Проектирование и разработка сетевых броузеров на основе теоретико-графовых моделей

Активная звезда обеспечивает бесконфликтное управление, но нарушения в

работе центра приводят к выходу из строя всей сети, но зато сеть с такой

топологией мало чувствительна к выходу из строя участков соединительного

кабеля.

Топология кольцо предусматривает передачу сигналов по кольцу в одном

направлении, так, что сигналы проходят через каждый компьютер (рис.5). В

отличие от пассивной топологии “шина”, здесь каждый компьютер выступает в

роли репитера, усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру.

Сервер

Рис.5. Топология “Кольцо”.

Типы кабелей

Тип кабеля, выбранного для соединения сетевых компонентов между собой,

определяет максимальную скорость передачи данных в сети и возможную

удаленность компьютеров друг от друга. Это связано с частотными свойствами

процессов распространения сигналов. Основными и наиболее распространенными

являются следующие типы кабелей :

- Коаксиальный (coaxial), подразделяющийся на толстый и тонкий;

- Витая пара (twisted pair), имеющая два типа : неэкранированная (10

Base-T) и экранированная.

- оптоволоконный (fiber optic).

Толстый кабель обеспечивает передачу сигналов на большие расстояния, чем

тонкий, -до 500 метров, и часто используется в качестве основного

магистрального кабеля (backbone).

Для подключения к толстому коаксиальному кабелю применяют специальное

устройство – трансивер (TRANSmitter/reCEIVER – передатчик.приемник),

устройство, преобразующее поток параллельных данных, который использует

шина компьютера, в поток последовательных данных, направляемых по кабелю к

другому компьютеру. Трансивер, используемый для подключения к толстому

кабелю, снабжен специальным коннектором, который называют «зуб вампира» или

«пронзающий ответвитель». Чтобы подключить трансивер к сетевому адаптеру,

нужно подключить кабель трансивера к коннектору AUI- порта сетевой платы.

Этот коннектор известен как DB-15 (15-ти контактный).

Витая пара дешевле коаксиального кабеля и менее надежна. Использование

неэкранированной витой пары позволяет реализовать длину сегментов

соединения до 100 метров. Для подключения витой пары используются

восьмиконтактные коннекторы RG-45.

Оптоволоконный кабель имеет высокую стоимость и обладает рядом

преимуществ : слабое затухание сигнала, практическая невозможность вскрытия

оптоволокна с целью перехвата данных. Такой кабель передает данные только в

одном направлении и поэтому состоит из двух волокон с отдельными

коннекторами.

Использование оптоволоконного кабеля теоретически может позволить

осуществлять передачу данных со скоростью 200000 Мб/сек.

Платы сетевого адаптера

Платы сетевого адаптера принимают параллельные данные с шины компьютера

и преобразуют их в последовательный битовый код, используемый при передаче

по кабелю. Плата сетевого адаптера должна указать свое местонахождение или

сетевой адрес, чтобы ее можно было отличить от остальных плат. Сетевые

адреса определены комитетом IEEE, закрепившим за каждым производителем

таких плат некоторые интервалы адресов. Эти адреса «зашиты» в микросхемы.

Благодаря этому каждая плата и каждый компьютер имеют уникальный адрес в

сети. Плата сетевого адаптера запрашивает у компьютера данные из памяти по

шине, и если они поступают быстрее, чем может передать плата, то данные

временно помещаются в буфер.

Перед передачей данных передающая плата проводит диалог с принимающей

платой, осуществляя согласование информации о следующих параметрах передачи

:

- максимальном размере блока передаваемых данных;

- объеме данных, передаваемых без подтверждения о получении;

- интервалах между передачами блоков данных;

- интервале, в течение которого необходимо послать подтверждение;

- объеме данных, которые может принять каждая плата без возникновения

ситуации переполнения;

- скорости передачи данных.

2.3. Глобальная сеть Internet

Наиболее распространенные сетевые протоколы

Определение. Протоколы являются набором правил и процедур,

предназначенных для установления связей в сети.

Набор протоколов сети Internet, TCP/IP (Transmit Control Protocol /

Internet Protocol) является промышленным стандартом протоколов,

обеспечивающих связь компьютеров разных типов.

Основные протоколы передачи данных высокого уровня :

WWW (World Wide Web) – важнейший ресурс Internet, обеспечивающий

гипертекстовое представление информации и гипертекстовые ссылки для единого

представления и доступа во всемирной глобальной сети.

Gopher – усовершенствованная система передачи файлов. Позволяет,

используя систему меню, просматривать списки ресурсов, пересылать нужный

материал, просматривать данные. Компьютеры, использующие Gopher, можно

представить соединенными в единую информационно-поисковую систему

GopherSpace.

WAIS – индексная поисковая система глобального информационного сервера.

SNMP (Simple Network Management Protocol) – протокол сети Internet для

мониторинга сети и сетевых компонентов.

FTP (File Transfer Protocol) – протокол сети Internet для передачи

файлов. Поддерживает процесс передачи файлов между локальным и удаленным

компьютером. Имеет ряд команд, которые реализуют двунаправленную передачу

двоичных и ASCII-файлов между компьютерами.

Telnet – протокол сети Internet для регистрации на удаленных хостах и

обработки данных на них.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – протокол сети Internet для обмена

электронной почтой.

TCP (Transmission Control Protocol) – TCP/IP – протокол для

гарантированной доставки данных, разбитых на последовательность фрагментов.

IP (Internet Protocol) – протокол сетевого уровня из набора протоколов

Internet, обеспечивающий правильную передачу пакетов. IP является базовым

элементом технологии Internet. Его центральная часть – таблица маршрутов.

Этот протокол использует таблицу маршрутов при принятии всех решений о

маршрутизации IP-пакетов.

OSPF (Open Shortest Path First) – алгоритм маршрутизации, использующий

состояние каналов, в его основе лежит алгоритм Дейкстры. OSPF вычисляет

маршруты, учитывая количество маршрутизаторов, через которые пакет пройдет

на пути к получателю, пропускную способность линии, трафик и стоимость.

Набор протоколов IPX/SPX и NWlink (Internetwork Packet Exchange /

Sequenced Packet Exchange) – стэк протоколов, используемых в сетях Novell.

Это относительно небольшой и быстрый протокол, поддерживающий

маршрутизацию. NWlink – реализация IPX/SPX фирмой Microsoft для

использования в качестве транспортного маршрутизируемого протокола.

Концепция сокетов

Сетевой сокет (network socket) во многом напоминает электрическую

розетку. В сети имеется множество сокетов, причем каждый из них выполняет

стандартные функции. Все, что поддерживает стандартный протокол, можно

«подключить» к сокету и использовать для коммуникаций. Для электрической

розетки не имеет значения, что именно вы подключаете – лампу или тостер,

поскольку оба прибора рассчитаны на напряжение 220 Вольт и частоту 50 Герц.

Несмотря на то, что электричество свободно распространяется по сети, все

розетки в доме имеют определенное место. Подобным образом работают и

сетевые сокеты, за исключением того, что электроны и почтовые адреса

заменены на пакеты TCP/IP и IP-адреса. Internet Protocol (IP) является

низкоуровневым протоколом маршрутизации, который разбивает данные на

небольшие пакеты и рассылает их по различным сетевым адресам, что не

гарантирует доставку вышеупомянутого пакета адресату. Transmission Control

Protocol (TCP) является протоколом более высокого уровня, собирающим пакеты

в одну строку, сортирующим и перетранслирующим их по мере необходимости,

поддерживая надежную рассылку данных. Третий протокол, UNIX Domain Protocol

(UDP), используется вместе с TCP и может применяться для быстрой, но

ненадежной передачи пакетов.

Клиент/сервер

Под термином сервер подразумевается любой объект с общедоступными

ресурсами. Клиентом называется любой другой объект, желающий получить

доступ к определенному серверу. Взаимодействие между клиентом и сервером во

многом подобно взаимодействию лампы и розетки. Электрическая сеть является

сервером, а лампа является клиентом напряжения. Сервер постоянно предлагает

свои «услуги», в то время как клиент волен в любое время отключиться от

обслуживания.

В сокетах Berkley понятие сокета позволяет одному компьютеру обслуживать

несколько различных клиентов одновременно, а также одновременно

обрабатывать информацию различных типов. Это стало возможным после введения

понятия порта, который является нумерованным сокетом на определенном

компьютере. Серверу разрешено обслуживать несколько клиентов,

подсоединенных к одному порту, но не одновременно. Для управления

соединением нескольких клиентов процесс сервера должен быть многопоточным

или иметь другие средства мультиплексирования одновременных операций ввода-

вывода.

Зарезервированные сокеты

После физического подключения выбирается протокол высокого уровня,

который зависит от используемого порта. Согласно спецификации протокола

TCP/IP, первые 1024 порта резервируются для определенных задач. Порт номер

21 предназначен для протокола FTP, 23 – для Telnet, 25 – для электронной

почты, 79 – для протокола finger, 80 – для HTTP, и т.д. Каждый протокол

определяет, каким образом клиент должен взаимодействовать с портом.

Например, протокол HTTP используется Web-броузерами и серверами для

передачи гипертекстовых страниц и изображений. Работает он следующим

образом. Когда клиент запрашивает файл от сервера HTTP (это действие

известно под названием попадание – hit), он просто записывает имя файла в

специальном формате в определенный порт и получает обратно содержимое

файла. Сервер также возвращает код состояния, сообщающий клиенту о

возможности удовлетворения запроса, и причину отказа.. Вот пример запроса

клиентом файла /index.html, в ответ на который сервер передает содержимое

файла.

СЕРВЕР

КЛИЕНТ

Опрашивает порт 80 Подключается к

порту 80

Определяет подключение Записывает «GET

/index.html

к серверу

HTTP/1.0\n\n»

Считывает до второго символа

новой строки (\n)

Определяет команду GET как

известную команду и протокол HTTP/1.0.

Считывает файл /index.html

Записывает «HTTP/1.0 200 OK\n\n»

(«200» означает «дальше идет

содержимое файла»)

Копирует содержимое файла в сокет Считывает файл и выводит его

Отключается Отключается

Транслирующие серверы

Транслирующие серверы (proxy servers) передают часть протокола клиента

другому серверу. Это необходимо в случаях, когда клиенты имеют определенные

ограничения при подключении к серверу. Таким образом, клиент может быть

подключен к другому серверу, не имеющему подобных ограничений, а тот, в

свою очередь, будет осуществлять все операции клиента. Транслирующий сервер

имеет возможность фильтровать определенные запросы или накапливать

(кэшировать) результаты этих запросов для дальнейшего использования.

Транслирующий HTTP сервер, поддерживающий кэширование, в состоянии

уменьшить количество запросов связи локальных сетей с Internet. Если

популярная web-страница затребована сотнями пользователей, транслирующий

сервер может, считав ее содержимое с web-сервера только один раз, сохранить

ее в буфере и обеспечить более быстрый доступ к ней клиентов.

Адресация Internet

Каждый компьютер в Internet имеет адрес. Им является число, однозначно

определяющее компьютер в сети. На IP-адрес отводится 32 бита и мы часто

представляем подобные адреса в виде последовательности чисел в интервале от

0 до 255, разделенных точками. Это облегчает их запоминание, поскольку

адреса присваиваются отнюдь не беспорядочно – прослеживается определенная

иерархия.

Служба доменных имен (DNS)

Internet не была бы столь дружественной сетью, если бы существовала

необходимость задавать адреса только числами. Например, сложно себе

представить появление ссылки на адрес «http://192.9.9.1/» в рекламном

объявлении. К счастью, существует служба, обеспечивающая поиск информации в

Internet с помощью имен,- служба доменных имен (Domain Name Service - DNS).

Точно так же, как четыре числа IP-адреса описывают сетевую иерархию слева

направо, имя адреса Internet, называемое именем его домена, описывает

положение машины в пространстве имен Internet справа налево. Например,

www.starwave.com означает, что адресат находится в домене com

(зарезервированном для коммерческих сетей США) и называется starwave

(название компании), а www является именем определенного компьютера – в

данном случае web-сервера компании starwave. www соответствует крайнему

правому числу в эквивалентном IP-адресе.

2.4. Основы сетевой маршрутизации

Библиографическая справка

В общедоступном значении слова маршрутизация означает передвижение

информации от источника к пункту назначения через объединенную сеть. При

этом, как правило, на пути встречается по крайней мере один узел.

Маршрутизация часто противопоставляется объединению сетей с помощью моста,

которое, в популярном понимании этого способа, выполняет точно такие же

функции. Основное различие между ними заключается в том, что объединение с

помощью моста имеет место на Уровне 2 эталонной модели ISO, в то время как

маршрутизация встречается на Уровне 3. Этой разницей объясняется то, что

маршрутизация и объединение по мостовой схеме используют различную

информацию в процессе ее перемещения от источника к месту назначения.

Результатом этого является то, что маршрутизация и объединение с помощью

моста выполняют свои задачи разными способами; фактически, имеется

несколько различных видов маршрутизации и объединения с помощью мостов.

Тема маршрутизации освещалась в научной литературе о компьютерах более 2-

х десятилетий, однако с коммерческой точки зрения маршрутизация приобрела

популярность только в 1970 гг. В течение этого периода сети были довольно

простыми, гомогенными окружениями. Крупномасштабное объединение сетей стало

популярно только в последнее время.

Компоненты маршрутизации

Маршрутизация включает в себя два основных компонента: определение

оптимальных трактов маршрутизации и транспортировка информационных групп

(обычно называемых пакетами) через объединенную сеть. В настоящей работе

последний из этих двух компонентов называется коммутацией. Коммутация

относительно проста. С другой стороны, определение маршрута может быть

очень сложным процессом.

Определение маршрута

Определение маршрута может базироваться на различных показателях

(величинах, результирующих из алгоритмических вычислений по отдельной

переменной - например, длина маршрута) или комбинациях показателей.

Программные реализации алгоритмов маршрутизации высчитывают показатели

маршрута для определения оптимальных маршрутов к пункту назначения.

Для облегчения процесса определения маршрута, алгоритмы маршрутизации

инициализируют и поддерживают таблицы маршрутизации, в которых содержится

маршрутная информация. Маршрутная информация изменяется в зависимости от

используемого алгоритма маршрутизации.

Алгоритмы маршрутизации заполняют маршрутные таблицы неким множеством

информации. Ассоциации "Пункт назначения/следующая пересылка" сообщают

роутеру, что определенный пункт назначения может быть оптимально достигнут

путем отправки пакета в определенный роутер, представляющий "следующую

пересылку" на пути к конечному пункту назначения. При приеме поступающего

пакета роутер проверяет адрес пункта назначения и пытается ассоциировать

этот адрес со следующей пересылкой.

В маршрутных таблицах может содержаться также и другая информация.

"Показатели" обеспечивают информацию о желательности какого-либо канала или

тракта. Роутеры сравнивают показатели, чтобы определить оптимальные

маршруты. Показатели отличаются друг oт друга в зависимости от

использованной схемы алгоритма маршрутизации. Далее в этой главе будет

представлен и описан ряд общих показателей.

Роутеры сообщаются друг с другом (и поддерживают свои маршрутные

таблицы) путем передачи различных сообщений. Одним из видов таких сообщений

является сообщение об "обновлении маршрутизации". Обновления маршрутизации

обычно включают всю маршрутную таблицу или ее часть. Анализируя информацию

об обновлении маршрутизации, поступающую ото всех роутеров, любой из них

может построить детальную картину топологии сети. Другим примером

сообщений, которыми обмениваются роутеры, является "объявление о состоянии

канала". Объявление о состоянии канала информирует другие роутеры о

состоянии каналов отправителя. Канальная информация также может быть

использована для построения полной картины топологии сети. После того, как

топология сети становится понятной, роутеры могут определить оптимальные

маршруты к пунктам назначения.

Коммутация

Алгоритмы коммутации сравнительно просты и в основном одинаковы для

большинства протоколов маршрутизации. В большинстве случаев главная

вычислительная машина определяет необходимость отправки пакета в другую

главную вычислительную машину. Получив определенным способом адрес роутера,

главная вычислительная машина-источник отправляет пакет, адресованный

специально в физический адрес роутера (уровень МАС), однако с адресом

протокола (сетевой уровень) главной вычислительной машины пункта

назначения.

После проверки адреса протокола пункта назначения пакета роутер

определяет, знает он или нет, как передать этот пакет к следующему роутеру.

Во втором случае (когда роутер не знает, как переслать пакет) пакет, как

правило, игнорируется. В первом случае роутер отсылает пакет к следующей

роутеру путем замены физического адреса пункта назначения на физический

адрес следующего роутера и последующей передачи пакета.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9