Компьютерные сети

1.4.1.5 Топология сети

Растущие объёмы сетей хранения данных и различные  виды их организации привели к  необходимости разделения различных  топологий СХД.

1.4.1.5.1 «Одно-коммутаторная» структура

«Одно-коммутаторная» структура состоит из одного Fibre Channel коммутатора, сервера и системы  хранения данных. Обычно эта топология  является базовой для всех стандартных  решений. Объединение нескольких «Одно-коммутаторных» структур формирует различные виды топологий, например Каскадируемая структура. (Рисунок 1.4.1)

Рисунок 1.4.1 - «Одно-коммутаторная» структура

1.4.1.5.2 Древовидная или Каскадируемая структура

Каскадируемая структура представляет собой набор  соединённых между собой коммутаторов, организованных в виде дерева, с помощью ISL соединений. (Рисунок 1.4.2)

 

Рисунок 1.4.2 - Каскадируем текст ая структура (Дерево (Cascaded Fabric))

1.4.1.5.3 Решётка

Решетка (mesh) —  самая дорогостоящая и сложная  топология сети. Она представляет собой несколько соединенных  между собой коммутаторов соединённых  несколькими ISL линками для повышения  надёжности структуры. В таком случае, при выходе из строя одного ISL соединения, коммутатор автоматически перенаправляет данные через альтернативный путь ISL. (Рисунок 1.4.3)

Рис. 1.4.3 - Решетка (Meshed Fabric)

1.4.1.5.4 Кольцо

Кольцо —  практически повторяет схему  топологии решётка. Среди преимуществ использование меньшего количества ISL соединений. (Рисунок 1.4.4)

Рисунок 1.4.4 - Кольцо (Ring Fabric)

1.4.2 Серверная ферма

Серверная ферма  — это ассоциация серверов, соединенных  сетью передачи данных и работающих как единое целое. Один из видов серверной  фермы определяет метакомпьютерная обработка. Во всех случаях ферма обеспечивает распределенную обработку данных.

1.4.3 сети SOHO

SOHO (от англ. Small Office, Home Office) — название сегмента  рынка электроники, предназначенного  для домашнего использования.  Как правило характеризует устройства не предназначенные для производственных нагрузок и довольно хорошо переживающие длительные периоды бездействия.

Сеть SOHO — локальная  компьютерная сеть. Сеть обычно представлена одним кабинетом или комнатой. В сети используются сетевые коммутаторы Ethernet или повторители, или беспроводная сеть Wi-Fi.

Сеть позволяет  использовать ресурсы всех компьютеров  для передачи/хранения данных, а  так же получать доступ в сеть Интернет через один из компьютеров или  сетевой шлюз. В сети SOHO можно  использовать сервер для контроля доступа к сети, общего хранилища данных, а также разделять права пользователей.

1.5 По  сетевым ОС

1.5.1 На основе Windows

Microsoft Windows — семейство операционных систем компании Майкрософт (Microsoft).

Последние 10 лет Windows самая популярная (91,02 %)) операционная система на рынке персональных компьютеров. Операционные системы Windows работают на платформах x86, AMD64, IA-64.

1.5.2 На основе UNIX

UNIX — группа  переносимых, многозадачных и  многопользовательских операционных систем.

Первая система UNIX была разработана в 1969 г. в подразделении Bell Labs компании AT&T. С тех пор  было создано большое количество различных UNIX-систем. Юридически лишь некоторые из них имеют полное право называться «UNIX»; остальные  же, хотя и используют сходные концепции и технологии, объединяются термином «UNIX-подобные» (англ. Unix-like).

Некоторые отличительные  признаки UNIX-систем :

• Использование простых текстовых файлов для настройки и управления системой
• Широкое применение утилит, запускаемых в командной строке
• Взаимодействие с пользователем посредством виртуального устройства — терминала
• Представление физических и виртуальных устройств и некоторых средств межпроцессового взаимодействия как файлов
• Использование конвейеров из нескольких программ, каждая из которых выполняет одну задачу.

В настоящее  время UNIX используются в основном на серверах, а также как встроенные системы для различного оборудования. На рынке ОС для рабочих станций  и домашнего применения UNIX уступили другим операционным системам, в первую очередь Microsoft Windows, хотя существующие программные решения для Unix-систем позволяют реализовать полноценные рабочие станции как для офисного, так и для домашнего использования.

1.5.3 На основе NetWare

NetWare — сетевая  операционная система и набор сетевых протоколов, которые используются в этой системе для взаимодействия с компьютерами-клиентами, подключёнными к сети. Операционная система NetWare создана компанией Novell. NetWare является закрытой операционной системой, использующей кооперативную многозадачность для выполнения различных служб на компьютерах с архитектурой Intel x86. В основе сетевых протоколов системы лежит стек протоколов Xerox XNS. В настоящее время NetWare поддерживает протоколы TCP/IP и IPX/SPX. NetWare является одним из семейств XNS-систем.

В основу NetWare была положена очень простая идея: один или несколько выделенных серверов подключаются к сети и предоставляют  для совместного использования  своё дисковое пространство в виде «томов». На компьютерах-клиентах с операционной системой MS-DOS запускается несколько специальных резидентных программ, которые позволяют «назначать» буквы дисков на тома. Пользователям необходимо зарегистрироваться в сети, чтобы получить доступ к томам и иметь возможность назначать буквы дисков. Доступ к сетевым ресурсам определяется именем регистрации.

1.6 По  необходимости поддержания постоянного  соединения

1.6.1 Пакетная сеть (на примере Fidonet)

Фидонет (англ. Fidonet) — международная некоммерческая компьютерная сеть, построенная по технологиям «из точки в точку» и «коммутация с запоминанием». Изначально программное обеспечение Fidonet разрабатывалось под MS-DOS, однако в скором времени было портировано под все распространённые операционные системы, включая UNIX, GNU/Linux, Microsoft Windows, OS/2 и MacOS.

Была популярна  в начале 1990 годов (в России —  до конца 1990-х), после чего началось сокращение числа узлов сети. Сеть продолжает функционировать, в мае 2008 года в ней состояло более 6500 узлов.

Особенностью Fidonet, определившей широкое распространение этой сети в России, является фактическая бесплатность подключения и использования ресурсов сети.

Таблица 1 - «Динамика числа узлов»

Год	1984	1985	1986	1987	1988	1989	1990	1991	1992	1993
Число узлов	12	148	1209	2465	2967	5863	6917	10771	14703	21163
Год	1994	1995	1996	1997	1998	1999	2000	2001	2002	2003
Число узлов	28607	36369	39677	33583	27132	21664	18677	15639	13706	11926
Год	2004	2005	2006	2007	2008
Число узлов	10655	9476	8347	7370	6710

Максимума своей  распространённости Сеть Фидонет достигла в 1996 году, когда она насчитывала около 40 тысяч узлов. С тех пор популярность сети постепенно падает, и количество её узлов сократилось в несколько раз.

Символом-талисманом  Фидонета является собака с дискетой в зубах. По легенде, «Фидо» — это кличка собаки основателя сети, Тома Дженнингса. На самом деле никакой собаки у него не было. Название сети Том Дженнингс взял из первого попавшегося ему на глаза слова, которое было написано на наклейке, приклеенной у него на мониторе.

1.6.2 Онлайновая сеть

1.6.2.1 Основные сведения

Интернет (англ. Internet) — глобальная телекоммуникационная сеть информационных и вычислительных ресурсов. Служит физической основой  для Всемирной паутины. Часто  упоминается как Всемирная сеть, Глобальная сеть. К середине 2008 года число пользователей, регулярно использующих Интернет, составило около 1,4 млрд человек (около четверти земного населения).

Таблица 2 - Срок, потребовавшийся для достижения 50-миллионной аудитории

Информационная  среда	Время, лет
Радио	39
Телевидение	14
Кабельное телевидение	11
Интернет	6

1.6.2.2 Ключевые принципы Интернета

1.6.2.2 Ключевые принципы Интернета

Интернет состоит  из многих тысяч корпоративных, научных, правительственных и домашних компьютерных сетей. Объединение сетей разной архитектуры и топологии стало  возможно благодаря протоколу IP (сокр. от англ. Internet Protocol) и принципу маршрутизации пакетов данных. Протокол IP был специально создан агностическим в отношении физических каналов связи. То есть любая система (сеть) передачи цифровых данных, проводная или беспроводная, может передавать и трафик Интернета. На стыках сетей специальные маршрутизаторы (программные или аппаратные) занимаются автоматической сортировкой и перенаправлением пакетов данных, исходя из IP-адресов получателей этих пакетов. Протокол IP образует единое адресное пространство в масштабах всего мира, но в каждой отдельной сети может существовать и собственное адресное подпространство, которое выбирается исходя из класса сети. Такая организация IP-адресов позволяет маршрутизаторам однозначно определять дальнейшее направление для каждого мельчайшего пакета данных. В результате между отдельными сетями Интернета не возникает конфликтов, и данные беспрепятственно и точно передаются из сети в сеть по всей планете и ближнему космосу.

1.6.2.3 Протоколы Интернета

Протокол в  данном случае — это, образно говоря, «язык», используемый компьютерами для  обмена данными при работе в сети. Чтобы различные компьютеры сети могли взаимодействовать, они должны «разговаривать» на одном «языке», то есть использовать один и тот же протокол. Проще говоря, протокол — это правила передачи данных между узлами компьютерной сети. Систему протоколов Интернет называют стеком протоколов TCP/IP.

Таблица 3 - Наиболее распространённые интернет-протоколы

Прикладной  уровень	Сеансовый уровень/уровень представления	Транспортный  уровень	Транспортный  уровень	Канальный уровень
DNS FTP HTTP HTTPS IMAP LDAP POP3 SMTP SSH SNMP XMPP	SSL TLS	TCP UDP	BGP ICMP IGMP IP OSPF RIP EIGRP IS-IS	Ethernet Frame relay HDLC PPP SLIP

 

1.6.2.4 Услуги Интернета

Сейчас наиболее популярные услуги Интернета — это:

• Всемирная паутина
• Веб-форумы
• Блоги
• Интернет-магазины
• Электронная почта и список рассылки
• Файлообменные сети
• Электронные платёжные системы
• Интернет-радио
• Интернет-телевидение
• IP-телефония
• FTP-серверы
• IRC (реализовано также как веб-чаты)
• Поисковые системы
• Интернет-реклама
• Удалённые терминалы
• Удаленное управление

 

2 Стеки протоколов

Стек протоколов — набор взаимодействующих сетевых  протоколов. Сетевой протокол - набор правил, позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в сеть устройствами.

Разные протоколы  зачастую описывают лишь разные стороны  одного типа связи; взятые вместе, они  образуют стек протоколов. Названия «протокол» и «стек протоколов» также  указывают на программное обеспечение, которым реализуется протокол. Новые протоколы для Интернета определяются IETF, а прочие протоколы - IEEE или ISO. Наиболее распространённой системой классификации сетевых протоколов является так называемая модель OSI, в соответствии с которой протоколы делятся на 7 уровней по своему назначению - от физического (формирование и распознавание электрических или других сигналов) до прикладного (API для передачи информации приложениями). (см. Приложение А)

2.1 Ethernet

2.1.1 Основные сведения

Ethernet — пакетная технология компьютерных сетей, преимущественно локальных. Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3. Ethernet стал самой распространённой технологией ЛВС в середине 90-х годов прошлого века, вытеснив такие устаревшие технологии, как Arcnet, FDDI и Token ring.