Автор работы: Пользователь скрыл имя, 10 Сентября 2015 в 12:34, курс лекций
Работа содержит конспект лекций по дисциплине «Сетевые технологии».
В заключении этого раздела следует заметить, что физическое расположение компьютеров, соединяемых сетью, слабо влияет на выбор топологий. Любые компьютеры, как бы они ни были расположены, всегда можно соединить с помощью любой заранее выбранной топологии
Рис. 2.12 Примеры использования разных топологий
Когда в литературе упоминается о топологии сети, то могут подразумеваться четыре совершенно разных понятия, относящихся к различным уровням сетевой архитектуры:
Физическая топология – схема расположения компьютеров и прокладки кабеля.
Логическая топология – структура связей, характер распространения сигналов по сети.
Топология управления обменом – принцип и последовательность предачи права на захват сети между отдельными компьютерами.
Информационная топология – направление потоков информации, предаваемой по сети.
Как уже было сказано выше - только в полносвязной топологии для соединения каждой пары компьютеров имеется отдельная линия связи. Все остальные топологии имеют одну общую проблему: как организовать совместное использование линий связи несколькими компьютерами сети.
Рассмотрим возможности организации совместного использования линий связи. В вычислительных сетях используют как индивидуальные линии связи между компьютерами, так и разделяемые (shared).
Разделяемые линии - это по сути одна линия связи, которая попеременно используется несколькими компьютерами (еще говорят среда разделяемых линий связи- shared media).
Комплекс проблем, связанных с совместным использованием линий связи, касается как чисто электрических проблем (нужно обеспечить нужное качество сигналов при подключении к одному и тому же проводу нескольких приемников и передатчиков), так и чисто логических (нужно как-то разделить во времени доступ к этим линиям, чтобы не возникло неразберихи при организации передач).
Классический пример сетей с разделяемыми линиями связи - сети с топологией общая шина, в которых один кабель совместно используется всеми компьютерами сети. Как вы понимаете, в принципе ни один из компьютеров сети в принципе не может индивидуально, независимо от всех других компьютеров сети, использовать кабель. Поскольку при одновременной передаче данных одновременно несколькими узлами как раз и возникнет полная неразбериха, сигналы будут смешиваться и естественно искажаться.
В топологиях кольцо или звезда в принципе могут компьютеры автономно использовать линии связи, но эти кабели часто все-таки являются разделяемыми для всех компьютеров сети. Например, для кольца закон таков: только один компьютер кольца имеет право в данный момент времени отправлять по кольцу пакет информации другим компьютерам.
Применение разделяемых линий в сети приносят очень много проблем. Во-первых, линии связи имеют не маленькую протяженность и соответственно значительное время распространения сигнала в линии, и мало того, это время может быть различным для различных пар компьютеров. Только по этой причине уже возникает не маловажная проблема согласования доступа к линии связи, на которую нужно будет потратить много времени, а ведь все хотят видеть свою сеть как можно производительней без потерь времени на организацию доступа к линии, всем пользователям сети хочется получить свои данные как можно быстрее.
Но, какими бы не казались бы сложными эти проблемы, разделяемые линии связи очень часто используют в локальных сетях. Хотя в последнее время начали немного отказываться от них, поскольку все-таки за такое удешевление сети (экономия на сетевом кабеле) приходится расплачиваться потерями производительности сети.
Понятно, что сеть с разделяемой средой всегда будет работать медленнее, чем аналогичная сеть с индивидуальными линиями связи. Ведь в этом случае пропускная способность одной линии связи будет полностью в распоряжении одного компьютера, а при совместном использовании линии связи она делится на все компьютеры сети.
Если используется индивидуальные линии связи в полносвязных топологиях, то, как мы уже говорили, все конечные узлы должны иметь по одному порту на каждую линию связи. В топологии звезда все организовано более цивилизовано - все конечные узлы сети могут подключаться индивидуальными линиями связи к специальному устройству - коммутатору.
Еще одной проблемой, которую нужно учитывать при объединении более двух компьютеров, является проблема их адресации.
К адресу компьютера сети и схеме его назначения можно предъявить несколько требований:
Следует заметить, эти требования противоречат друг другу, например, например, адрес, который имеет иерархическую структуру, скорее всего, будет менее компактным, чем неиерархический (такой адрес часто называют "плоским", то есть не имеющим структуры). Символьный же адрес, скорее всего, потребует больше памяти, чем адрес-число.
По этому вполне очевидно, что одна схема адресация не сможет рационально выполнить все эти требования. Именно поэтому на практике обычно используется сразу несколько схем адресации, так что компьютер одновременно может иметь несколько адресов-имен.
Очень удобно, потому как каждый соответствующего вида адрес компьютер может использовать в той ситуации, когда ему наиболее удобно.
Рассмотрим наиболее распространенные схемы адресации компьютеров в сети.
1. Аппаратные (hardware) адреса.
Эти адреса предназначены для сети небольшого или среднего размера, поэтому они не имеют иерархической структуры. Типичным представителем адреса такого типа является адрес сетевого адаптера. Такой адрес обычно используется только аппаратурой, поэтому его стараются сделать по возможности компактным и записывают в виде двоичного или шестнадцатеричного значения, например 0081005е24а8.
Аппаратные адреса не задаются вручную, они "вшиваются" в аппаратуру фирмой изготовителем, или могут генерироваться случайно при каждом запуске оборудования, при таком способе уникальность адреса в пределах сети обеспечивается также оборудованием
К недостаткам аппаратных адресов можно отнести. Во-первых, абсолютное отсутствие какой-либо иерархии. А во-вторых, если вы захотите поменять сетевой адаптер, то должны помнить, что адрес компьютера тоже изменится, а если вы установите несколько сетевых адаптеров, то у компьютера появится несколько адресов, а это очень неудобно для пользователей сети.
2. Символьные адреса или имена
Такие адреса необходимы для лучшего запоминания людьми, поэтому они должны нести какой-то смысл. Символьные адреса легко использовать как в небольших, так и крупных сетях. Если это большая сеть, то символьное имя может иметь сложную иерархическую структуру. Например, www.ospu.odessa.ua адрес говорит о том, что данный компьютер поддерживает веб-сервер Одесского национального политехнического университета, который расположен в городе Одесса в Украине.
3. Числовые составные адреса
Символьные адреса конечно удобны для людей, но их использование несет много проблем в сеть. Во-первых, символьные имена могут иметь большую длину. Во-вторых, символьные имена можно менять, тогда когда захочется, такое непостоянство и большая длина имени существенно затруднит передачу их по сети. Поэтому в большинстве случаях в больших сетях для определения адресов узлов используют числовые составные адреса фиксированного и компактного форматов.
Например, такими являются ІР- и ІРХ-адреса Они имеют двухуровневую иерархию. Т.е. сам адрес делится на старшую часть - номер сети, и младшую - номер узла. Такое деление позволяет передавать сообщения между сетями только на основании номера сети, а номер узла используется только после доставки сообщения в нужную сеть.
В последнее время, чтобы сделать маршрутизацию в крупных сетях более эффективной, придумали более сложные варианты числовой адресации. Эти варианты позволяют иметь в адресе три и более составляющих (это особенно используется в работе сети Internet)
В современных сетях для адресации узлов применяются, как правило, одновременно все три схемы. Пользователи придумывают со своей стороны символьные имена, которые автоматически заменяются в сообщениях, которые передаются по сети, на числовые адреса. Эти сообщения передаются именно с помощью этих числовых номеров, а после доставки сообщения в пункт назначения вместо числового номера используется уже аппаратный адрес компьютера.
Сегодня такая схема характерна даже для небольших автономных сетей, где, казалось бы, она и не нужна, - но это все равно делают лишь для того, чтобы при включении этой сети в большую сеть не нужно было менять состав операционной системы.
Явной проблемой такой схемы является обеспечение точного соответствия между адресами различного типа. Этой проблемой занимается служба разрешения имен. С помощью этой службы проблема решается как полностью централизованными, так и распределенными средствами.
Если выбрать централизованный подход, то нужно выделить в сети один компьютер. Этот компьютер называют сервер имен, на нем хранится таблица соответствия друг другу имен различных типов, например символьных имен и числовых номеров. Все остальные компьютеры обращаются к этому серверу имен, чтобы по символьному имени найти числовой номер компьютера, с которым они хотят обменяться данными.
Если же использовать распределенный подход, то тут каждый компьютер сам решает задачу установления соответствия между именами. Например, если пользователь указал для узла назначения числовой номер, то перед началом передачи данных компьютер-отправитель посылает всем компьютерам сети сообщение (широковещательное) с просьбой опознать это числовое имя. Все компьютеры, получают это сообщение, сравнивают заданный номер со своим собственным. И если какой-то компьютер обнаружил совпадение, то он посылает ответ, содержащий его аппаратный адрес, и только после этого осуществляется отправка сообщений по локальной сети.
С одной стороны распределенный подход хорош тем, что не требует выделять специальный компьютер, который к тому же часто требует ручного задания таблицы соответствия имен. Но, с другой стороны, он требует широковещательных сообщений, а такие сообщения перегружают сеть, так как они требуют обязательной обработки всеми узлами, а не только узлом назначения. Поэтому распределенный подход используется только в небольших локальных сетях. В крупных сетях всегда стараются использовать централизованный подход.
Наиболее известной службой централизованного разрешения имен является служба Domain Name System (DNS) сети Internet.
Как мы уже отметили выше, для небольших сетей (10-30 компьютеров) чаще всего используется одна из типовых топологий - общая шина, кольцо, звезда. Все эти топологии обладают свойством однородности, то есть все компьютеры в такой сети имеют одинаковые права доступа к другим компьютерам. Такая однородность структуры делает простой процедуру наращивания числа компьютеров, облегчает обслуживание и эксплуатацию сети. Но не все так гладко, как кажется. Как только эта сеть начинает разрастаться до масштабов больших сетей, однородная структура связей превращается из преимущества в недостаток.
Сети с однородной структурой имеют несколько очень не маловажных ограничений:
Для снятия этих ограничений начали использовать специальные методы структуризации сети и специальное структурообразующее оборудование - повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы.
Оборудование такого рода также называют коммуникационным, имея в виду, что с помощью него отдельные сегменты (участки, фрагменты) сети взаимодействуют между собой.
Простейшее из коммуникационных устройств - повторитель (repeator). Повторитель физически соединяет различные сегменты кабеля локальной сети. И делается это с целью увеличения общей длины сети.
Рис. 2. 12. Пример использования повторителя.
Повторитель передает сигналы, приходящие из одного сегмента сети, в другие ее сегменты. Повторитель позволяет преодолеть ограничения на длину линий связи за счет улучшения качества передаваемого сигнала (восстановления его мощности и амплитуды, улучшения фронтов и т. п.).
Рис. 2. 13. Пример использования повторителя.
Повторитель, который имеет несколько портов и соединяет несколько физических сегментов, часто называют концентратором (concentrator) или хабом (hub - основа, центр деятельности). В данном устройстве сосредоточиваются все связи между сегментами сети.
Здесь следует отметить, что в работе концентраторов любых сетевых технологий много общего. А именно: все они повторяют сигналы, пришедшие с одного из своих портов, на других своих портах. Разница состоит только в том, на каких именно портах повторяются входные сигналы. Следует заметить, что концентратор всегда изменяет физическую топологию сети, но при этом не изменяет логическую топологию.
Информация о работе Конспект лекций по дисциплине «Сетевые технологии»