Принципи побудови складових мереж

Принципы побудови складових сетей

Сетевой рівень у першу чергу повинен надавати кошти на рішення наступних задач:

доставки пакетів у мережі з довільній топологією.

структуризации мережі шляхом надійної локалізації трафіку.

согласования різних протоколів канального рівня.

Локализация трафіку і ізоляція мереж.

Трафик у мережі складається випадково, однак у ньому відбиті і пояснюються деякі закономірності. Як правило, деякі користувачі, що працюють за загальної завданням, (наприклад, співробітники одного відділу) найчастіше звертаються з запитами або друг до друга, або до спільного серверу, і лише зрідка вони відчувають необхідність доступу до ресурсів комп’ютерів іншого відділу. Бажано, щоб структура мережі відповідала структурі інформаційних потоків. Залежно від мережного трафіку комп’ютери у мережі можна розділити на групи (сегменти мережі). Комп’ютери об'єднують у групу, коли велика частина породжуваних ними повідомлень, адресована комп’ютерів цієї групи.

Для поділу мережі на сегменти використовуються мости і комутатори. Вони екранують локальний трафік всередині сегмента, не передаючи його межі ніяких кадрів, крім, які адресовані комп’ютерів, які у інших сегментах. Тим самим було, мережу розпадається деякі подсети. Це дозволяє раціональніше вибирати пропускну спроможність наявних ліній зв’язку, враховуючи інтенсивність трафіку всередині кожної групи, і навіть активність обміну даними між группами.

Однако локалізація трафіку засобами мостів і комутаторів має суттєві ограничения.

С одного боку, логічні сегменти мережі, розташовані між мостами, недостатньо ізольовані друг від друга, саме, де вони захищені від, про, широкомовних штормів. Коли будь-яка станція посилає широковещательное повідомлення, це повідомлення передається всіх станціях всіх логічних сегментів мережі. Захист від широкомовних штормів у мережах, побудованих з урахуванням мостів, має кількісний, а чи не якісний характер: адміністратор просто обмежує кількість широкомовних пакетів, яке дозволяється генерувати деякому узлу.

С з іншого боку, використання механізму віртуальних сегментів, реалізованого в комутаторах локальних мереж, призводить до повної локалізації трафіку — такі сегменти повністю ізольовані друг від друга, навіть щодо широкомовних кадрів. Тож у мережах, побудованих лише з мости і комутаторах, комп’ютери, належать різним віртуальним сегментам, не утворюють єдиної сети.

Приведенные недоліки мостів і комутаторів пов’язані про те, що вони працюють за протоколів канального рівня, в що у явному вигляді не визначається поняття частини мережі (чи подсети, чи сегмента), що можна було б послуговуватись при структуризації великий мережі. Натомість, щоб вдосконалити канальний рівень, розробники мережевих технологій вирішили доручити завдання побудови складовою мережі нового рівня — сетевому.

Согласование протоколів канального уровня.

Современные обчислювальні мережі часто будуються із кількох різних базових технологій — Ethernet, Token Ring чи FDDI. Така неоднорідність виникає або за об'єднанні вже дотеперішніх мереж, використовують у транспортних підсистемах різні протоколи канального рівня, або за перехід до новим технологіям, таких як Fast Ethernet чи 100VG-AnyLAN.

Именно для освіти єдиної транспортної системи, об'єднуючою кілька мереж з різними принципами передачі між кінцевими вузлами, і є мережевий рівень. Коли два чи більше мереж організують спільну транспортну службу, такий режим взаємодії зазвичай називають межсетевым взаємодією (internetworking). Для позначення складовою мережі в англомовної літературі часто також використовується термін интерсеть (internetwork чи internet).

Создание складної структурованої мережі, інтегруючої різні базові технології, може здійснюватись і засобами канального рівня: при цьому може бути використані деякі типи мостів і комутаторів. Проте можливістю трансляції протоколів канального рівня мають далеко ще не всі типи мостів і комутаторів, при цьому можливості ці обмежені. Зокрема, в объединяемых мережах мають співпадати максимальні розміри полів даних кадрів, оскільки канальні протоколи, зазвичай, не підтримують функції фрагментації пакетов.

Маршрутизация у мережах із довільною топологией.

Среди протоколів канального рівня деякі забезпечують доставку даних у мережах із довільною топологією, але пари сусідніх вузлів (наприклад, протокол PPP), а деякі - між будь-якими вузлами (наприклад, Ethernet), та заодно мережу повинна мати топологію певного і дуже простого типу, наприклад, деревоподібну.

При об'єднанні до мережі кількох сегментів з допомогою марнотратів чи комутаторів продовжують діяти обмеження їхньому топологію: в получившейся мережі повинні відсутні петлі. Справді, міст або його функціональний аналог — комутатор — можуть вирішувати завдання доставки пакета адресата тільки тоді ми, як між відправником і одержувачем існує єдиний шлях. У той самий час наявність надлишкових зв’язків, що й утворюють петлі, часто необхідне кращої балансування навантаження, і навіть підвищення надійності мережі з допомогою існування альтернативного маршруту на додаток до основному.

Сетевой рівень дозволяє передавати дані між будь-якими, довільно пов’язаними вузлами сети.

Реализация протоколу мережного рівня передбачає його присутність серед мережі спеціального устрою — маршрутизатора. Маршрутизатори об'єднують окремі мережі у загальну складову мережу (малюнок 1.1). Внутрішня структура кожної мережі не показано, оскільки він має значення при розгляді мережного протоколу. До кожного маршрутизатору може бути приєднано кілька мереж (по крайнього заходу две).

В складних складових мережах майже завжди є кілька альтернативних маршрутів передачі пакетів між двома кінцевими вузлами. Завдання вибору маршрутів з кількох можливих вирішують маршрутизатори, і навіть кінцеві вузли.

Маршрут — це послідовність маршрутизаторів, що має пройти пакет від відправника до пункту назначения.

Маршрутизатор вибирає маршрут виходячи з свого ставлення до поточної конфігурації сіті й відповідного критерію вибору маршруту. Зазвичай, у ролі критерію виступає час проходження маршруту, що у локальних мережах збігаються з довжиною маршруту, вимірюваною у кількості пройдених вузлів маршрутизації (в глобальних мережах приймається до уваги та палестинці час передачі пакета з кожної лінії связи).

.

Рис. 1.1. Архітектура складовою сети.

Сетевой рівень кваліфікації і модель OSI.

В моделі OSI, званої також моделлю взаємодії відкритих систем (Open Systems Interconnection — OSI) і розробленої Міжнародної Організацією з Стандартам (International Organization for Standardization — ISO), кошти мережного взаємодії діляться до 7 рівнів, котрим визначено стандартні назви і функции.

Сетевой рівень посідає у моделі OSI проміжне становище: до його послуг звертаються протоколи прикладного рівня, сеансового рівня життя та рівня уявлення. На виконання своїх можливостей мережевий рівень викликає функції канального рівня, що у своє чергу звертається до засобів фізичного уровня.

Рассмотрим коротко основні функції рівнів моделі OSI.

Физический рівень виконує передачу бітов по фізичним каналам, таких як коаксіальний кабель, вита пара чи опто-волоконний кабель. У цьому рівні визначаються характеристики фізичних середовищ передачі і параметрів електричних сигналов.

Канальный рівень забезпечує передачу кадру даних між будь-якими вузлами у мережах з типовий топологією або між двома сусідніми вузлами у мережах із довільною топологією. У протоколах канального рівня закладено певна структура перетинів поміж комп’ютерами і методи їхнього адресації. Адреси, використовувані на канальном рівні у локальних мережах, часто називають МАС-адресами.

Сетевой рівень забезпечує доставку даних між будь-якими двома вузлами у мережі із довільною топологією, при цьому не перебирає ніяких зобов’язань за надійністю передачі данных.

Транспортный рівень забезпечує передачу даних між будь-якими вузлами мережі з потрібним рівнем надійності. І тому на транспортному рівні є кошти встановлення сполуки, нумерації, буферизации і упорядкування пакетов.

Сеансовый рівень надає засоби управління діалогом, дозволяють фіксувати, яка з взаємодіючих сторін є активної зараз, і навіть надає кошти синхронізації у межах процедури обміну сообщениями.

Уровень уявлення. На відміну від нижележащих рівнів, які починають працювати з надійної й ефективної передачею бітов від відправника до одержувачу, рівень уявлення оперує зовнішнім поданням даних. У цьому рівні можуть виконуватися різні види перетворення даних, такі як компресія і декомпресія, шифровка і дешифрування данных.

Прикладной рівень — це у сутності набір різноманітних мережевих сервісів, наданих кінцевим користувачам і додатків. Прикладами таких сервісів є, наприклад, електронна пошта, передача файлів, підключення віддалених терміналів до комп’ютера через мережу.

При побудові транспортної підсистеми найбільше зацікавлення представляють функції фізичного, канального і мережного рівнів, тісно пов’язані з які у даної мережі устаткуванням: мережними адаптерами, концентраторами, мостами, комутаторами, маршрутизаторами. Функції ужиткового й сеансового рівнів, і навіть рівня уявлення реалізуються операційними системами і системними додатками кінцевих вузлів. Транспортний рівень виступає посередником між двома групами протоколов.

Функции мережного уровня.

Протоколы канального рівня не в дозволяють будувати мережі з розвиненою структурою, наприклад, мережі, об'єднувальні кілька мереж підприємства у єдину мережу, чи высоконадежные мережі, у яких існують надлишкові зв’язок між вузлами. А, щоб, з одного боку, зберегти простоту процедур передачі пакетів для типових топологий, з другого боку, допустити використання довільних топологий, вводиться додатковий мережевий уровень.

Прежде, ніж розпочати розгляду функцій мережного рівня, уточнимо, що розуміється під терміном «мережу ». У протоколах мережного рівня термін «мережу «означає сукупність комп’ютерів, з'єднаних між собою у відповідність до одній з стандартних типових топологий і використовують передачі пакетів загальну базову мережну технологію. Усередині мережі сегменти не поділяються маршрутизаторами, інакше була б жодна мережу, а кілька мереж. Маршрутизатор з'єднають кілька мереж в интерсеть.

Основная ідею запровадження мережного рівня у тому, аби залишити технології, використовувані в объединяемых мережах в незмінному як, але додати в кадри канального рівня додаткову інформацію — заголовок мережного рівня, виходячи з якої було б знаходити адресата у мережі з кожного базової технологією. Заголовок пакета мережного рівня має уніфікований формат, котрий залежить від форматів кадрів канального рівня тих мереж, які можуть опинитися укладати об'єднану сеть.

Заголовок мережного рівня повинен утримувати адресу призначення і той інформацію, необхідну успішного переходу пакета із електромережі одного типу до мережі іншого типу. До такої інформації може зараховуватися, наприклад:

номер фрагмента пакета, потрібний для успішного проведення операцій сборки-разборки фрагментів при поєднанні мереж з різними максимальними розмірами кадрів канального рівня.

время життя пакета, указывающее, як довго він мандрує интерсети, цей час можна використовувати для знищення «заблудлих «пакетів.

информация про наявність і стані перетинів поміж мережами, яка допомагає вузлам сіті й маршрутизаторам раціонально вибирати міжмережеві маршрути.

информация про завантаженості мереж, також яка допомагає узгодити темп посилки пакетів до мережі кінцевими вузлами з реальних можливостей ліній зв’язку у дорозі пакетів.

качество сервісу — критерій вибору маршруту при межсетевых передачах — наприклад, узел-отправитель може зажадати передати пакет з максимальною надійністю, можливе збитки часу доставки.

В ролі адрес відправника і одержувача в складовою мережі використовується не МАС-адрес, а пара чисел — номер сіті й номер комп’ютера у цій мережі. У канальних протоколах полі «номер мережі «зазвичай не має - передбачається, що це вузли належать однієї мережі. Явна нумерація мереж дозволяє протоколів мережного рівня складати точну карту межсетевых зв’язків й вибирати нам раціональні маршрути за будь-якої їх топології, використовуючи натомість альтернативні маршрути, якщо вони є, що ні вміють робити мосты.

Таким чином, всередині мережі доставка повідомлень регулюється канальным рівнем. І це доставкою пакетів між мережами займається мережевий рівень.

Существует два підходи до призначенню номери вузла в заголовку мережного пакета. Перший грунтується на використанні кожному за вузла нового адреси, відмінного від того, який використовувався на канальном рівні. Перевагою такий підхід є його універсальність і гнучкість — який був формат адреси на канальном рівні, формат адреси вузла на мережному рівні вибирається єдиним. Проте, тут є і деякі незручності, пов’язані із необхідністю наново нумерувати вузли, причому найчастіше вручну.

Второй підхід полягає у використанні на мережному рівні тієї самої адреси вузла, що нарешті отримано йому на канальном рівні. Це рятує адміністратора від додаткової роботи з присвоєнню нових адрес, знімає необхідність у встановленні відповідності між мережним і канальным адресою однієї й тієї ж вузла, а може породити складне завдання інтерпретації адреси вузла при поєднанні мереж з різними форматами адресов.

Протоколы передачі і протоколи обміну маршрутної информацией.

Для здобуття права лиш мати інформацію про поточної конфігурації мережі, маршрутизатори обмінюються маршрутної інформацією між собою зі спеціального протоколу. Протоколи цього називаються протоколами обміну маршрутної інформацією (чи протоколами маршрутизації). Протоколи обміну маршрутної інформацією слід відрізняти від, власне, протоколів мережного рівня. Тоді як перші несуть суто службову інформацію, другі призначені передачі користувальних даних, як і це роблять протоколи канального уровня.

Для здобуття права доставити віддаленому маршрутизатору пакет протоколу обміну маршрутної інформацією, використовується протокол мережного рівня, бо тільки може передати інформацію між маршрутизаторами, які у різних мережах. Пакет протоколу обміну маршрутної інформацією міститься у полі даних пакета мережного рівня, тому з погляду вкладеності пакетів протоколи маршрутизації слід зарахувати до вищому рівню, ніж мережевий. Але функціонально вони вирішують загальну завдання за пакетами мережного рівня — доставляють кадри адресата через різнорідну складову мережу.

С допомогою протоколів обміну маршрутної інформацією маршрутизатори становлять карту межсетевых зв’язків тієї чи іншою мірою подробиці і вирішили у тому, якому наступному маршрутизатору потрібно передати пакет для освіти раціонального пути.

На мережному рівні працюють протоколи чергового типу, які визначають відображення адреси вузла, використовуваного на мережному рівні, в локальний адресу мережі. Такі протоколи часто називають протоколами дозволу адрес — Address Resolution Protocol, ARP. Іноді їхні відносять немає мережному рівню, а до канальному, хоча тонкощі класифікації не змінюють їх сути.

Список литературы

Для підготовки даної роботи було використано матеріали з сайтаinternet internet.