Сеть передачи данных — совокупность оконечных устройств (терминалов) связи, объединённых каналами передачи данных и коммутирующими устройствами (узлами сети), обеспечивающими обмен сообщениями между всеми оконечными устройствами.
Существуют следующие виды сетей передачи данных:
Телефонные сети— сети, в которых оконечными устройствами являются простыепреобразователи сигналамежду электрическим и видимым/слышимым.
Компьютерные сети— сети, оконечными устройствами которых являютсякомпьютеры.
По принципу коммутации сети делятся на:
сети с коммутациейканалов. Они предназначены для передачи между оконечными устройствами, при этом выделяетсяфизическийилилогическийканал, по которому возможна непрерывнаяпередача информации. Сетью с коммутацией каналов является, например,телефонная сеть. В таких сетях возможно использование узлов весьма простой организации, вплоть до ручной коммутации, однако недостатком такой организации является неэффективное использованиеканалов связи, если поток информации непостоянный и малопредсказуемый.
сети с коммутациейпакетов— данные между оконечными устройствами в такой сети передаются короткими посылками —пакетами, которыекоммутируютсянезависимо. По такой схеме построено подавляющее большинствокомпьютерных сетей. Этот тип организации весьма эффективно использует каналыпередачи данных, но требует более сложного оборудования узлов, что и определило использование почти исключительно в компьютерной среде.
7.3. Аппаратные средства сети
Се́рвер (англ.server от to serve — служить) — аппаратное обеспечение, выделенное и/или специализированное для выполнения на нем сервисного программного обеспечения (в том числесерверовтех или иных задач).
На сервере хранится база данных. Сервер по сути является файл-сервером и предоставляет общий доступ к единой БД.
Сервер это выделенный компьютер.
Рис. 7.3. Вид сервера
Сервером называется компьютер, выделенный из группы персональных компьютеров (или рабочих станций) для выполнения какой-либо сервисной задачи без непосредственного участия человека. Сервер и рабочая станция могут иметь одинаковую аппаратную конфигурацию, так как различаются лишь по участию в своей работе человека законсолью.
Некоторые сервисные задачи могут выполняться на рабочей станции параллельно с работой пользователя. Такую рабочую станцию условно называют невыделенным сервером.
Консоль (обычно — монитор/клавиатура/мышь) и участие человека необходимы серверам только на стадии первичной настройки, при аппаратно-техническом обслуживании и управлении в нештатных ситуациях (штатно, большинство серверов управляются удаленно). Для нештатных ситуаций серверы обычно обеспечиваются одним консольным комплектом на группу серверов (с коммутатором, напримерKVM-переключателем, или без такового).
В результате специализации (см. ниже), серверное решение может получить консоль в упрощенном виде (например, коммуникационный порт), или потерять ее вовсе (в этом случае первичная настройка и нештатное управление могут выполняться только через сеть, а сетевые настройки могут быть сброшены в состояние по умолчанию).
Маршрутиза́тор ( ро́утер) — сетевоеустройство, пересылающее пакеты данных между различнымисегментами сетии принимающее решения на основании информации отопологии сетии определённых правил, заданныхадминистратором.
Маршрутизаторы делятся на программные и аппаратные.
Рис. 7.4. Вид маршрутизатора, используемого на магистральных каналах
Принцип работы
Рис. 7.5. AvayaМаршрутизатор основной (ERS-8600)
Обычно маршрутизатор использует адрес получателя, указанный в пакетах данных и определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается.
Существуют и другие способы определения маршрута пересылки пакетов, когда, например, используется адрес отправителя, используемые протоколы верхних уровнейи другая информация, содержащаяся в заголовках пакетовсетевого уровня. Нередко маршрутизаторы могут осуществлятьтрансляцию адресовотправителя и получателя, фильтрацию транзитного потока данных на основе определённых правил с целью ограничения доступа, шифрование/дешифрование передаваемых данных и т. п.
Таблица маршрутизации
Таблица маршрутизациисодержит информацию, на основе которой маршрутизатор принимает решение о дальнейшей пересылке пакетов. Таблица состоит из некоторого числа записей — маршрутов, в каждой из которых содержится адрес сети получателя, адрес следующего узла, которому следует передавать пакеты и некоторый вес записи — метрика. Метрики записей в таблице играют роль в вычислении кратчайших маршрутов к различным получателям. В зависимости от модели маршрутизатора и используемыхпротоколов маршрутизации, в таблице может содержаться некоторая дополнительная служебная информация. Например:
192.168.64.0/16 [110/49] via 192.168.1.2, 00:34:34, FastEthernet0/0.1
где 192.168.64.0/16 — сеть назначения,
110/- административное расстояние
/49 — метрика маршрута,
192.168.1.2 — адрес следующего маршрутизатора, которому следует
передавать пакеты для сети 192.168.64.0/16,
00:34:34 — время, в течение которого был известен этот маршрут,
FastEthernet0/0.1 — интерфейс маршрутизатора, через который можно
достичь «соседа» 192.168.1.2.
Маршрутизаторы помогают уменьшить загрузку сети. В основном их применяют для объединения сетей разных типов, зачастую несовместимых по архитектуре и протоколам. Нередко маршрутизатор используется для обеспечения доступа из локальной сетив глобальную сетьИнтернет, осуществляя функциитрансляции адресовимежсетевого экрана.
В качестве маршрутизатора может выступать как специализированное (аппаратное) устройство, так и обычный компьютер, выполняющий функции маршрутизатора.
Коммута́ция — процесс соединения абонентовкоммуникационной сети через транзитныеузлы.
Коммуникационные сети должны обеспечивать связь своих абонентов между собой. Абонентами могут выступать ЭВМ, сегменты локальных сетей,факс-аппараты илителефонныесобеседники. Как правило, в сетях общего доступа невозможно предоставить каждой паре абонентов собственную физическуюлинию связи, которой они могли бы монопольно «владеть» и использовать в любое время. Поэтому в сети всегда применяется какой-либо способ коммутации абонентов, который обеспечиваетразделениеимеющихся физических каналов между несколькими сеансами связи и между абонентами сети.
Каждый абонент соединен с коммутаторамииндивидуальной линией связи, закрепленной за этим абонентом. Линии связи, протянутые между коммутаторами разделяются несколькими абонентами, то есть используются совместно.
Коммутация по праву считается одной из самых популярных современных технологий. Коммутаторы по всему фронту теснят мосты и маршрутизаторы, оставляя за последними только организацию связи через глобальную сеть. Популярность коммутаторов обусловлена прежде всего тем, что они позволяют за счет сегментации повысить производительность сети. Помимо разделения сети на мелкие сегменты, коммутаторы дают возможность создавать логические сети и легко перегруппировывать устройства в них. Иными словами, коммутаторы позволяют создавать виртуальные сети.
В настоящее время коммутаторы используются для прямого подключения к конечным станциям.
Широкое применение коммутаторов значительно повысило эффективность использования сети за счет равномерного распределения полосы пропускания между пользователями и приложениями.
Существует четыре принципиально различные схемы коммутации абонентов в сетях:
Коммутация каналов— организация составного канала через несколько транзитных узлов из нескольких последовательно «соединённых» каналов на время передачи сообщения (оперативная коммутация) или на более длительный срок — время коммутации определяется административно.
Коммутация сообщений— разбиение информации на сообщения, которые передаются последовательно к ближайшему транзитному узлу, который приняв сообщение, запоминает его и передаёт далее сам таким же образом. Получается нечто вроде конвейера.
Коммутация пакетов — разбиение сообщения на «пакеты», которые передаются отдельно. Разница между сообщением и пакетом: размер пакета ограничен технически, сообщения — логически. При этом если маршрут движения пакетов между узлами определён заранее, говорят о виртуальном канале (с установлением соединения).
Коммутация ячеек— совмещает в себе свойства сетей с коммутацией каналов и сетей с коммутацией пакетов, при коммутации ячеек пакеты всегда имеют фиксированный и относительно небольшой размер.
Сетевой концентратор— сетевое устройство, предназначенное для объединения нескольких устройств Ethernetпакетной технологии передачи данных преимущественно локальных компьютерных сетей в общий сегмент сети. Устройства подключаются при помощивитой пары,коаксиального кабеляилиоптоволокна.
В настоящее время хабы почти не выпускаются — им на смену пришли сетевые коммутаторы(свитчи), выделяющие каждое подключённое устройство в отдельный сегмент. Сетевые коммутаторы ошибочно называют «интеллектуальными концентраторами».
Рис. 7.6. 4-портовый сетевой концентратор
Мост, сетевой мост — сетевое устройство, предназначенное для объединения сегментов(подсети)компьютерной сетиразных топологий и архитектур.
В общем случае коммутатор(свитч) и мост аналогичны по функциональности; разница заключается во внутреннем устройстве: мосты обрабатывают трафик, используя центральный процессор, коммутатор же использует коммутационную матрицу (аппаратную схему для коммутации пакетов). В настоящее время мосты практически не используются, так как для работы требуют производительный процессор.
Мост рассматривается как устройство с функциями хранения и дальнейшей отправки, поскольку он должен проанализировать поле адреса пункта назначения фрейма и вычислить контрольную сумму CRCв поле контрольной последовательности фрейма перед отправкой фрейма на все порты.
Если порт пункта назначения в данный момент занят, то мост может временно сохранить фрейм до освобождения порта. Для выполнения этих операций требуется некоторое время, что замедляет процесс передачи и увеличивает латентность (скрытость, невидимость).
Межсетевой экран или сетевой экран — комплекс аппаратных или программных средств, осуществляющий контроль и фильтрацию проходящих через него сетевых пакетов в соответствии с заданными правилами.
Основной задачей сетевого экрана является защита компьютерных сетейили отдельных узлов от несанкционированного доступа. Также сетевые экраны часто называют фильтрами, так как их основная задача — не пропускать (фильтровать) пакеты, не подходящие под критерии, определённые в конфигурации.
Некоторые сетевые экраны также позволяют осуществлять трансляцию адресов— динамическую заменувнутрисетевых (серых) адресовили портов на внешние, используемые за пределами ЛВС.
Сети передачи данных
Сеть передачи данных — совокупность оконечных устройств (терминалов) связи, объединённых каналами передачи данных и коммутирующими устройствами (узлами сети), обеспечивающими обмен сообщениями между всеми оконечными устройствами.
Существуют следующие виды сетей передачи данных:
— сети, в которых оконечными устройствами являются простые преобразователи сигнала между электрическим и видимым/слышимым. — сети, оконечными устройствами которых являются компьютеры.
По принципу коммутации сети делятся на:
Сети с коммутациейканалов — для передачи между оконечными устройствами выделяется физический или логический канал, по которому возможна непрерывная передача информации. Сетью с коммутацией каналов является, например, телефонная сеть. В таких сетях возможно использование узлов весьма простой организации, вплоть до ручной коммутации, однако недостатком такой организации является неэффективное использование каналов связи, если поток информации непостоянный и малопредсказуемый.
Сети с коммутациейпакетов — данные между оконечными устройствами в такой сети передаются короткими посылками — пакетами, которые коммутируются независимо. По такой схеме построено подавляющее большинство компьютерных сетей. Этот тип организации весьма эффективно использует каналы передачи данных, но требует более сложного оборудования узлов, что и определило использование почти исключительно в компьютерной среде.
См. также
Ссылки
Это заготовка статьи о компьютерах. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. Это примечание по возможности следует заменить более точным.
Проставить интервики в рамках проекта Интервики.
Компьютерные сети
Связь
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое «Сети передачи данных» в других словарях:
Предоставление доступа к сети передачи данных — совокупность действий оператора связи сети передачи данных по формированию абонентской линии и подключению с ее помощью пользовательского (оконечного) оборудования к узлу связи сети передачи данных или обеспечению возможности подключения к сети… … Официальная терминология
предоставление доступа к сети передачи данных — 170 предоставление доступа к сети передачи данных: Совокупность действий оператора связи сети передачи данных по формированию абонентской линии и подключению с ее помощью пользовательского оборудования к узлу связи сети передачи данных или… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Предоставление доступа к сети передачи данных — 1. Совокупность действий оператора связи по формированию абонентской линии, подключению с ее помощью пользовательского (оконечного) оборудования к узлу связи сети передачи данных либо по обеспечению возможности подключения к сети передачи данных… … Телекоммуникационный словарь
Структура сети передачи данных — 172. Структура сети передачи данных Структура сети ПД Е. Structure of data transmission network Взаимное расположение и связь взаимодействующих устройств сети передачи данных Источник: ГОСТ 17657 79: Передача данных. Термины и определения… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Техническая возможность предоставления доступа к сети передачи данных — одновременное наличие незадействованной монтированной емкости узла связи, в зоне действия которого запрашивается подключение пользовательского (оконечного) оборудования к сети передачи данных, и незадействованных линий связи, позволяющих… … Официальная терминология
техническая возможность предоставления доступа к сети передачи данных — 175 техническая возможность предоставления доступа к сети передачи данных: Одновременное наличие незадействованной монтированной емкости узла связи, в зоне действия которого запрашивается подключение пользовательского оборудования к сети передачи … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Пакет информации сети передачи данных — пакет информации сообщение электросвязи, которое передается по сети передачи данных и в составе которого присутствуют данные, необходимые для его коммутации узлом связи;. Источник: Постановление Правительства РФ от 23.01.2006 N 32 (ред. от… … Официальная терминология
Соединение по сети передачи данных (сеанс связи) — установленное в результате вызова или предварительно установленное взаимодействие между средствами связи, позволяющее абоненту и (или) пользователю передавать и (или) принимать голосовую и (или) неголосовую информацию;. Источник: Постановление… … Официальная терминология
Узел связи сети передачи данных — средства связи, выполняющие функции систем коммутации. Источник: Постановление Правительства РФ от 23.01.2006 N 32 (ред. от 16.02.2008) Об утверждении Правил оказания услуг связи по передаче данных … Официальная терминология
Структура сети передачи данных — 1. Взаимное расположение и связь взаимодействующих устройств сети передачи данных Употребляется в документе: ГОСТ 17657 79 Передача данных. Термины и определения … Телекоммуникационный словарь
Все о сетях в компьютерах и передаче данных
С развитием информационных технологий началось совершенствование данных, а также методов работы с ними. В IT-сфере есть понятие компьютерных сетей, о котором пойдет речь далее. Постараемся изучить соответствующее определение, а также виды передачи информации в современном мире. Предложенные сведения пригодятся и разработчику, и системному администратору.
Определение
В качестве сети подразумевают некую связь объектов, которые обладают общими признаками. Они определенным образом связаны друг с другом. Соответствующие «контакты» бывают опосредованными и непосредственными. Объединение объектов, согласно Google, необходимо в целях экономии ресурсов вычислительной техники.
Компьютерная сеть – совокупность компьютеров и ноутбуков, которые связаны между собой каналами связи. Оные обеспечены коммуникационными устройствами, а также специализированным ПО, которое помогает использовать данные и оборудование совместно.
Немного теории
Перед тем, как изучить сети, стоит обратить внимание на несколько ключевых определений. Они помогут при углубленном рассмотрении вопроса. Согласно Google, необходимо запомнить следующие понятия:
Оконченный узел – устройство, которое способно передавать и/или принимать информацию. Сюда относят: телефоны, планшеты, компьютеры, терминалы, тонкие клиенты, ТВ.
Промежуточное устройство – оборудование, необходимое для соединения оконченных узлов друг с другом. Примеры: модем, концентратор, маршрутизатор, точка доступа Wi-Fi.
Сетевая среда. Google уверяет, что это такие среды, в которых осуществляется непосредственная передача информации. К данной категории относятся сетевые карты, коннекторы, кабели, оптоволокно.
FTP – стандартный протокол передачи информации с установлением соединения. Функционирует по протоколу TCP. Стандартным номером порта выступает 21.
TFTP – упрощенный вид протокола FTP. Работает без предварительного соединения. Для функционирования используется UDP. Встречается при загрузке образа бездисковыми рабочими станциями.
Эти сведения всегда можно отыскать в Google, но лучше запомнить их. Это упростит изучение сетей.
Кратко о классификации
Компьютерные сети бывают разными. Для передачи электронных материалов, согласно Google, могут использоваться следующие их виды:
беспроводные;
компьютерные;
конвергентные;
телефонные.
Также сети компьютерных устройств бывают:
локальными;
глобальными;
беспроводными локальными;
персональные;
нательные.
Рассматриваемые типы сетей включают в себя разнообразное количество устройств. Занимают оные различные по размеру территории – от одного кабинета до нескольких сотен ПК и ноутбуков.
Локальные сети
Локальная сеть согласно Google – это LAN. Включает в себя ПК, которые расположены на небольшой территории. Обычно оные принадлежат одной компании. Благодаря небольшому расстоянию между устройствами, для передачи данных создаются широкие перспективы применения телекоммуникационных девайсов.
Локальная вычислительная сеть основана на базе среды передачи информации, представляющей собой структурированную кабельную систему здания. Для подключения, согласно Google, юзеру потребуется активное сетевое оборудование.
Локальная сеть может быть:
с маршрутизацией информации;
селекционной.
Локальную сеть удается рассмотреть в качестве совокупности серверов и рабочих станций. При обработке информации клиентом (пользователем или рабочей станцией) может быть сформирован запрос на сервер. За счет этого удается выполнять разные сложные процедуры. Пример – поиск по БД.
Ранги и иерархия
Клиент-серверная архитектура встречается в одноранговых локальных сетях, а также в иерархических «структурах»:
Одноранговая сеть – здесь каждый ПК (рабочая станция) обладает одинаковыми правами. Все задействованные устройства равноправны. Google указывает на то, что в одноранговых сетках допускается создание подсетей – рабочих групп с теми или иными именами.
Иерархическая сеть – одно из устройств будет выполнять функции хранения данных (это – выделенный сервер), которые используются остальными рабочими станциями в пределах сетки. Для создания и управления такой сетью требуются определенные навыки системного администрирования.
Сетки с выделенным сервером позволяет обрабатывать большой объем данных. Это помогает понизить требования к ресурсам других компьютеров сети. Сложное специализированное оборудование в данном случае не потребуется.
Глобальные
Компьютерные сети могут быть глобальными. Их изучение требует навыков системного администрирования. Сюда относят сети, которые соединяют между собой другие компьютерные сетки и устройства, находящиеся в различных городах и местах. Для работы применяются уже существующие линии связи.
Пример глобальной сети – это Интернет. Здесь все компьютерные «объединения» соединены друг с другом.
Беспроводные локальные
В Google можно отыскать массу разновидностей сеток устройств. Есть беспроводные локальные типы. Они:
базируются на основе беспроводной Wi-Fi связи;
помогают связывать два и более устройств при помощи беспроводных технологий для формирования LAN в строго ограниченной области;
позволяют пользователю передвигаться по соответствующей территории, сохраняя подключение.
В Google удастся отыскать немало примеров использования соответствующего варианта. Встречается такая «модель» даже в обычных домах. Все это – за счет простоты инициализации и использования.
Региональные
По Google это нечто промежуточное между локальной и глобальной сеткой. Обеспечивают довольно качественное соединение, несмотря на десятки километров расстояния между узлами. При построении нового «варианта» ранее имеющиеся линии связи не используются. Их необходимо проложить заново.
Персональные
Объединяют персональные электронные устройства через беспроводную связь. Для этого используются Bluetooth и Wi-Fi технологии. К такому «объединению» разрешено подключать ограниченное количество абонентов (до 8 штук). Радиус действия относительно маленький – до 30 метров.
Нательные
Изучая виды сетей передачи имеющихся данных, в Google удастся отыскать информацию о нательных сетках. Они объединяют надеваемые и имплантированные компьютерные устройства (смарт-часы, фитнес-браслеты, мониторы пульса и давления и так далее).
Принцип передачи данных
Изучение сеток компьютерного типа невозможно без понимания принципов передачи электронных материалов. В Google соответствующий процесс описывается так:
Создается сеть, которая обеспечена девайсами и программным софтом.
Каждый клиент оснащается клиент-программой.
На серверы устанавливается программа-сервер. Она отвечает за предоставление услуг клиентам.
При помощи выбранного способа подключения (проводного, беспроводного) происходит объединение компьютеров, если это не было сделано ранее.
Клиент отправляет запрос на сервер.
Последний принимает команду и обрабатывает ее.
На выходе осуществляется выполнение заданного запроса.
Согласно Google, работа обеспечивается за счет протоколов (правил передачи данных) и узлов связи.
Интернет и протоколы
Для работы интернета в компьютерных сетях используются различные протоколы:
HTTP – передача гипертекста;
FTP – передача файла через файловый сервер;
POP – стандартный протокол почтовых служб;
SMTP – служит для создания наборов правил и принципов передачи электронных писем;
TELNET – удаленный доступ;
DNS – преобразование доменных имен в IP-адреса;
TCP – манипуляции передачей и целостностью пакетов электронных материалов;
PPP – согласно Google, помогает устанавливает прямую защищенную связь между двумя узлами, включая аутентификацию, шифрование, сжатие файлов;
DNT – обладает нечувствительностью к большим задержкам сигнала, что помогает при сверхдальней космической связи.
Это – основные протоколы согласно Google, с которыми будет иметь дело каждый, кто работает в интернете.
Об адресации
Компьютерные сети, объединяющие более 2-х девайсов, будут обладать важным аспектом – адресацией. Для того, чтобы адресовать узлы и схемы их назначения, по Google, используются следующие требования:
Адрес является уникальным. Этот принцип актуален для сеток совершенно любого масштаба.
Схема назначения адресов – понятная и простая. Она не предусматривает дублирования.
Адрес в больших «объединениях» должны выступать иерархически. Это помогает ускорить скорость передачи данных.
Адресация понятна и простая не только для администрирования, но и для рядового пользователя.
Используемый адрес – компактный. Он не должен включать в себя перегрузку коммуникативного оборудования.
В Google указано, что компьютерные сети включают в себя одновременно несколько типов адресаций. Это приводит к тому, что девайсы поучают несколько адресов-имен.
P. S. Интересуют компьютерные сети, сетевые технологии, протоколы передачи данных? Обратите внимание на следующие курсы в Otus:
Основы компьютерных сетей. Тема №1. Основные сетевые термины и сетевые модели
Всем привет. На днях возникла идея написать статьи про основы компьютерных сетей, разобрать работу самых важных протоколов и как строятся сети простым языком. Заинтересовавшихся приглашаю под кат.
Немного оффтопа: Приблизительно месяц назад сдал экзамен CCNA (на 980/1000 баллов) и осталось много материала за год моей подготовки и обучения. Учился я сначала в академии Cisco около 7 месяцев, а оставшееся время вел конспекты по всем темам, которые были мною изучены. Также консультировал многих ребят в области сетевых технологий и заметил, что многие наступают на одни и те же грабли, в виде пробелов по каким-то ключевым темам. На днях пару ребят попросили меня объяснить, что такое сети и как с ними работать. В связи с этим решил максимально подробно и простым языком описать самые ключевые и важные вещи. Статьи будут полезны новичкам, которые только встали на путь изучения. Но, возможно, и бывалые сисадмины подчеркнут из этого что-то полезное. Так как я буду идти по программе CCNA, это будет очень полезно тем людям, которые готовятся к сдаче. Можете держать статьи в виде шпаргалок и периодически их просматривать. Я во время обучения делал конспекты по книгам и периодически читал их, чтобы освежать знания.
Вообще хочу дать всем начинающим совет. Моей первой серьезной книгой, была книга Олиферов «Компьютерные сети». И мне было очень тяжело читать ее. Не скажу, что все было тяжело. Но моменты, где детально разбиралось, как работает MPLS или Ethernet операторского класса, вводило в ступор. Я читал одну главу по несколько часов и все равно многое оставалось загадкой. Если вы понимаете, что какие то термины никак не хотят лезть в голову, пропустите их и читайте дальше, но ни в коем случае не отбрасывайте книгу полностью. Это не роман или эпос, где важно читать по главам, чтобы понять сюжет. Пройдет время и то, что раньше было непонятным, в итоге станет ясно. Здесь прокачивается «книжный скилл». Каждая следующая книга, читается легче предыдущей книги. К примеру, после прочтения Олиферов «Компьютерные сети», читать Таненбаума «Компьютерные сети» легче в несколько раз и наоборот. Потому что новых понятий встречается меньше. Поэтому мой совет: не бойтесь читать книги. Ваши усилия в будущем принесут плоды. Заканчиваю разглагольствование и приступаю к написанию статьи.
P.S. Возможно, со временем список дополнится.
Итак, начнем с основных сетевых терминов.
Что такое сеть? Это совокупность устройств и систем, которые подключены друг к другу (логически или физически) и общающихся между собой. Сюда можно отнести сервера, компьютеры, телефоны, маршрутизаторы и так далее. Размер этой сети может достигать размера Интернета, а может состоять всего из двух устройств, соединенных между собой кабелем. Чтобы не было каши, разделим компоненты сети на группы:
1) Оконечные узлы: Устройства, которые передают и/или принимают какие-либо данные. Это могут быть компьютеры, телефоны, сервера, какие-то терминалы или тонкие клиенты, телевизоры.
2) Промежуточные устройства: Это устройства, которые соединяют оконечные узлы между собой. Сюда можно отнести коммутаторы, концентраторы, модемы, маршрутизаторы, точки доступа Wi-Fi.
3) Сетевые среды: Это те среды, в которых происходит непосредственная передача данных. Сюда относятся кабели, сетевые карточки, различного рода коннекторы, воздушная среда передачи. Если это медный кабель, то передача данных осуществляется при помощи электрических сигналов. У оптоволоконных кабелей, при помощи световых импульсов. Ну и у беспроводных устройств, при помощи радиоволн.
Посмотрим все это на картинке:
На данный момент надо просто понимать отличие. Детальные отличия будут разобраны позже.
Теперь, на мой взгляд, главный вопрос: Для чего мы используем сети? Ответов на этот вопрос много, но я освещу самые популярные, которые используются в повседневной жизни:
1) Приложения: При помощи приложений отправляем разные данные между устройствами, открываем доступ к общим ресурсам. Это могут быть как консольные приложения, так и приложения с графическим интерфейсом.
2) Сетевые ресурсы: Это сетевые принтеры, которыми, к примеру, пользуются в офисе или сетевые камеры, которые просматривает охрана, находясь в удаленной местности.
3) Хранилище: Используя сервер или рабочую станцию, подключенную к сети, создается хранилище доступное для других. Многие люди выкладывают туда свои файлы, видео, картинки и открывают общий доступ к ним для других пользователей. Пример, который на ходу приходит в голову, — это google диск, яндекс диск и тому подобные сервисы.
4) Резервное копирование: Часто, в крупных компаниях, используют центральный сервер, куда все компьютеры копируют важные файлы для резервной копии. Это нужно для последующего восстановления данных, если оригинал удалился или повредился. Методов копирования огромное количество: с предварительным сжатием, кодированием и так далее.
5) VoIP: Телефония, работающая по протоколу IP. Применяется она сейчас повсеместно, так как проще, дешевле традиционной телефонии и с каждым годом вытесняет ее.
Из всего списка, чаще всего многие работали именно с приложениями. Поэтому разберем их более подробно. Я старательно буду выбирать только те приложения, которые как-то связаны с сетью. Поэтому приложения типа калькулятора или блокнота, во внимание не беру.
1) Загрузчики. Это файловые менеджеры, работающие по протоколу FTP, TFTP. Банальный пример — это скачивание фильма, музыки, картинок с файлообменников или иных источников. К этой категории еще можно отнести резервное копирование, которое автоматически делает сервер каждую ночь. То есть это встроенные или сторонние программы и утилиты, которые выполняют копирование и скачивание. Данный вид приложений не требует прямого человеческого вмешательства. Достаточно указать место, куда сохранить и скачивание само начнется и закончится.
Скорость скачивания зависит от пропускной способности. Для данного типа приложений это не совсем критично. Если, например, файл будет скачиваться не минуту, а 10, то тут только вопрос времени, и на целостности файла это никак не скажется. Сложности могут возникнуть только когда нам надо за пару часов сделать резервную копию системы, а из-за плохого канала и, соответственно, низкой пропускной способности, это занимает несколько дней. Ниже приведены описания самых популярных протоколов данной группы:
FTP- это стандартный протокол передачи данных с установлением соединения. Работает по протоколу TCP (этот протокол в дальнейшем будет подробно рассмотрен). Стандартный номер порта 21. Чаще всего используется для загрузки сайта на веб-хостинг и выгрузки его. Самым популярным приложением, работающим по этому протоколу — это Filezilla. Вот так выглядит само приложение:
TFTP- это упрощенная версия протокола FTP, которая работает без установления соединения, по протоколу UDP. Применяется для загрузки образа бездисковыми рабочими станциями. Особенно широко используется устройствами Cisco для той же загрузки образа и резервных копий.
Интерактивные приложения. Приложения, позволяющие осуществить интерактивный обмен. Например, модель «человек-человек». Когда два человека, при помощи интерактивных приложений, общаются между собой или ведут общую работу. Сюда относится: ICQ, электронная почта, форум, на котором несколько экспертов помогают людям в решении вопросов. Или модель «человек-машина». Когда человек общается непосредственно с компьютером. Это может быть удаленная настройка базы, конфигурация сетевого устройства. Здесь, в отличие от загрузчиков, важно постоянное вмешательство человека. То есть, как минимум, один человек выступает инициатором. Пропускная способность уже более чувствительна к задержкам, чем приложения-загрузчики. Например, при удаленной конфигурации сетевого устройства, будет тяжело его настраивать, если отклик от команды будет в 30 секунд.
Приложения в реальном времени. Приложения, позволяющие передавать информацию в реальном времени. Как раз к этой группе относится IP-телефония, системы потокового вещания, видеоконференции. Самые чувствительные к задержкам и пропускной способности приложения. Представьте, что вы разговариваете по телефону и то, что вы говорите, собеседник услышит через 2 секунды и наоборот, вы от собеседника с таким же интервалом. Такое общение еще и приведет к тому, что голоса будут пропадать и разговор будет трудноразличимым, а в видеоконференция превратится в кашу. В среднем, задержка не должна превышать 300 мс. К данной категории можно отнести Skype, Lync, Viber (когда совершаем звонок).
Теперь поговорим о такой важной вещи, как топология. Она делится на 2 большие категории: физическая и логическая. Очень важно понимать их разницу. Итак, физическая топология — это как наша сеть выглядит. Где находятся узлы, какие сетевые промежуточные устройства используются и где они стоят, какие сетевые кабели используются, как они протянуты и в какой порт воткнуты. Логическая топология — это каким путем будут идти пакеты в нашей физической топологии. То есть физическая — это как мы расположили устройства, а логическая — это через какие устройства будут проходить пакеты.
Теперь посмотрим и разберем виды топологии:
1) Топология с общей шиной (англ. Bus Topology)
Одна из первых физических топологий. Суть состояла в том, что к одному длинному кабелю подсоединяли все устройства и организовывали локальную сеть. На концах кабеля требовались терминаторы. Как правило — это было сопротивление на 50 Ом, которое использовалось для того, чтобы сигнал не отражался в кабеле. Преимущество ее было только в простоте установки. С точки зрения работоспособности была крайне не устойчивой. Если где-то в кабеле происходил разрыв, то вся сеть оставалась парализованной, до замены кабеля.
2) Кольцевая топология (англ. Ring Topology)
В данной топологии каждое устройство подключается к 2-ум соседним. Создавая, таким образом, кольцо. Здесь логика такова, что с одного конца компьютер только принимает, а с другого только отправляет. То есть, получается передача по кольцу и следующий компьютер играет роль ретранслятора сигнала. За счет этого нужда в терминаторах отпала. Соответственно, если где-то кабель повреждался, кольцо размыкалось и сеть становилась не работоспособной. Для повышения отказоустойчивости, применяют двойное кольцо, то есть в каждое устройство приходит два кабеля, а не один. Соответственно, при отказе одного кабеля, остается работать резервный.
3) Топология звезда (англ. Star Topology)
Все устройства подключаются к центральному узлу, который уже является ретранслятором. В наше время данная модель используется в локальных сетях, когда к одному коммутатору подключаются несколько устройств, и он является посредником в передаче. Здесь отказоустойчивость значительно выше, чем в предыдущих двух. При обрыве, какого либо кабеля, выпадает из сети только одно устройство. Все остальные продолжают спокойно работать. Однако если откажет центральное звено, сеть станет неработоспособной.
4)Полносвязная топология (англ. Full-Mesh Topology)
Все устройства связаны напрямую друг с другом. То есть с каждого на каждый. Данная модель является, пожалуй, самой отказоустойчивой, так как не зависит от других. Но строить сети на такой модели сложно и дорого. Так как в сети, в которой минимум 1000 компьютеров, придется подключать 1000 кабелей на каждый компьютер.
5)Неполносвязная топология (англ. Partial-Mesh Topology)
Как правило, вариантов ее несколько. Она похожа по строению на полносвязную топологию. Однако соединение построено не с каждого на каждый, а через дополнительные узлы. То есть узел A, связан напрямую только с узлом B, а узел B связан и с узлом A, и с узлом C. Так вот, чтобы узлу A отправить сообщение узлу C, ему надо отправить сначала узлу B, а узел B в свою очередь отправит это сообщение узлу C. В принципе по этой топологии работают маршрутизаторы. Приведу пример из домашней сети. Когда вы из дома выходите в Интернет, у вас нет прямого кабеля до всех узлов, и вы отправляете данные своему провайдеру, а он уже знает куда эти данные нужно отправить.
6) Смешанная топология (англ. Hybrid Topology)
Самая популярная топология, которая объединила все топологии выше в себя. Представляет собой древовидную структуру, которая объединяет все топологии. Одна из самых отказоустойчивых топологий, так как если у двух площадок произойдет обрыв, то парализована будет связь только между ними, а все остальные объединенные площадки будут работать безотказно. На сегодняшний день, данная топология используется во всех средних и крупных компаниях.
И последнее, что осталось разобрать — это сетевые модели. На этапе зарождения компьютеров, у сетей не было единых стандартов. Каждый вендор использовал свои проприетарные решения, которые не работали с технологиями других вендоров. Конечно, оставлять так было нельзя и нужно было придумывать общее решение. Эту задачу взвалила на себя международная организация по стандартизации (ISO — International Organization for Standartization). Они изучали многие, применяемые на то время, модели и в результате придумали модель OSI, релиз которой состоялся в 1984 году. Проблема ее была только в том, что ее разрабатывали около 7 лет. Пока специалисты спорили, как ее лучше сделать, другие модели модернизировались и набирали обороты. В настоящее время модель OSI не используют. Она применяется только в качестве обучения сетям. Мое личное мнение, что модель OSI должен знать каждый уважающий себя админ как таблицу умножения. Хоть ее и не применяют в том виде, в каком она есть, принципы работы у всех моделей схожи с ней.
Состоит она из 7 уровней и каждый уровень выполняет определенную ему роль и задачи. Разберем, что делает каждый уровень снизу вверх:
1) Физический уровень (Physical Layer): определяет метод передачи данных, какая среда используется (передача электрических сигналов, световых импульсов или радиоэфир), уровень напряжения, метод кодирования двоичных сигналов.
2) Канальный уровень (Data Link Layer): он берет на себя задачу адресации в пределах локальной сети, обнаруживает ошибки, проверяет целостность данных. Если слышали про MAC-адреса и протокол «Ethernet», то они располагаются на этом уровне.
3) Сетевой уровень (Network Layer): этот уровень берет на себя объединения участков сети и выбор оптимального пути (т.е. маршрутизация). Каждое сетевое устройство должно иметь уникальный сетевой адрес в сети. Думаю, многие слышали про протоколы IPv4 и IPv6. Эти протоколы работают на данном уровне.
4) Транспортный уровень (Transport Layer): Этот уровень берет на себя функцию транспорта. К примеру, когда вы скачиваете файл с Интернета, файл в виде сегментов отправляется на Ваш компьютер. Также здесь вводятся понятия портов, которые нужны для указания назначения к конкретной службе. На этом уровне работают протоколы TCP (с установлением соединения) и UDP (без установления соединения).
5) Сеансовый уровень (Session Layer): Роль этого уровня в установлении, управлении и разрыве соединения между двумя хостами. К примеру, когда открываете страницу на веб-сервере, то Вы не единственный посетитель на нем. И вот для того, чтобы поддерживать сеансы со всеми пользователями, нужен сеансовый уровень.
6) Уровень представления (Presentation Layer): Он структурирует информацию в читабельный вид для прикладного уровня. Например, многие компьютеры используют таблицу кодировки ASCII для вывода текстовой информации или формат jpeg для вывода графического изображения.
7) Прикладной уровень (Application Layer): Наверное, это самый понятный для всех уровень. Как раз на этом уроне работают привычные для нас приложения — e-mail, браузеры по протоколу HTTP, FTP и остальное.
Самое главное помнить, что нельзя перескакивать с уровня на уровень (Например, с прикладного на канальный, или с физического на транспортный). Весь путь должен проходить строго с верхнего на нижний и с нижнего на верхний. Такие процессы получили название инкапсуляция (с верхнего на нижний) и деинкапсуляция (с нижнего на верхний). Также стоит упомянуть, что на каждом уровне передаваемая информация называется по-разному.
На прикладном, представления и сеансовым уровнях, передаваемая информация обозначается как PDU (Protocol Data Units). На русском еще называют блоки данных, хотя в моем круге их называют просто данные).
Информацию транспортного уровня называют сегментами. Хотя понятие сегменты, применимо только для протокола TCP. Для протокола UDP используется понятие — датаграмма. Но, как правило, на это различие закрывают глаза. На сетевом уровне называют IP пакеты или просто пакеты.
И на канальном уровне — кадры. С одной стороны это все терминология и она не играет важной роли в том, как вы будете называть передаваемые данные, но для экзамена эти понятия лучше знать. Итак, приведу свой любимый пример, который помог мне, в мое время, разобраться с процессом инкапсуляции и деинкапусуляции:
1) Представим ситуацию, что вы сидите у себя дома за компьютером, а в соседней комнате у вас свой локальный веб-сервер. И вот вам понадобилось скачать файл с него. Вы набираете адрес страницы вашего сайта. Сейчас вы используете протокол HTTP, которые работает на прикладном уровне. Данные упаковываются и спускаются на уровень ниже.
2) Полученные данные прибегают на уровень представления. Здесь эти данные структурируются и приводятся в формат, который сможет быть прочитан на сервере. Запаковывается и спускается ниже.
3) На этом уровне создается сессия между компьютером и сервером.
4) Так как это веб сервер и требуется надежное установление соединения и контроль за принятыми данными, используется протокол TCP. Здесь мы указываем порт, на который будем стучаться и порт источника, чтобы сервер знал, куда отправлять ответ. Это нужно для того, чтобы сервер понял, что мы хотим попасть на веб-сервер (стандартно — это 80 порт), а не на почтовый сервер. Упаковываем и спускаем дальше.
5) Здесь мы должны указать, на какой адрес отправлять пакет. Соответственно, указываем адрес назначения (пусть адрес сервера будет 192.168.1.2) и адрес источника (адрес компьютера 192.168.1.1). Заворачиваем и спускаем дальше.
6) IP пакет спускается вниз и тут вступает в работу канальный уровень. Он добавляет физические адреса источника и назначения, о которых подробно будет расписано в последующей статье. Так как у нас компьютер и сервер в локальной среде, то адресом источника будет являться MAC-адрес компьютера, а адресом назначения MAC-адрес сервера (если бы компьютер и сервер находились в разных сетях, то адресация работала по-другому). Если на верхних уровнях каждый раз добавлялся заголовок, то здесь еще добавляется концевик, который указывает на конец кадра и готовность всех собранных данных к отправке.
7) И уже физический уровень конвертирует полученное в биты и при помощи электрических сигналов (если это витая пара), отправляет на сервер.
Процесс деинкапсуляции аналогичен, но с обратной последовательностью:
1) На физическом уровне принимаются электрические сигналы и конвертируются в понятную битовую последовательность для канального уровня.
2) На канальном уровне проверяется MAC-адрес назначения (ему ли это адресовано). Если да, то проверяется кадр на целостность и отсутствие ошибок, если все прекрасно и данные целы, он передает их вышестоящему уровню.
3) На сетевом уровне проверяется IP адрес назначения. И если он верен, данные поднимаются выше. Не стоит сейчас вдаваться в подробности, почему у нас адресация на канальном и сетевом уровне. Это тема требует особого внимания, и я подробно объясню их различие позже. Главное сейчас понять, как данные упаковываются и распаковываются.
4) На транспортном уровне проверяется порт назначения (не адрес). И по номеру порта, выясняется какому приложению или сервису адресованы данные. У нас это веб-сервер и номер порта — 80.
5) На этом уровне происходит установление сеанса между компьютером и сервером.
6) Уровень представления видит, как все должно быть структурировано и приводит информацию в читабельный вид.
7) И на этом уровне приложения или сервисы понимают, что надо выполнить.
Много было написано про модель OSI. Хотя я постарался быть максимально краток и осветить самое важное. На самом деле про эту модель в Интернете и в книгах написано очень много и подробно, но для новичков и готовящихся к CCNA, этого достаточно. Из вопросов на экзамене по данной модели может быть 2 вопроса. Это правильно расположить уровни и на каком уровне работает определенный протокол.
Как было написано выше, модель OSI в наше время не используется. Пока разрабатывалась эта модель, все большую популярность получал стек протоколов TCP/IP. Он был значительно проще и завоевал быструю популярность. Вот так этот стек выглядит:
Как видно, он отличается от OSI и даже сменил название некоторых уровней. По сути, принцип у него тот же, что и у OSI. Но только три верхних уровня OSI: прикладной, представления и сеансовый объединены у TCP/IP в один, под названием прикладной. Сетевой уровень сменил название и называется — Интернет. Транспортный остался таким же и с тем же названием. А два нижних уровня OSI: канальный и физический объединены у TCP/IP в один с названием — уровень сетевого доступа. Стек TCP/IP в некоторых источниках обозначают еще как модель DoD (Department of Defence). Как говорит википедия, была разработана Министерством обороны США. Этот вопрос встретился мне на экзамене и до этого я про нее ничего не слышал. Соответственно вопрос: «Как называется сетевой уровень в модели DoD?», ввел меня в ступор. Поэтому знать это полезно.
Было еще несколько сетевых моделей, которые, какое то время держались. Это был стек протоколов IPX/SPX. Использовался с середины 80-х годов и продержался до конца 90-х, где его вытеснила TCP/IP. Был реализован компанией Novell и являлся модернизированной версией стека протоколов Xerox Network Services компании Xerox. Использовался в локальных сетях долгое время. Впервые IPX/SPX я увидел в игре «Казаки». При выборе сетевой игры, там предлагалось несколько стеков на выбор. И хоть выпуск этой игры был, где то в 2001 году, это говорило о том, что IPX/SPX еще встречался в локальных сетях.
Еще один стек, который стоит упомянуть — это AppleTalk. Как ясно из названия, был придуман компанией Apple. Создан был в том же году, в котором состоялся релиз модели OSI, то есть в 1984 году. Продержался он совсем недолго и Apple решила использовать вместо него TCP/IP.
Также хочу подчеркнуть одну важную вещь. Token Ring и FDDI — не сетевые модели! Token Ring — это протокол канального уровня, а FDDI это стандарт передачи данных, который как раз основывается на протоколе Token Ring. Это не самая важная информация, так как эти понятия сейчас не встретишь. Но главное помнить о том, что это не сетевые модели.
Вот и подошла к концу статья по первой теме. Хоть и поверхностно, но было рассмотрено много понятий. Самые ключевые будут разобраны подробнее в следующих статьях. Надеюсь теперь сети перестанут казаться чем то невозможным и страшным, а читать умные книги будет легче). Если я что-то забыл упомянуть, возникли дополнительные вопросы или у кого есть, что дополнить к этой статье, оставляйте комментарии, либо спрашивайте лично. Спасибо за прочтение. Буду готовить следующую тему.
