает за адресацию сетевых узлов в Internet.

На основе этих протоколов разработаны сетевые прикладные сервисные протоколы:

· FTP (File Transfer Protocol) – протокол передачи файлов; обеспечивает “докачку” файла после прерывания сеанса передачи;

· Telnet – протокол удаленного доступа, т.е. дистанционного исполнения команд на удаленном компьютере;

· SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – простой протокол пересылки электронной почты;

· HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) – протокол передачи гипертекста;

· NNTP (Network News Transfer Protocol) – протокол передачи новостей.

Сетевые технологии.

Появления компьютерных сетей привело к развитию операционных систем для ПК, позволяющих работать в сети. Такие операционные системы обеспечивают не только совместное использование аппаратных ресурсов сети, но и использование распределенных коллективных технологий при выполнении различных работ.

Каждая сетевая ОС использует определенную технологию доступа от одного компьютера к другому. Широко используется маркерный метод доступа, когда компьютер-абонент получает от центрального компьютера сети, так называемый маркер – сигнал на право ведения передачи в течение определенного времени, после чего маркер передается другому абоненту. Второй метод доступа – конкурентный. При этом методе доступа абонент начинает передачу данных, если обнаруживает свободную линию, или откладывает передачу данных на некоторый промежуток времени, если линия занята другим абонентом. Третий способ – резервирования времени – у каждого абонента есть определенный промежуток времени, в течение которого линия принадлежит только ему.

Наиболее часто применяются две основные схемы:

· Конкурентная (Ethernet – элементы сети могут быть соединены по шинной или звездной топологии);

· С маркерным доступом(Token Ring– элементы сети физически выполнены по схеме “звезда”, но ведут себя как при кольцевой топологии, Arcnet – сети могут быть соединены по шинной или звездной топологии).

Сети Ethernet

В настоящее время архитектура Ethernet — наиболее распространенный тип локальных сетевых соединений Согласно спецификации 802.3 в сетях Ethernet используется метод управления доступом CSMA/CD(Carder Sense Multiple Access with Collision Detection — множественный доступ с контролем носителя и обнаружением конфликтов), шинная или звездообразная топология и передача немодулированных сигналов по коаксиальным кабелям или витым парам. Стандартная пропускная способность — 10 или 100 Мбит/с. Новые стандарты определяют также Gigabit Ethernet с пропускной способностью 1 Гбит/с, в которой используются волоконно-оптические кабели или другие типы высокоскоростных носителей.

Архитектура Ethernet берет свое начало от глобальной сетевой архитектуры ALOHA, разработанной университетом штата Гавайи, в которой используется метод управления доступом CSMA/CD. В 1970-х годах Исследовательский центр Пало Альто, принадлежащий компании Xerox, разработал архитектуру Ethernet с пропускной способностью 2,95 Мбит/с. Вскоре после этого Xerox в сотрудничестве с Intel и Digital разработали стандартную Ethernet на 10 Мбит/с.

Среди многочисленных топологий Ethernet, используемых в настоящее время, наиболее распространены следующие:

· 10Base2 (тонкая сеть);

· 10Base5 (толстая сеть);

· l0BaseT (с неэкранированными витыми парами);

· 100BaseT (Fast Ethernet);

· 100BaseFX (Ethernet на волоконно-оптических кабелях);

· l000BaseT (Gigabit Ethernet).

Сводка характеристик Ethernet

В таблице приведена краткая сводка спецификаций наиболее распространенных архитектур Ethernet.

Таблица. Спецификации Ethernet
Характеристика	10Base2	10Base5	10BaseT	100ВазеХ
Тип кабеля	Тонкий коаксиальный RG-58 A/U	Толстый коаксиальный RG-8 или RG-11	Неэкранированная витая пара категории 3, 4, 5	Неэкранированная витая пара категории 3, 4 5
Тип разъемов	BNC	AUI/DIX (к трансиверу)	Модульный RJ-45	Модульный RJ-45
Максимальная длина сегмента, м
Максимальная длина сети м	Шинная топология,		Топология звездообразной магистрали	Топология звездообразной магистрали
Количество узлов на сегмент			2 (1024 на сеть)*	2 (1024 на сеть)*
Пропускная способность Мбит/с
Преимущества	легко установить и конфигурировать. эта архитектура хорошо подходит для небольших временных сетей, например в классных комнатах, где сеть нужно периодически снимать и устанавливать. не нужны дополнительные компоненты, такие как концентраторы или внешние трансиверы	большее допустимое расстояние без применения повторителей; большее допустимое количество узлов (компьютеров) на сегмент	относительно дешевы. Несмотря на то что в них нужны концентраторы (если соединяются более двух компьютеров), на стоимость сети это почти не влияет, потому что небольшие концентраторы довольно дешевы. С витыми парами легче работать, чем с коаксиальными кабелями, потому что они тонкие и гибкие Для них используются модульные гнезда и разъемы RJ-45, поэтому подключить кабель к сетевому адаптеру или концентратору очень просто	т.к.используются витые пары, имеет все преимущества архитектуры 10BaseT низкая стоимость, гибкость, простота установки и расширения.
Недостатки	не предназначена для больших сетей из-за ограничений на длину сегмента кабеля и количество узлов на сегмент. Не высокая пропускная способность	для каждого сетевого компьютера нужно покупать дополнительное оборудование (трансивер и трансиверный кабель) – более дорогая установка.	максимальная длина сегмента (без повторителей) составляет всего 100 м. Используемые в этой сети неэкранированные витые пары более подвержены электромагнитным помехам и затуханию	повышенная чувствительность к электромагнитным помехам и затухание сигнала. Сетевые адаптеры и концентраторы на 100 Мбит/с стоят дороже, чем на 10 Мбит/с

^*В сетях lOBaseT и 100BaseX на витых парах концентратор используется как центральная точка соединения, поэтому формально к каждому сегменту подключаются только два устройства концентратор и компьютер (узел).

Цилиндрические или Т-образные разъемы (оба типа называются разъемами BNC). На каждомконце шины устанавливается терминатор типа BNC. На рис. показано использование цилиндрического разъема для наращивания длины кабеля.

Слово transceiver состоит из двух слов: transmit (передавать) и receive (принимать). В русском языке трансивер иногда называют приемопередатчиком В сети 10Base5 (толстой сети) используется внешний трансивер, который представляет собой устройство, подключенное к сетевому адаптеру- с помощью разъема AUI (другое название — разъем DIX). Разъем AUI — это 15-контактный разъем типа DIN. С его помощью можно подключать компьютер к различным типам носителей путем присоединения внешнего трансивера к кабелю желаемого типа.

В сетях 10Base5 используются внешние трансиверы, которые передают и принимают сигналы. Они подключаются к сетевым адаптерам с помощью трансиверного кабеля и 15-контактного разъема AUI (DIX). К коаксиальному кабелю трансивер подключается с помощью специального разъема, который называется зуб вампира

Архитектура 10Base5 часто используется как магистраль, соединяющая расположенные на большом расстоянии сегменты тонкой сети В этой схеме к толстому кабелю подключены повторители, расположенные на разных этажах здания К повторителям с помощью тонкого кабеля подключены компьютеры тонкой сети

Ethernet — широко распространенная архитектура, работающая почти со всеми серверными и клиентскими операционными системами, включая Windows for Work groups, Windows 9x, Windows NT, Windows 2000, Novell NetWare, AppleTalk/Apple Share и UNIX/Linux.

Сети Token Ring

Архитектура Token Ring, разработанная компанией IBM, была задумана как надежная сетевая архитектура на основе метода управления доступом с передачей маркера. Довольно распространена интеграция в сеть Token Ring мэйнфреймов IBM, таких как AS/400 Архитектура Token Ring предназначена для персональных компьютеров, мини-компьютеров и универсальных вычислительных машин.

Топология Token Ring называется звездообразным кольцом. Внешне сеть похожа на звезду: компьютеры подключены к центральному концентратору, который называется MSAU (Multistation Access Unit — устройство доступа ко многим станциям). Однако внутри MSAU данные проходят по кругу, образуя логическое кольцо.

Таким образом, название Token Ring отражает логическую топологию и метод управления доступом к сети — передача маркера. Пропускная способность Token Ring может составлять 4 или 16 Мбит/с.

Управление кольцом

В сети Token Ring первый подключенный компьютер становится управляющим. Он должен отслеживать, сколько раз каждый кадр проходит по кругу. Он же отвечает и за то, чтобы только один маркер ходил по кругу в определенный момент времени.

Управляющий компьютер периодически посылает специальный сигнал, который называется маяком. Маяк проходит по кольцу так же, как и другие сигналы. Каждый компьютер ожидает маяк. Если компьютер не получает маяк от своего верхнего по течению соседа (т.е. компьютера, передающего маркер), он передает в сеть сообщение, информирующее управляющий компьютер о том, что маяк не получен. В сообщении указан также адрес этого компьютера и адрес его верхнего соседа, от которого он не получил маяк. Тогда управляющий компьютер автоматически конфигурирует систему заново и во многих случаях нормальный процесс коммуникации восстанавливается.

Передача данных

В Token Ring для управления доступом к кабелю используется специальный сигнал, называемый маркером. Маркер генерируется, когда первый компьютер подключается к сети. Как упоминалось в главе 4, "Методы сетевой коммуникации", когда компьютер ожидает права передавать данные, он ожидает маркер. Дождавшись его, компьютер захватывает управление маркером.

Маркер может переходить по кольцу в любом направлении, однако в каждый момент времени направление его движения может быть только одним. Направление движения маркера определяется конфигурацией оборудования.

Преимущества Token Ring

Архитектура Token Ring весьма надежна, так как метод доступа с передачей маркера делает конфликты данных невозможными. Устройства MSAU могут обнаруживать выход из строя сетевого адаптера, который в этом случае, автоматически отключается от кольца и не мешает нормальному прохождению маркера. Следовательно, выход из строя одного компьютера не нарушает нормальной работы других компьютеров сети.

Еще одно преимущество — простота взаимодействия персональных компьютеров с мэйнфреймами.

Недостатки Token Ring

Основные недостатки архитектуры Token Ring — высокая стоимость по сравнению с 10BaseT и 100BaseT при меньшей пропускной способности.

Сети ARCnet

Архитектура ARCnet (Attached Resource Computer Network) старше других локальных сетевых технологий. В ней используется специальный метод доступа с передачей маркера в звездообразной шинной топологии.

Принцип действия ARCnet

Метод передачи маркера, используемый в ARCnet, отличается от используемого в Token Ring. В сетях ARCnet маркер проходит не по физическому пути на основе расположения компьютеров, а от одного компьютера к другому согласно предопределенной их нумерации (рис. 5 9). Поэтому ARCnet является довольно неэффективной средой для достижения адресата данные могут проходить намного больший путь, чем необходимо.

Спецификации ARCnet

Для соединения компьютеров в звездообразную магистраль в ARCnet используются концентраторы и 95-омные коаксиальные кабели RG-62 A/U. Однако сеть ARCnet может работать также на витых парах и волоконно-оптических кабелях.

Если используется коаксиальный кабель (что более распространено), то максимальная длина сегмента от компьютера к концентратору составляет 610 метров. Если используется неэкранированная витая пара, то максимальная длина сегмента уменьшается до 244 метров.

Замечание В ARCnet на коаксиальном кабеле может использоваться не звездообразная, а шинная топология. В этом случае максимальная длина сегмента равна 305 метрам.

Стандартная ARCnet обладает низкой производительностью: ее пропускная способность равна всего лишь 2,5 Мбит/с. Пропускная способность более поздней версии ARCnet Plus составляет 20 Мбит/с.

Преимущества ARCnet

Архитектура ARCnet недорогая и хорошо работает в небольших сетях. Архитектура ARCnet Plus обладает более высокой пропускной способностью, чем стандартная Ethernet.

Недостатки ARCnet

Технология ARCnet старше и менее популярна, чем Ethernet или Token Ring. Ее сетевые компоненты сложно достать. Трудно также найти специалистов, хорошо знакомых с ARCnet. Даже ее более быстрая версия ARCnet Plus по производительности весьма далека от 100BaseT, поэтому она не предназначена для высокоскоростных приложений.

Заключение: Сети с маркерным доступом обычно более медленные (скорость передачи данных от 4 до 16 Мбит/с – Token Ring, 2,5 Мбит/с – Arcnet), но обладают более предсказуемыми свойствами, чем конкурентные. По мере роста числа пользователей этих сетей их параметры ухудшаются медленнее. Эффективность сети зависит от величины потока сообщений, который необязательно связан с числом активных рабочих станций. При конкурентной схеме, когда много рабочих станций одновременно пытаются переслать данные, возникают наложения.

Дата добавления: 2015-11-14