Конспект лекций по дисциплине «Сетевые технологии»

Сети отделов объединяют достаточно большое количество компьютеров, которые используются небольшой группой сотрудников, которые все работают в одном отделе предприятия. Все эти сотрудники решают какие-то общие задачи (например, бухгалтерский учет). В принципе, считают, что в одном отделе могут работать до 100-150 человек. Сетевые службы могут быть распределены между отдельными выделенными компьютерами-серверами.

Рис. 1.7. Пример сети отдела

Сети отделов не делят на подсети. Основные задачи, которые предстоит выполнять администратору: добавление новых пользователей, устранение простых отказов, инсталляция новых узлов и установка новых версий программного обеспечения. Такой сетью может управлять даже какой-то из работников отдела, который лучше всех разбирается в компьютерах, и поэтому вполне сможет заняться администрированием сети.

Таким образом, эти типы сетей можно назвать классическими локальными, они используют одну из базовых технологий. Характеристики сетей рабочих группы практически не отличаются от характеристик сетей отделов, только здесь они еще проще, в то время как сети отделов могут приближаться в некоторых случаях к следующему по масштабу типу сетей - сетям кампусов.

Сети кампусов получили свое название от английского слова campus – студенческий городок. При создании такой сети преследуют цель объединения нескольких мелких сетей в одну большую сеть. На рисунке 1.8 показано, что сети кампусов объединяют множество сетей самых различных отделов одного предприятия в пределах отдельного здания или в пределах одной территории, площадью в несколько квадратных километров. Хотя глобальные соединения в сетях кампусов не используются. Службы этой сети включают взаимодействие между сетями отделов, доступ к общим базам данных предприятия, доступ к общим факс-серверам, высокоскоростным модемам и высокоскоростным принтерам. В результате сотрудники каждого отдела предприятия получают доступ к некоторым файлам и ресурсам сетей других отделов.

Очень важно отметить то, что сети кампусов позволили осуществлять доступ к корпоративным базам данных независимо от того, на каких типах компьютеров они располагаются.

Рис.1.8 Пример сети кампуса

 

Но, конечно и тут не обошлось без проблем. Возникли проблемы интеграции неоднородного аппаратного и программного обеспечения. Типы компьютеров, сетевых операционных систем, сетевого аппаратного обеспечения не могут быть одинаковыми во всех отделах предприятиях (конечно, могут быть исключения, но с дальнейшим развитием компьютеризации они все равно нарушаться). Отсюда и все сложности управления сетями кампусов. Поэтому средства управления этой сетью должны быть более совершенными, нежели в сетях отделов. А для обслуживания этой сети необходимо принимать на работу более квалифицированного администратора, чем сотрудник предприятия, разбирающийся немного в компьютерах.

Корпоративные сети – объединяют компьютеры и сети в рамках одного предприятия или корпорации (enterprise-wide network). Территориальный признак не имеет никакого значения. Это очень большие сети, они очень сложно связаны, могут покрывать город, страну или даже весь континент. Число пользователей такой сети может быть тысячи, а число серверов - сотни. Расстояния между сетями отдельных территорий настолько могут быть большими, что становиться необходимым использование глобальных связей.

Поэтому для соединения удаленных локальных сетей и отдельных компьютеров в корпоративной сети применяются разнообразные телекоммуникационные средства, в том числе и телефонные каналы, и радиоканалы, и даже спутниковую связь. Внешне корпоративная сеть похожа на "островки локальных сетей", плавающих в телекоммуникационной среде.

Рис. 1. 9 Пример корпоративной сети

В корпоративной сети обязательно будут использоваться различные типы компьютеров - от мэйнфреймов до персоналок, несколько типов операционных систем и множество различных приложений. Но все это должно работать как единое целое, предоставляя пользователям по возможности прозрачный доступ ко всем необходимым ресурсам. В такой сети те методы и средства, которые использовались в сетях меньших масштабов, становятся несколько непригодными. Некоторые задачи, которые в сетях рабочих групп, отделов и даже кампусов не требовали к себе большого внимания, в корпоративных сетях становятся на передний план. Например, простейшая (для небольших сетей) задача - ведение учетных данных о пользователях сети. Казалось бы, все очень просто - нужно создать локальную базу учетных данных каждого компьютера, и к этой базе обеспечить доступ всем пользователям сети. Если пользователь занесен в базу, то он получит доступ. Для небольшой сети, состоящей из 5-10 компьютеров такой способ работает очень даже хорошо, но представьте, сеть с несколько тысячами пользователей. Каждому пользователю нужен доступ к нескольким десяткам серверов. Тут такой способ, мягко говоря, неэффективен, это очевидно. Но эту проблему уже решили. И решили с помощью использования централизованной справочной службы, в базе данной которой хранятся учетные записи всех пользователей сети. Администратор один раз выполняет операцию занесения данных пользователя в эту базу, а пользователь один раз выполняет процедуру логического входа, причем не в отдельный сервер, а в сеть целиком. При переходе от более простого типа сетей к более сложному - от сетей отдела к корпоративной сети - сеть должна быть все более надежной и отказоустойчивой. Естественно, что второй главной проблемой  при этом становится обеспечение нужной степени производительности. Насколько растет сеть, настолько растут и ее функциональные возможности. По сети циркулирует все возрастающее количество данных, и сеть должна обеспечивать и их безопасность, и их защищенность, и наряду с этим их доступность. Помимо этого - соединения корпоративной сети должны быть более прозрачными. Но при разрастании сети, увеличении сложности компьютерного оборудования сети, географического расстояния, сложности только увеличиваются; более проблемным и дорогостоящим становится и управление такими соединениями.

Таким образом,  на примере корпоративных сетей можно проследить процесс взаимного проникновения технологий локальных и глобальных сетей, рождение новой intranet-технологии, о которой подробнее будет рассказано в следующем разделе.

 

1.5 Особенности технологий локальных и глобальных информационных компьютерных сетей и их сближение.

Рассмотрим отличия локальные сети от глобальных. Так как в последнее время эти отличия становятся все менее заметными, то мы будем делать обзор сетей конца 80-х годов, когда эти отличия проявлялись весьма отчетливо, а потом рассмотрим, как развитие этих сетей в отдельности в итоге привело их к сближению.

1. Протяженность, качество и способ прокладки линий связи

По определению локальные сети отличаются от глобальных небольшим расстоянием между узлами сети. Поэтому в локальной сети можно себе позволить использовать качественные линии связи: коаксиальные кабели, витую пару, оптоволоконный кабель. Глобальным же сетям ввиду больших расстояний (а иногда просто огромных) такая роскошь не позволительна, поэтому они применяют уже существующие телефонные связи.

2. Сложность методов передачи  и оборудования 

Отсюда сразу вытекает следующее отличие: глобальные сети требуют более сложных методов передачи данных и соответствующее оборудование, по сравнению с локальными сетями. Поэтому в глобальных сетях приходится использовать методы, которые сумеют намного повысить надежность и безопасность передачи данных: модуляция, асинхронные методы, сложные методы контрольного суммирования, квитирование и повторные передачи искаженных кадров. Как работают все эти методы, мы будем изучать более подробно, но немного позже.

3. Скорость обмена данными

Одно из главных отличий локальных сетей от глобальных - высокоскоростные каналы обмена данными между компьютерами, скорость которых (10,16 и 100 Мбит/с) сравнима со скоростями работы устройств и узлов компьютера - дисков, внутренних шин обмена данными и т. п.  За счет этого у пользователя локальной сети, который подключается к какому-то удаленному разделяемому ресурсу (например, диску сервера), складывается впечатление, что он пользуется этим диском, как "своим".

Для глобальных сетей типичны гораздо более низкие скорости передачи данных - 2400,9600,28800,33600 бит/с, 56 и 64 Кбит/с.

4. Разнообразие услуг 

Локальные сети предоставляют, как правило, широкий набор услуг - это различные виды услуг файловой службы, услуги печати, услуги службы передачи факсимильных сообщений, услуги баз данных, электронная почта и другие. Глобальные сети в основном предоставляют только почтовые услуги и иногда файловые услуги с ограниченными возможностями. Например, в глобальных сетях можно осуществлять передачу файлов из публичных архивов удаленных серверов.

5. Оперативность выполнения запросов

Время прохождения пакета через локальную сеть обычно составляет несколько миллисекунд, время же его передачи через глобальную сеть может достигать нескольких секунд. Низкая скорость передачи данных в глобальных сетях затрудняет реализацию работу служб в режиме on-line. Зато для локальных сетей этот режим вполне обычный.

6. Разделение каналов

В локальных сетях каналы связи используются, как правило, совместно сразу несколькими узлами сети, а в глобальных сетях - индивидуально.

7. Использование метода коммутации  пакетов 

Важная особенность локальных сетей - неравномерное распределение нагрузки. Отношение максимальной нагрузки к средней может составлять 100:1 и даже выше. Такой трафик обычно называют пульсирующим.

Из-за этой особенности трафика в локальных сетях для связи узлов применяется метод коммутации пакетов, чем традиционный для глобальных сетей метод коммутации каналов. Поскольку для пульсирующего трафика он оказывается гораздо более эффективным. Почему? Эффективность в том, что сеть в целом передает в единицу времени больше данных своих абонентов. В глобальных сетях метод коммутации пакетов также используется, но наряду с ним часто применяется и метод коммутации каналов, а также некоммутируемые каналы (наследство от технологий некомпьютерных сетей).

8. Масштабируемость 

Локальные сети отличаются плохой масштабируемостью, так как базовые топологии, на которых они строятся, довольно жестко определяют способ подключения станций сети и длину линии. При использовании многих базовых топологий характеристики сети резко ухудшаются при достижении определенного предела по количеству узлов или протяженности линий связи. Этого не скажешь о глобальных сетях. Они, наоборот, очень хорошо масштабируемы, так как они с самого начала разрабатывались в расчете на работу с произвольными топологиями.

Таковы, в общем, основные отличия локальных и глобальных сетей.

Если еще раз просмотреть все перечисленные выше различия, то становится понятным, почему так долго могли существовать раздельно два сообщества специалистов, занимающиеся этими двумя видами сетей. Но за последние годы ситуация резко изменилась.

В данное время все специалисты локальных сетей очень серьезно стали интересоваться всем, что связано с глобальными сетями и телекоммуникациями. Этот бурный интерес вызван желанием объединения нескольких локальных сетей, которые расположены в разных географических точках. В процессе осуществления своего желания, они вынуждены были столкнуться с необходимостью точного знания всех процессов, работающих в глобальных сетях, которые позволили бы транспортировать сообщения на большие расстояния.

С другой стороны, стремление повысить пропускную способность, скорость передачи данных, расширить набор и оперативность служб, другими словами, стремление улучшить качество предоставляемых услуг - заставило специалистов по глобальным сетям обратить пристальное внимание на технологии, используемые в локальных сетях. Таким образом, возникла необходимость, так сказать, некоего обмена опытом между технологиями локальных и глобальных сетей.

Первыми сближение локальных и глобальных сетей показали сети MAN. При достаточно больших расстояниях между узлами они обладают качественными линиями связи и высокими скоростями обмена, даже более высокими, чем в классических локальных сетях, правда эти линии связи прокладываются заново, как и в локальных сетях.

Все началось с началом использования новой технологии - оптической цифровой (немодулированной) передачи данных. Из-за резкого улучшения качества каналов связи в глобальных сетях начали отказываться от сложных и избыточных процедур обеспечения корректности передачи данных. За счет новых сетевых технологий и, соответственно, нового оборудования, рассчитанного на такие более качественные линии связи, скорости передачи данных в уже существующих коммерческих глобальных сетях нового поколения приближаются к традиционным скоростям локальных сетей и даже превосходят их. Автоматически возникла возможность работы служб в режиме on-line и в глобальной сети. Наиболее яркий пример - гипертекстовая информационная служба World Wide Web , ставшая основним поставщиком информации в сети Internet. Ее интерактивные возможности превзошли возможности многих аналогичных служб локальных сетей, теперь уже разработчики локальных сетей заимствуют эту службу у глобальных сетей.

Сейчас процесс переноса служб и технологий из глобальных сетей в локальные превратился в массовое движение, и даже приобрел специальный термин - intranet-технологии (intra - внутренний).

Intranet-технологии применение служб внешних (глобальных) сетей во внутренних - локальных.

Если говорить о транспортных технологиях, то тут также начался взаимообмен. Локальные сети перенимают у глобальных сетей работу по индивидуальным линиям связи наряду с традиционными для них разделяемыми линиями. Для организации индивидуальных линии связи используется специальный тип коммуникационного оборудования - коммутаторы. Коммутаторы локальных сетей соединяются между собой по иерархической схеме, подобно тому, как это делается в телефонных сетях.

Не хотят отставать локальные сети в последнее время и в обеспечении надежных методов обеспечения защиты информации от несанкционированного доступа. Поскольку они решили "выйти в свет" через глобальные связи, то понятно, что автоматически перестали быть изолированными. Поэтому стали часто использоваться методы защиты - шифрование данных, аутентификация пользователей, возведение защитных барьеров, предохраняющих от проникновения в сеть извне (ранее этими вопросами занимались только в глобальных сетях).