Література
План лекції
Лекція №5. Побудова мереж на основі структуризації
1. Фізична структуризація мережі
2. Логічна структуризація мережі
3. Основні серверні служби
1. Антонов В. М. Сучасні комп’ютерні мережі / Валерій Миколайович Антонов. – К. : МК-Прес, 2005. – 480 с.
2. Бройдо В. Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности "Прикладная информатика" и "Информационные системы в экономике" / В. Л. Бройдо, О. П. Ильина. – 3-е изд. – Москва [и др.]: Питер, 2008. – 765 с.: ил., табл.; 24 см.
3. Валецька Т. М. Комп'ютерні мережі. Апаратні засоби: навч. посіб. для студ. вищ. навч. закл. / Тетяна Михайлівна Валецька. – К. : Центр навчальної літератури, 2004. – 208 с.
4. Гук М. Аппаратные средства локальных сетей. Энциклопедия : [Наиболее полн. и подроб. рук.] / Михаил Гук. – СПб. : Питер, 2000.– 572 с.
5. Жуков І. А. Комп’ютерні мережі та технології: навч. посіб. для студ. вищих навч. закл. / Жуков І. А., Гуменюк В. О., Альтман І. Є.. – К. : НАУ, 2004. – 276 с. – (Комп'ютерні технології).
6. Компьютеры, сети, Интернет: Энциклопедия: Наиболее полн. и подроб. рук. / Ю. Новиков, Д. Новиков, А. Черепанов, В. Чуркин; Под общ. ред. Ю. Новикова. – 2. изд. – М. [ и др.]: Питер, 2003 (СПб.: ГПП Печ. Двор им. А.М. Горького). – 831 с.: ил.; 24 см.
7. Новиков Ю. В. Локальные сети: Архитектура, алгоритмы, проектирование / Новиков Ю. В., Кондратенко С. В. – М.: ЭКОМ, 2002. – 311 с.: ил.; 23 см. – (Современные компьютерные технологии).
8. Оглтри Т. В. Модернизация и ремонт сетей / Терри Оглтри ; [пер. с англ. И. В. Берштейна и др.]. – 4-е изд. – М. [и др.]: Вильямс, 2005 (ГПП Печ. Двор). – 1321 с.: ил.; 24 см. – (Библиотека Скотта Мюллера).
9. Олифер В. Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы [Текст]: учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению "Информатика и вычислительная техника" и по специальностям "Вычислительные машины, комплексы, системы и сети", "Автоматизированные машины, комплексы, системы и сети", "Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем" / В. Олифер, Н. Олифер. – 4-е изд. – Москва [и др.]: Питер, 2010. – 943 с.: ил.; 24 см. – (Учебник для вузов).
10. Олифер В. Г. Новые технологии и оборудование IP-сетей / Виктор Олифер, Наталья Олифер. – СПб. и др.: BHV, 2000. – 512 с.: ил., табл.; 24 см. – (Мастер) (Современные сетевые технологии).
11. Таненбаум Э. Компьютерные сети / Э. Таненбаум ; [пер. с англ. В. Шрага]. – 4-е изд. – М. [и др.]: Питер, 2005. – 991 с.: ил., табл.; 24 см. – (Классика computer science).
12. Ретана А. Принципы проектирования корпоративных IP-сетей: Основополагающие принципы построения масштабируемых IP-сетей: Экзамен на получение квалификации сертифиц. специалиста по межсетевому обмену CISCO / Альваро Ретана, Дон Слайс, Расс Уайт; [Пер. с англ. и ред. А.В. Журавлева]. – М. [и др.]: Вильямс, 2002. – 367 с.: ил.; 24 см. – (Сертифицированный специалист по межсетевому обмену CISCO).
13. Руководство по технологиям объединенных сетей: [настол. справ. специалиста по сетевым технологиям] / Cisco Systems, Inc. ; [пер. с англ. и ред. А.Н. Крикуна]. – 4-е изд. – М. [и др.]: Вильямс, 2005 (СПб.: ГПП Печ. Двор). – 1033 с.: ил., табл.; 24 см.
14. Уилсон Э. Мониторинг и анализ сетей. Методы выявления неисправностей / Эд Уилсон; [Пер. с англ.]
Структуризація як засіб побудови великих мереж
У мережах з невеликим числом комп'ютерів (10-30) найчастіше використовується одна з типових топологій – загальна шина, кільце, зірка або повнозв’язна мережа. Усі перераховані топології мають властивість однорідності, тобто всі комп'ютери в такій мережі мають однакові права у відношенні доступу до інших комп'ютерів (за винятком центрального комп'ютера при з'єднанні зірка). Така однорідність структури робить простою процедуру нарощування числа комп'ютерів, полегшує обслуговування й експлуатацію мережі.
Однак, при побудові великих мереж однорідна структура зв'язків перетворюється з переваги в недолік. У таких мережах використання типових структур породжує різні обмеження, найважливішими з який є:
обмеження на довжину зв'язку між вузлами;
обмеження на кількість вузлів у мережі;
обмеження на інтенсивність трафіка, породжуваного вузлами мережі.
Наприклад, технологія Ethernet на тонкому коаксіальному кабелі дозволяє використовувати кабель довжиною не більш 185 метрів, до якого можна підключити не більш 30 комп'ютерів. Однак, якщо комп'ютери інтенсивно обмінюються інформацією між собою, іноді приходиться знижувати число підключених до кабелю комп'ютерів до 20, а то і до 10, щоб кожному комп'ютеру діставалася прийнятна частка загальної пропускної здатності мережі.
Для зняття цих обмежень використовуються спеціальні методи структуризації мережі і спеціальне структуроутворююче устаткування – повторювачі, концентратори, мости, комутатори, маршрутизатори. Устаткування такого роду також називають комунікаційним, при цьому мають на увазі те, що за допомогою його окремі сегменти мережі взаємодіють між собою.
Найпростіший з комунікаційних пристроїв – повторювач (repeater) – використовується для фізичного з'єднання різних сегментів кабелю локальної мережі з метою збільшення загальної довжини мережі. Повторювач передає сигнали, що проходять з одного сегмента мережі, в інші її сегменти (рис. 5.1). Повторювач дозволяє подолати обмеження на довжину ліній зв'язку за рахунок поліпшення якості переданого сигналу – відновлення його потужності й амплітуди, поліпшення фронтів і т.п.
Рис. 5.1 Повторювач дозволяє збільшити довжину мережі Ethernet
Повторювач, що має кілька портів і з'єднує кілька фізичних сегментів, часто називають концентратором (concentrator) чи хабом (hub). Ці назви (hub – основа, центр діяльності) відбивають той факт, що в даному пристрої зосереджуються всі зв'язки між сегментами мережі.
Концентратори характерні практично для всіх базових технологій локальних мереж – Ethernet, ArcNet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 100VG-AnyLAN.
Потрібно підкреслити, що в роботі концентраторів будь-яких технологій багато загального – вони повторюють сигнали, що прийшли з одного зі своїх портів, на інших своїх портах. Різниця полягає в тому, на яких саме портах повторюються вхідні сигнали. Так, концентратор Ethernet повторює вхідні сигнали на усіх своїх портах, крім того, з якого сигнали надходять (рис. 5.2.а). А концентратор Token Ring (рис. 5.2.б) повторює вхідні сигнали, що надходять з деякого порта, тільки на одному порту – на тому до якого підключений наступний у кільці комп'ютер.
Рис 5.2 Концентратори різних технологій
Нагадаємо, що під фізичною топологією розуміється конфігурація зв'язків, утворених окремими частинами кабелю, а під логічною – конфігурація інформаційних потоків між комп'ютерами мережі. У багатьох випадках фізична і логічна топології мережі збігаються. Наприклад, мережа, представлена на рис. 5.3.а, має фізичну топологію кільце. Комп'ютери цієї мережі одержують доступ до кабелів кільця за рахунок передачі один одному спеціального кадра – маркера, причому цей маркер також передається послідовно від комп'ютера до комп'ютера в тому ж порядку, у якому комп'ютери утворюють фізичне кільце, тобто комп'ютер А передає маркер комп'ютеру В, комп'ютер В – комп'ютеру С и т.д.
Мережа, показана на рис. 5.3.b, демонструє приклад розбіжності фізичної і логічної топології. Фізично комп'ютери з'єднані по топології загальна шина. Доступ же до шини відбувається не по алгоритму випадкового доступу, застосовуваному в технології Ethernet, а шляхом передачі маркера в кільцевому порядку: від комп'ютера А – комп'ютеру В, від комп'ютера В – комп'ютеру С и т.д. Тут порядок передачі маркера вже не повторює фізичні зв'язки, а визначається логічним конфігуруванням драйверів мережних адаптерів. Ніщо не заважає настроїти мережні адаптери і їхні драйвери так, щоб комп'ютери утворили кільце в іншому порядку, наприклад: В, А, С… При цьому фізична структура мережі ніяк не змінюється.
a
Рис. 5.3 Логічна і фізична топології мережі
Іншим прикладом розбіжності фізичної і логічної топології мережі є вже розглянута мережа на рис. 5.2.а. Концентратор Ethernet підтримує в мережі фізичну топологію зірку. Однак логічну топологію мережі залишилася без змін – це загальна шина. Оскільки концентратор повторює дані, що прийшли з будь-якого порту, на всіх інших портах, то вони з'являються одночасно на усіх фізичних сегментах мережі, як і в мережі з фізичною загальною шиною. Логіка доступу до мережі зовсім не змінюється: усі компоненти алгоритму випадкового доступу – визначення незайнятості середовища, захоплення середовища, розпізнавання і відпрацьовування колізій – залишаються в силі.
Фізична структуризація мережі за допомогою концентраторів корисна не тільки для збільшення відстані між вузлами мережі, але і для підвищення її надійності. Наприклад, якщо який-небудь комп'ютер мережі Ethernet з фізичною загальною шиною через збій починає безупинно передавати дані по загальному кабелю, то вся мережа виходить з ладу, і для вирішення цієї проблеми залишається тільки один вихід — вручну від’єднати мережний адаптер цього комп'ютера від кабелю. У мережі Ethernet, побудованої з використанням концентратора, ця проблема може бути вирішена автоматично — концентратор відключає свій порт, якщо виявляє, що приєднаний до нього вузол занадто довго монопольно займає мережу. Концентратор може блокувати некоректно працюючий вузол і в інших випадках, виконуючи роль деякого керуючого вузла.
