Računalne mreže i telekomunikacije
DNS sustav imena domene
Korespondencija između naziva domena i IP adresa može se uspostaviti putem lokalnog hosta ili putem centralizirane usluge. U ranim danima interneta, tekstualna datoteka s dobro poznatim imenom hosts je ručno kreirana na svakom hostu. Ova se datoteka sastojala od niza redaka, od kojih svaki sadrži jednu IP adresu - par imena domene, kao što je 102.54.94.97 - rhino.acme.com.
Kako je Internet rastao, rasle su i datoteke hosta, a izgradnja skalabilnog rješenja za razlučivanje imena postala je nužnost.
Ovo rješenje je bila posebna usluga - sustav naziva domene (Domain Name System, DNS). DNS je centralizirana usluga koja se temelji na distribuiranoj bazi podataka imena domene – mapiranja IP adresa. DNS servis u svom radu koristi protokol klijent-poslužitelj. Definira DNS poslužitelje i DNS klijente. DNS poslužitelji održavaju distribuiranu bazu podataka mapiranja, a DNS klijenti kontaktiraju poslužitelje sa zahtjevima za razrješenje naziva domene na IP adresu.
DNS usluga koristi tekstualne datoteke koje su gotovo istog formata kao i hosts datoteka, a te datoteke također ručno priprema administrator. Međutim, DNS usluga se oslanja na hijerarhiju domena, a svaki poslužitelj DNS usluge pohranjuje samo podskup imena mreže, a ne sva imena, kao što je slučaj s datotekama hosta. S povećanjem broja čvorova u mreži, problem skaliranja rješava se stvaranjem novih domena i poddomena imena te dodavanjem novih poslužitelja DNS servisu.
Svaka domena imena ima svoj vlastiti DNS poslužitelj. Ovaj poslužitelj može pohraniti mapiranja "ime domene - IP adresa" za cijelu domenu, uključujući sve njene poddomene. Međutim, u ovom slučaju se ispostavlja da je rješenje slabo skalabilno, jer kada se dodaju nove poddomene, opterećenje ovog poslužitelja može premašiti njegove mogućnosti. Češće, poslužitelj domene pohranjuje samo imena koja završavaju na sljedećoj nižoj razini u hijerarhiji od naziva domene. (Slično direktoriju datotečnog sustava, koji sadrži unose o datotekama i poddirektorijima koji su "uključeni" izravno u njega.) Ovom organizacijom DNS usluge opterećenje razlučivanja imena raspoređuje se više ili manje ravnomjerno među svim DNS poslužiteljima na mreža. Na primjer, u prvom slučaju, DNS poslužitelj domene mmt.ru pohranit će mapiranja za sva imena koja završavaju na mmt.ru: wwwl.zil.mmt.ru, ftp.zil.mmt.ru, mail.mmt.ru , itd. U drugom slučaju, ovaj poslužitelj pohranjuje samo mapiranja imena kao što su mail.mmt.ru, www.mmt.ru, a sva ostala mapiranja moraju biti pohranjena na DNS poslužitelju zil poddomene.
Svaki DNS poslužitelj, osim tablice mapiranja imena, sadrži poveznice na DNS poslužitelje svojih poddomena. Ove veze povezuju pojedinačne DNS poslužitelje u jednu DNS uslugu. Veze su IP adrese odgovarajućih poslužitelja. Za servisiranje korijenske domene dodjeljuje se nekoliko međusobno dupliranih DNS poslužitelja, čije su IP adrese nadaleko poznate (mogu se naći, na primjer, u InterNIC-u).
Procedura za rješavanje DNS imena na mnogo je načina slična proceduri datotečni sustav traži adresu datoteke po njezinom simboličkom imenu. Doista, u oba slučaja, složeni naziv odražava hijerarhijsku strukturu organizacije odgovarajućih direktorija - direktorija datoteka ili DNS tablica. Ovdje su domena i domenski DNS poslužitelj analogni direktoriju datotečnog sustava. Imena domena, poput simboličkih naziva datoteka, imenuju se neovisno o fizičkoj lokaciji.
Postupak traženja adrese datoteke po simboličkom nazivu sastoji se od uzastopnog pregledavanja direktorija, počevši od korijena. Time se unaprijed provjerava predmemorija i trenutni direktorij. Da biste odredili IP adresu iz naziva domene, također je potrebno pogledati sve DNS poslužitelje koji opslužuju lanac poddomena uključenih u naziv hosta, počevši od korijenske domene. Bitna razlika je u tome što se datotečni sustav nalazi na jednom računalu, a DNS usluga je distribuirana po svojoj prirodi.
Postoje dvije glavne sheme razrješenja DNS imena. U prvoj opciji, DNS klijent koordinira rad na pronalaženju IP adrese:
DNS klijent kontaktira korijenski DNS poslužitelj s FQDN-om;
DNS poslužitelj odgovara adresom sljedećeg DNS poslužitelja koji opslužuje domenu najviše razine danom u gornjem dijelu traženog imena;
DNS klijent postavlja zahtjev sljedećem DNS poslužitelju, koji ga prosljeđuje na DNS poslužitelj željene poddomene, i tako sve dok se ne pronađe DNS poslužitelj koji pohranjuje podudaranje traženog imena s IP adresom. Ovaj poslužitelj daje konačni odgovor klijentu. Takva shema interakcije naziva se nerekurzivna ili iterativna, kada sam klijent iterativno izvodi niz upita različitim poslužiteljima imena. Budući da ova shema opterećuje klijenta prilično složenim radom, rijetko se koristi. U drugoj opciji implementiran je rekurzivni postupak:
DNS klijent pita lokalni DNS poslužitelj, odnosno poslužitelj koji opslužuje poddomenu kojoj pripada ime klijenta;
Ako lokalni DNS poslužitelj zna odgovor, odmah ga vraća klijentu; ovo može odgovarati slučaju kada je traženo ime u istoj poddomeni kao i ime klijenta, a također može odgovarati slučaju kada je poslužitelj već znao da se to podudara za drugog klijenta i pohranio ga u svoju predmemoriju;
Ako lokalni poslužitelj ne zna odgovor, tada postavlja iterativne zahtjeve korijenskom poslužitelju, itd., na isti način kao što je to učinio klijent u prvoj opciji; primivši odgovor, prosljeđuje ga klijentu, koji ga je cijelo to vrijeme samo čekao od svog lokalnog DNS poslužitelja.
U ovoj shemi klijent delegira posao svom poslužitelju, pa se shema naziva neizravna ili rekurzivna. Gotovo svi DNS klijenti koriste rekurzivni postupak.
Stog TCP/IP protokola.
TCP/IP stog, koji se također naziva DoD stog i internetski stog, jedan je od najpopularnijih i najperspektivnijih stogova komunikacijskih protokola. Ako se trenutno distribuira uglavnom u UNIX mrežama, tada je njegova implementacija u najnovijim verzijama mrežnih operativnih sustava za osobna računala (Windows NT, NetWare) dobar preduvjet za brzi rast broja instalacija TCP/IP stoga. .
Stog je razvijen na inicijativu američkog Ministarstva obrane (DoD) prije više od 20 godina kako bi se eksperimentalna ARPAnet mreža povezala s drugim satelitskim mrežama kao skup zajedničkih protokola za heterogeno računalno okruženje. Mreža ARPA podržavala je programere i istraživače u vojnim područjima. U ARPA mreži komunikacija između dva računala odvijala se korištenjem internetskog protokola (IP), koji je do danas jedan od glavnih u TCP/IP stogu i pojavljuje se u nazivu steka.
Sveučilište Berkeley dalo je veliki doprinos razvoju TCP/IP stoga implementacijom stog protokola u svoju verziju UNIX OS-a. Široko prihvaćanje UNIX operativnog sustava dovelo je do širokog prihvaćanja IP protokola i drugih protokola stogova. Ovaj stog također koristi Internet, čija je radna skupina za internetsko inženjerstvo (IETF) glavni suradnik u razvoju standarda steka, objavljenih u obliku RFC specifikacija.
Budući da je TCP/IP stog razvijen prije pojave ISO/OSI modela međusobnog povezivanja otvorenih sustava, iako ima i slojevitu strukturu, korespondencija između razina TCP/IP stoga i razina OSI modela prilično je proizvoljna. .
Najniži (sloj IV) - razina sučelja pristupnika - odgovara fizičkim slojevima i slojevima podatkovne veze OSI modela. Ova razina nije regulirana u TCP/IP protokolima, ali podržava sve popularne standarde fizičke i podatkovne veze: za lokalne kanale to je Ethernet, Token Ring, FDDI; veze od točke do točke putem WAN serijskih veza i X.25 i ISDN mrežni protokoli. Također je razvijena posebna specifikacija koja definira korištenje ATM tehnologije kao prijenosa sloja veze.
Sljedeći sloj (sloj III) je mrežni sloj koji se bavi prijenosom datagrama koristeći različite lokalne mreže, X.25 teritorijalne mreže, ad hoc veze itd. Kao glavni protokol mrežnog sloja (u smislu OSI modela ) u stogu se koristi IP protokol koji je izvorno zamišljen kao protokol za prijenos paketa u kompozitnim mrežama, koje se sastoje od velikog broja lokalnih mreža, ujedinjenih i lokalnim i globalnim vezama. Stoga IP protokol dobro funkcionira u mrežama sa složenom topologijom, racionalno koristeći prisutnost podsustava u njima i ekonomično trošeći propusnost komunikacijskih linija male brzine. IP protokol je datagramski protokol.
Mrežni sloj također uključuje sve protokole koji se odnose na sastavljanje i modificiranje tablica usmjeravanja, kao što su protokoli za prikupljanje informacija o usmjeravanju RIP (Internetski protokol usmjeravanja) i OSPF (Open Shortest Path First), kao i Internet Control Message Protocol (ICMP) ). Potonji protokol dizajniran je za razmjenu informacija o greškama između usmjerivača i pristupnika, izvornog sustava i sustava primatelja, odnosno organiziranje povratnih informacija. Uz pomoć posebnih ICMP paketa izvještava se o nemogućnosti isporuke paketa, o prekoračenju životnog vijeka ili trajanja sklopa paketa iz fragmenata, o anomalnim vrijednostima parametara, o promjeni rute prosljeđivanja i vrste usluge, o stanju sustava itd.
Sljedeća razina (razina II) naziva se glavna razina. Protokol upravljanja prijenosom (TCP) i protokol korisničkih datagrama (UDP) djeluju na ovom sloju. TCP protokol pruža stabilnu virtualnu vezu između procesa udaljene aplikacije. UDP protokol osigurava prijenos aplikacijskih paketa metodom datagrama, to jest, bez uspostavljanja virtualne veze, te stoga zahtijeva manje troškove od TCP-a.
Najviša razina (razina I) naziva se sloj aplikacije. Tijekom godina korištenja u mrežama raznih zemalja i organizacija, TCP/IP stog je akumulirao veliki broj protokola i usluga na razini aplikacije. To uključuje tako široko korištene protokole kao što su protokol kopiranja FTP datoteka, protokol emulacije telnet terminala, protokol SMTP pošte koji se koristi u internetskoj e-pošti i njegov ruski ogranak RELCOM, hipertekstualne usluge za pristup udaljenim informacijama, kao što je WWW i mnogi drugi. Zaustavimo se detaljnije na nekima od njih, koji su najuže povezani s predmetom ovog kolegija.
SNMP (Simple Network Management Protocol) se koristi za organizaciju upravljanja mrežom. Kontrolni problem je ovdje podijeljen u dva zadatka. Prvi zadatak se odnosi na prijenos informacija. Protokoli za prijenos kontrolnih informacija definiraju proceduru za interakciju između poslužitelja i klijentskog programa koji se izvodi na administratorskom hostu. Oni definiraju formate poruka koje se razmjenjuju između klijenata i poslužitelja, kao i formate za imena i adrese. Drugi zadatak se odnosi na kontrolirane podatke. Standardi određuju koji podaci moraju biti pohranjeni i akumulirani u pristupnicima, nazive tih podataka i sintaksu tih naziva. SNMP standard definira specifikaciju baze podataka za upravljanje mrežom. Ova specifikacija, poznata kao baza podataka upravljanja (MIB), definira elemente podataka koje host ili pristupnik mora pohraniti i dopuštene operacije na njima.
Protokol za prijenos datoteka (FTP) omogućuje daljinski pristup datoteci. Kako bi osigurao pouzdan prijenos, FTP kao prijenos koristi protokol orijentiran na vezu - TCP. Osim protokola za prijenos datoteka, FTP nudi i druge usluge. Tako se korisniku daje mogućnost interaktivnog rada s udaljenim strojem, na primjer, može ispisati sadržaj svojih direktorija, FTP omogućuje korisniku da odredi vrstu i format pohranjenih podataka. Konačno, FTP izvodi autentifikaciju korisnika. Korisnici su prema protokolu dužni dati svoje korisničko ime i lozinku prije pristupa datoteci.
Unutar TCP/IP stoga, FTP nudi najopsežnije datotečne usluge, ali je i najsloženiji za programiranje. Aplikacije koje ne trebaju sve značajke FTP-a mogu koristiti drugi, ekonomičniji protokol – najjednostavniji protokol za prijenos datoteka TFTP (Trivial File Transfer Protocol). Ovaj protokol implementira samo prijenos datoteka, a protokol bez povezivanja, UDP, koji je jednostavniji od TCP-a, koristi se kao prijenos.
Telnet protokol osigurava tok bajtova između procesa i između procesa i terminala. Najčešće se ovaj protokol koristi za emulaciju terminala udaljenog računala.
BGP protokol
Opća shema kako BGP radi je sljedeća. BGP usmjerivači susjednih AS-ova koji su odlučili razmjenjivati informacije o usmjeravanju uspostavljaju BGP veze između sebe i postaju BGP susjedi (BGP peers).
Nadalje, BGP koristi pristup nazvan vektor puta, koji je evolucija pristupa vektoru udaljenosti. BGP susjedi međusobno šalju (najavljuju, oglašavaju) vektore puta. Vektor puta, za razliku od vektora udaljenosti, ne sadrži samo mrežnu adresu i udaljenost do njega, već mrežnu adresu i popis atributa puta koji opisuju različite karakteristike rute od izvornog usmjerivača do navedene mreže. U nastavku, radi kratkoće, skup podataka koji se sastoji od mrežne adrese i atributa puta do ove mreže nazvat ćemo rutom do ove mreže.
Implementacija BGP-a
Par BGP susjeda uspostavlja TCP vezu između sebe, port 179. Susjedi koji pripadaju različitim AS-ovima moraju biti izravno dostupni jedni drugima; za susjede iz istog AS-a ne postoji takvo ograničenje, budući da će interni protokol usmjeravanja osigurati dostupnost svih potrebnih ruta između čvorova istog autonomnog sustava.
Tijek informacija koji se razmjenjuju između BGP susjeda putem TCP-a sastoji se od niza BGP poruka. Maksimalna duljina poruke je 4096 okteta, minimalna 19. Postoje 4 vrste poruka.
BGP vrste poruka
- OTVORENO - šalje se nakon uspostavljanja TCP veze. Odgovor na OPEN je poruka KEEPALIVE ako druga strana pristane postati BGP susjed; u suprotnom se šalje OBAVIJEST s kodom koji objašnjava razlog neuspjeha, a veza se prekida.
- KEEPALIVE - poruka je namijenjena potvrdi pristanka za uspostavljanje susjedskih odnosa, kao i praćenju aktivnosti otvorene veze: za to BGP susjedi razmjenjuju KEEPALIVE poruke u određenim vremenskim intervalima.
- UPDATE - poruka je namijenjena za najavu i opoziv ruta. Nakon uspostavljanja veze, poruke UPDATE šalju sve rute koje usmjerivač želi reklamirati susjedu (potpuno ažuriranje), nakon čega se šalju samo podaci o dodanim ili uklonjenim rutama kada postanu dostupne (djelomično ažuriranje).
- OBAVIJEST - poruka ovog tipa služi za obavještavanje susjeda o razlogu zatvaranja veze. Nakon što se ova poruka pošalje, BGP veza se prekida.
BGP format poruke
BGP poruka se sastoji od zaglavlja i tijela. Zaglavlje ima 19 okteta i sastoji se od sljedećih polja:
marker: u poruci OTVORENO uvijek, a kada radite bez autentifikacije - u ostalim porukama, ispunjenim jednicama. Inače, sadrži podatke o autentifikaciji. Povezana funkcija markera je poboljšati pouzdanost isticanja granice poruke u toku podataka.
Duljina poruke u oktetima, uključujući zaglavlje.
IGRP protokol
Interior Gateway Routing Protocol (IGRP) je protokol za usmjeravanje razvijen sredinom 1980-ih. od Cisco Systems, Inc. Glavni cilj bio je osigurati robustan protokol za usmjeravanje unutar autonomnog sustava (AS) koji ima proizvoljno složenu topologiju i uključuje medije s raznolikom propusnošću i karakteristikama kašnjenja.
IGRP je interni protokol usmjerivača (IGP) s vektorom udaljenosti. Protokoli za vektorsko usmjeravanje udaljenosti zahtijevaju od svakog usmjerivača da pošalje cijelu ili dio svoje tablice usmjeravanja u porukama ažuriranja rute svim susjednim usmjerivačima u redovitim intervalima. Kako se informacije o usmjeravanju šire kroz mrežu, usmjerivači mogu izračunati udaljenosti do svih čvorova u mreži.
IGRP koristi kombinaciju (vektor) indikatora. Kašnjenje internetskog rada, propusnost, pouzdanost i opterećenje uključeni su u odluku o usmjeravanju. Mrežni administratori mogu postaviti faktore težine za svaki od ovih pokazatelja. IGRP pruža širok raspon vrijednosti za svoje pokazatelje.
Kako bi pružio dodatnu fleksibilnost, IGRP omogućuje višestruko usmjeravanje. Duplicirane linije s istom širinom pojasa mogu prenositi odvojeni prometni tok na ciklički način s automatskim prelaskom na drugu liniju ako prva linija otkaže.
Format paketa
Prvo polje IGRP paketa sadrži broj verzije.
Polje operativnog koda (opcode). Ovo polje označava vrstu paketa. Opkod od 1 označava paket ažuriranja (sadrži zaglavlje odmah nakon kojeg slijede zapisi podataka tablice usmjeravanja); jednak zahtjevu od 2 paketa (koristi ga izvor za ispitivanje tablice usmjeravanja s drugog usmjerivača.
Polje izdanja. Ova vrijednost broja izdanja koristi se kako bi se omogućilo usmjerivačima da izbjegnu obradu ažuriranja koja sadrže informacije koje su već vidjeli.
Sljedeća tri polja označavaju broj podmreža, broj glavnih mreža i broj vanjskih mreža u paketu ažuriranja.
Polje kontrolnog zbroja. Izračun kontrolnog zbroja omogućuje usmjerivaču primatelja da provjeri valjanost dolaznog paketa.
Karakteristike stabilnosti
IGRP ima niz značajki dizajniranih da poboljšaju njegovu stabilnost. To uključuje:
Promjene privremenih čekanja koriste se kako bi se spriječilo da obične poruke ispravka ilegalno potraže rutu koja je možda bila oštećena. Razdoblje zadržavanja promjena obično se izračunava dulje od vremena potrebnog da se cijela mreža prilagodi bilo kojoj promjeni usmjeravanja.
Split Horizons Koncept podijeljenih horizonata proizlazi iz činjenice da nikada nije korisno slati informacije o ruti natrag u smjeru iz kojeg je došla. Pravilo split-horizonta pomaže spriječiti petlje rute.
Prilagodbe otkazivanja rute dizajnirane su za rješavanje većih petlji rute. Povećanje metrike usmjeravanja obično ukazuje na pojavu petlji usmjeravanja. U tom slučaju šalju se ažuriranja otkazivanja kako bi se ruta uklonila i stavila na čekanje.
IGRP pruža niz mjerača vremena i varijabli koje sadrže vremenske intervale. Ovo uključuje
- mjerač vremena ažuriranja (određuje koliko često treba slati poruke ažuriranja rute),
- mrtvi mjerač rute, određuje koliko dugo usmjerivač treba čekati u nedostatku poruka o ispravljanju određene rute prije nego što ovu rutu proglasi mrtvom
- promijeniti vrijeme održavanja
- mjerač vremena za isključivanje. određuje koliko vremena mora proći prije nego što se usmjerivač mora isključiti iz tablice usmjeravanja.
Protokoli mrežnog sloja implementiraju se u pravilu u obliku softverskih modula i pokreću na krajnjim računalnim čvorovima, koji se nazivaju hostovi, kao i na međučvorovima - usmjerivačima, koji se nazivaju pristupnicima. Funkcije usmjerivača mogu obavljati i specijalizirani uređaji i univerzalni
Koncept umrežavanja
Glavna ideja koja stoji iza uvođenja mrežnog sloja je sljedeća. Mreža se općenito smatra skupom nekoliko mreža i naziva se složena mreža ili internet. (internet ili internet). Mreže koje čine složenu mrežu nazivaju se podmreže. (podmreža), tvoreći mreže ili jednostavno mreže (slika 5.1). Podmreže su međusobno povezane usmjerivačima. Komponente složene mreže mogu biti i lokalne i globalne mreže. Unutarnja struktura svake mreže nije prikazana na slici, jer nije važna kada se razmatra mrežni protokol. Svi čvorovi unutar iste podmreže komuniciraju koristeći istu tehnologiju za njih. Dakle, kompozitna mreža prikazana na slici uključuje nekoliko mreža različitih tehnologija: lokalne mreže Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring, FDDI i WAN relej okvira, X.25, ISDN. Svaka od ovih tehnologija dovoljna je za organiziranje interakcije svih čvorova u svojoj podmreži, ali nije u stanju izgraditi informacijsku vezu između proizvoljno odabranih čvorova koji pripadaju različitim podmrežama, na primjer, između čvora A i čvora B na Sl. 5.1. Stoga su za organiziranje interakcije između bilo kojeg proizvoljnog para čvorova ove "velike" kompozitne mreže potrebna dodatna sredstva. Takva sredstva osigurava mrežni sloj.
Mrežni sloj djeluje kao koordinator koji organizira rad svih podmreža koje leže na putu napredovanja paketa kroz složenu mrežu. Za premještanje podataka unutar podmreža, mrežni sloj se odnosi na tehnologije koje se koriste na tim podmrežama.
Dok mnoge LAN tehnologije (Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, itd.) koristite isti sustav adresiranja hosta koji se temelji na MAC adresama, postoji mnogo tehnologija (X.25, bankomat, relej okvira), koji koriste različite sheme adresiranja. Adrese dodijeljene čvorovima u skladu s tehnologijama podmreže nazivaju se lokalnim. Kako bi mrežni sloj mogao ispuniti svoju zadaću, potreban mu je vlastiti sustav adresiranja, neovisan o metodama adresiranja čvorova u pojedinim podmrežama, koji bi mrežnom sloju omogućio da na univerzalan i nedvosmislen način identificira bilo koji čvor kompozitne mreže.
Prirodan način formiranja mrežne adrese je jedinstveno numeriranje svih podmreža složene mreže i numeriranje svih čvorova unutar svake podmreže. Dakle, mrežna adresa je par: broj mreže (podmreže) i broj hosta.
Broj čvora može biti ili lokalna adresa ovog čvora (takva je shema usvojena u IPX / SPX stogu), ili neki broj, nepovezan s lokalnom tehnologijom, koji jedinstveno identificira čvor unutar dane podmreže. U prvom slučaju, mrežna adresa postaje ovisna o lokalnim tehnologijama, što ograničava njezinu upotrebu. Na primjer, IPX/SPX mrežne adrese dizajnirane su za rad u složenim mrežama koje kombiniraju mreže koje koriste samo MAC adrese ili adrese sličnog formata. Drugi pristup je općenitiji i specifičan je za TCP/IP stog. U oba slučaja, svaki čvor složene mreže ima, uz svoju lokalnu adresu, još jednu - univerzalnu mrežnu adresu.
Podaci koji ulaze u mrežni sloj i koji se trebaju poslati preko složene mreže dobivaju se sa zaglavljem mrežnog sloja. Podaci zajedno sa zaglavljem čine paket. Zaglavlje paketa mrežnog sloja ima jedinstveni format koji ne ovisi o formatima okvira sloja veze onih mreža koje mogu biti dio mreže, a nosi, zajedno s ostalim servisnim informacijama, podatke o broju mreže kojoj je ovaj paket namjerava se. Mrežni sloj određuje rutu i premješta paket između podmreža.
Kada se paket prenosi iz jedne podmreže u drugu, paketu mrežnog sloja koji je enkapsuliran u dolaznom okviru veze prve podmreže uklanjaju se zaglavlja tog okvira i okružuju ga zaglavlja okvira sloja veze sljedeće podmreže. Informacije na temelju kojih se vrši ova zamjena su servisna polja paketa mrežnog sloja. Polje odredišne adrese novog okvira navodi lokalnu adresu sljedećeg usmjerivača.
Ethernet čvorišta
U Ethernet tehnologiji, uređaji koji kombiniraju nekoliko fizičkih segmenata koaksijalnog kabela u jedno zajedničko okruženje koriste se dugo vremena i nazivaju se "repetitori" zbog svoje glavne funkcije - ponavljanja na svim svojim portovima signala primljenih na ulazu jednog od njih. od luka. U mrežama baziranim na koaksijalnom kabelu uobičajeni su bili repetitori s dva porta, koji su povezivali samo dva kabelska segmenta, pa se na njih obično nije primjenjivao termin čvorište.
Pojavom lOBase-T specifikacije za upredenu paricu, repetitor je postao sastavni dio Ethernet mreže, budući da se bez njega komunikacija može uspostaviti samo između dva mrežna čvora. Višeportni Ethernet repetitori s upletenim parom počeli su se nazivati čvorištima ili čvorištima, budući da su veze između velikog broja mrežnih čvorova bile stvarno koncentrirane u jednom uređaju. Ethernet čvorište obično ima 8 do 72 porta, pri čemu je većina priključaka namijenjena povezivanju kabela s upredenim paricama. Na sl. Slika 2 prikazuje tipično Ethernet čvorište dizajnirano da formira male segmente zajedničkog okruženja. Ima 16 lOBase-T portova s RJ-45 konektorima, kao i jedan AUI port za spajanje vanjskog primopredajnika.
Obično je primopredajnik koji radi na koaksijalnom ili optičkom vlaknu spojen na ovaj priključak. Pomoću ovog primopredajnika čvorište se spaja na trunk kabel kojim se međusobno povezuje nekoliko čvorišta ili se na taj način spaja stanica koja je udaljena više od 100 m od čvorišta.
Riža. 15. Ethernet čvorište.
Za povezivanje lOBase-T tehnoloških čvorišta jedno s drugim u hijerarhijski sustav, nije potreban koaksijalni ili optički kabel; možete koristiti iste portove kao i za povezivanje krajnjih stanica, ovisno o jednoj okolnosti. Činjenica je da obični RJ-45 port, dizajniran za spajanje mrežnog adaptera i nazvan MDI-X (ukršteni MDI), ima obrnutu dodjelu pinova konektora tako da se mrežni adapter može spojiti na čvorište pomoću standardnog povezivanja kabel koji ne križa kontakte.
Prilikom spajanja čvorišta preko standardnog MDI-X porta, mora se koristiti nestandardni križni kabel. Stoga neki proizvođači daju čvorištu namjenski MDI priključak koji nema parove skretnica. Dakle, dva čvorišta mogu se spojiti običnim ne-crossover kabelom ako se to radi preko MDI-X porta jednog čvorišta i MDI priključka drugog. Češće nego ne, jedan priključak za čvorište može funkcionirati i kao MDI-X priključak i kao MDI priključak, ovisno o položaju prekidača na tipku.
Višeportno čvorište Ethernet repetitora može se tretirati drugačije kada se koristi pravilo 4 čvorišta. U većini modela svi portovi su spojeni na jedan blok repetitora, a kada signal prođe između dva repetitora, blok repetitora uvodi kašnjenje samo jednom. Stoga se takvo čvorište treba smatrati jednim repetitorom s ograničenjima nametnutim pravilom 4 čvorišta. Ali postoje i drugi modeli repetitora, u kojima nekoliko portova ima svoj blok ponavljanja.
U ovom slučaju, svaki blok ponavljanja treba se smatrati zasebnim ponavljačem i računati zasebno u pravilu 4 čvorišta.
Neke razlike mogu se pokazati kod modela čvorišta koji rade na jednomodnom optičkom kabelu. Raspon segmenta kabela koji podržava FDDI čvorište na takvom kabelu može značajno varirati ovisno o snazi laserskog emitera - od 10 do 40 km.
Međutim, ako postojeće razlike u izvedbi glavne funkcije koncentratora nisu toliko velike, onda su mnogo veće od rasprostiranja mogućnosti za provedbu dodatnih funkcija od strane koncentratora. Onemogućite portove.
Vrlo korisna u radu mreže je sposobnost čvorišta da onemogući neispravne portove, izolirajući tako ostatak mreže od problema koji su nastali u čvoru. Ova se značajka naziva auto-segmentacija. Za čvorište FDDI, ova je funkcija glavna za mnoge situacije pogreške, kako je definirano u protokolu. Istodobno, za Ethernet ili Token Ring čvorište, funkcija automatske segmentacije nije obavezna u mnogim situacijama, budući da standard ne opisuje odgovor čvorišta na ovu situaciju. Glavni razlog onemogućavanja porta u standardima Etherneta i Fast Etherneta je nedostatak odgovora na niz impulsa za testiranje veze koji se šalje svim portovima svakih 16 ms. U tom slučaju, neuspjeli priključak se stavlja u "onemogućeno" stanje, ali će se testni impulsi veze i dalje slati na port tako da će se rad s njim automatski nastaviti kada se uređaj vrati u prethodno stanje.
Razmotrite situacije u kojima Ethernet i Fast Ethernet čvorišta onemogućuju priključak:
o Pogreške na razini okvira. Ako brzina prolaska okvira s pogreškama kroz port premašuje navedeni prag, tada se port onemogućuje, a zatim, ako nema pogrešaka unutar navedenog vremena, ponovno se uključuje. Takve pogreške mogu biti: netočan kontrolni zbroj, netočna duljina okvira (veća od 1518 bajta ili manja od 64 bajta), neformatirano zaglavlje okvira.
o Više sudara. Ako čvorište otkrije da je isti priključak bio izvor kolizije 60 puta zaredom, tada je port onemogućen. Nakon nekog vremena, port će biti ponovno omogućen.
o Dugi prijenos (jabber). Poput mrežnog adaptera, čvorište kontrolira koliko je vremena potrebno da jedan okvir prođe kroz port. Ako ovo vrijeme premašuje vrijeme prijenosa okvira maksimalne duljine za 3 puta, port je onemogućen.
Podrška za sigurnosnu vezu
Budući da je korištenje redundantnih veza u čvorištima definirano samo u standardu FDDI, za druge standarde programeri hubova podržavaju ovu značajku svojim vlastitim vlasničkim rješenjima. Na primjer, Ethernet/Fast Ethernet čvorišta mogu formirati samo hijerarhijske veze bez petlji. Stoga bi redundantne veze uvijek trebale povezivati onesposobljene portove kako ne bi narušili logiku mreže.
Obično, prilikom konfiguriranja čvorišta, administrator mora odrediti koji su portovi glavni, a koji su rezervirani u odnosu na njih (slika 16). Ako je iz bilo kojeg razloga port onemogućen (pokreće se mehanizam za automatsku segmentaciju), čvorište čini svoj backup port aktivnim.
Riža. šesnaest.
Riža. 16. Redundantne veze između Ethernet čvorišta.
Kada se razmatraju neki modeli čvorišta, postavlja se pitanje - zašto ovaj model ima tako veliki broj portova, na primjer 192 ili 240? Ima li smisla dijeliti medij od 10 ili 16 Mbps između toliko stanica? Prije možda deset ili petnaest godina odgovor je mogao biti potvrdan u nekim slučajevima, kao što su one mreže u kojima su računala koristila mrežu samo za slanje malih poruka pošte ili za prepisivanje male tekstualne datoteke.
Danas je takvih mreža ostalo vrlo malo, a čak 5 računala može u potpunosti učitati Ethernet ili Token Ring segment, a u nekim slučajevima i Fast Ethernet segment. Zašto vam onda treba čvorište s velikim brojem portova, ako ih je praktički nemoguće koristiti zbog ograničenja propusnosti po stanici? Odgovor je da takva čvorišta imaju nekoliko nepovezanih internih sabirnica koje su dizajnirane za stvaranje više zajedničkih okruženja.
Na primjer, čvorište prikazano na sl. 17 ima tri interne Ethernet sabirnice. Ako, na primjer, takvo čvorište ima 72 porta, onda se svaki od tih priključaka može spojiti na bilo koju od tri interne sabirnice. Na slici su prva dva računala spojena na Ethernet sabirnicu 3, a treće i četvrto računalo na Ethernet sabirnicu 1. Prva dva računala čine jedan zajednički segment, a treće i četvrto računalo čine drugi zajednički segment.
Riža. 17. Višesegmentno čvorište.
Računala spojena na različite segmente ne mogu međusobno komunicirati putem čvorišta, budući da sabirnice unutar čvorišta nisu ni na koji način povezane. Višesegmentna čvorišta potrebna su za stvaranje odvojivih segmenata, čiji se sastav može lako mijenjati. Većina multi-segmentnih čvorišta, kao što je Nortel Networks System 5000 ili 3Com-ov PortSwitch Hub, dopuštaju rad povezivanja porta na jednu od internih sabirnica na čisto softverski način, kao što je lokalna konfiguracija preko porta konzole.
Kao rezultat toga, mrežni administrator može priključiti korisnička računala na bilo koje priključke na čvorištu, a zatim koristiti konfiguracijski program čvorišta za kontrolu sastava svakog segmenta. Ako segment 1 sutra bude preopterećen, tada se njegova računala mogu rasporediti na preostale segmente čvorišta.
Sposobnost višesegmentnog čvorišta da programski mijenja veze portova na interne sabirnice naziva se preklapanjem konfiguracije.
PAŽNJA
Prebacivanje konfiguracije nema nikakve veze s prebacivanjem okvira koje obavljaju mostovi i prekidači. Višesegmentna čvorišta su programabilna okosnica velikih mreža. Za međusobno povezivanje segmenata potrebni su uređaji različite vrste - mostovi / prekidači ili usmjerivači. Takav gateway uređaj mora se povezati s više portova višesegmentnog čvorišta spojenog na različite interne sabirnice, te prenositi okvire ili pakete između segmenata na isti način kao da su formirani od strane zasebnih čvorišta.
Za velike mreže, višesegmentno čvorište igra ulogu inteligentnog ormarića za križno povezivanje, koji izvodi novu vezu ne mehaničkim pomicanjem kabelskog utikača na novi priključak, već programskom promjenom interne konfiguracije uređaja. Upravljanje čvorištem putem SNMP-a.
Kao što možete vidjeti iz opisa dodatnih značajki, mnoge od njih zahtijevaju konfiguraciju čvorišta. Ova se konfiguracija može izvršiti lokalno putem RS-232C sučelja dostupnog na bilo kojem čvorištu koje ima upravljačku jedinicu. Osim konfiguriranja u velikoj mreži, vrlo je korisna funkcija praćenja statusa čvorišta: je li u funkciji, u kojem su stanju njegovi portovi.
1. Vrste računalnih mreža. Vrste, glavne komponente LAN-a.
Vrste računalnih mreža:
Računalna mreža (računalna mreža, mreža za prijenos podataka)- komunikacijski sustav između dva ili više računala. Za prijenos informacija mogu se koristiti različite fizičke pojave, u pravilu različite vrste električnih signala ili elektromagnetskog zračenja. Vrste računalnih mreža: Osobna mreža (engleska Personal Network) je mreža izgrađena "oko" osobe. Ove mreže su dizajnirane da objedine sve osobne elektroničke uređaje korisnika (telefone, osobne digitalne asistente, pametne telefone, prijenosna računala, slušalice itd.). Standard za takve mreže trenutno je Bluetooth. LAN- služi za kombiniranje računala smještenih na maloj udaljenosti jedno od drugog. Takva mreža obično ne ide dalje od jedne prostorije. Mreža urbanih područja(engleski MAN - Metropolitan Area Network) pokriva nekoliko zgrada unutar istog grada ili grada u cjelini. Korporativna mreža- skup LAN-a, moćnih računala i terminalnih sustava koji koriste zajedničku informacijsku magistralu za razmjenu. Nacionalna mreža- mreža koja ujedinjuje računala unutar jedne države (National LambdaRail, GEANT) Globalna računalna mreža- mreža za prijenos podataka dizajnirana za opsluživanje značajnog teritorija korištenjem javnih komunikacijskih linija.
Vrste: Po vrsti funkcionalne interakcije: Peer-to-peer - najjednostavniji i namijenjen malim skupinama robova. Uz njihovu pomoć korisnici nekoliko računala mogu koristiti dijeljene diskove, pisače i druge uređaje, slati jedni drugima poruke i obavljati druge zajedničke operacije. Ovdje svako računalo može djelovati i kao poslužitelj i kao klijent. Takva je mreža jeftina i jednostavna za održavanje, ali ne može osigurati informacijsku zaštitu za velike mreže). Višerangirani (koriste namjenske poslužitelje za pohranu zajedničkih podataka i programe za korištenje resursa zajedničkog pristupa. Takva mreža ima dobre mogućnosti za proširenje, visoke performanse i pouzdanost, ali zahtijeva stalno kvalificirano održavanje). Prema vrsti topologije mreže: Guma, zvijezda, prsten, rešetka. Mješovita topologija. Po mrežnom OS-u: Windows, UNIX, Miješano.
Vrste, glavne komponente LAN-a:
Slave stanica- računalo, namijenjeno lokalnoj mreži. Mrežni adapter je posebna ploča koja računalu omogućuje interakciju s drugim uređajima na ovoj mreži. Omogućuje fizičku vezu između m/y mrežnih uređaja putem mrežnog kabela. Poslužitelj- neki servisni uređaj, mačka u LAN-u djeluje kao kontrolni centar i koncentrator podataka. To je kombinacija hardvera i softvera koji se koristi za upravljanje zajedničkim mrežnim resursima.
3. Topologija mreže. Mrežni standardi (vrste mreža) Komunikacijski medij (mrežni kabel).
Topologija mreže(od grčkog τόπος, mjesto) - opis mrežne konfiguracije, rasporeda i povezivanja mrežnih uređaja.
Topologija mreže može biti:
fizički- opisuje stvarnu lokaciju i veze između mrežnih čvorova.
logično- opisuje kretanje signala u okviru fizičke topologije.
Postoji mnogo načina za povezivanje mrežnih uređaja, od kojih se može razlikovati pet osnovnih topologija: sabirnica, prsten, zvijezda, mrežasta topologija i rešetka. Preostale metode su kombinacije osnovnih. Općenito, takve topologije se nazivaju mješovite ili hibridne topologije, ali neke od njih imaju vlastita imena, poput "Stablo".
Prsten- osnovna topologija računalne mreže u kojoj su radne stanice međusobno povezane u seriju, tvoreći zatvorenu mrežu. Prsten ne koristi kompetitivnu metodu slanja podataka, računalo na mreži prima podatke od susjeda i preusmjerava ih dalje ako nisu adresirani na njega. Kako bi se odredilo kome se podaci mogu prenijeti, obično se koristi token. Podaci se vrte u krug, samo u jednom smjeru.
Prednosti: Jednostavna instalacija; Gotovo potpuni nedostatak dodatne opreme; Mogućnost stabilnog rada bez značajnog pada brzine prijenosa podataka tijekom velikog opterećenja mreže, budući da korištenje markera eliminira mogućnost sudara.
Nedostaci: Kvar jedne radne stanice i drugi problemi (prekid kabela) utječu na rad cijele mreže; Poteškoće u konfiguriranju i prilagodbi; Poteškoće u rješavanju problema;
Guma, je uobičajeni kabel (koji se naziva sabirnica ili okosnica) na koji su spojene sve radne stanice. Na krajevima kabela nalaze se završnici koji sprječavaju refleksiju signala.
Poruka koju šalje radna stanica širi se na sva računala u mreži. Svaki stroj provjerava - kome je poruka upućena, a ako jest, onda je obrađuje. Kako bi se isključilo istovremeno slanje podataka, koristi se ili signal “nosača” ili je jedno od računala glavno i “daje riječ” ostalim stanicama. Prednosti Kratko vrijeme postavljanja mreže; Jeftino (zahtijeva manje kabelskih i mrežnih uređaja); Jednostavan za postavljanje; Kvar radne stanice ne utječe na rad mreže;
Nedostaci Bilo kakvi problemi u mreži, kao što je prekid kabela, kvar terminatora, potpuno uništavaju rad cijele mreže; Složena lokalizacija kvarova; S dodatkom novih radnih stanica, performanse mreže opadaju.
Zvijezda- osnovna topologija računalne mreže u kojoj su sva računala u mreži povezana na središnji čvor (obično mrežno čvorište), tvoreći fizički segment mreže. Takav mrežni segment može funkcionirati i zasebno i kao dio složene mrežne topologije (obično "stablo").
Radna stanica na koju treba poslati podatke šalje ih u čvorište koje određuje primatelja i daje mu informacije. U određenom trenutku samo jedan stroj na mreži može slati podatke, ako dva paketa stignu u čvorište u isto vrijeme, oba paketa nisu primljena i pošiljatelji će morati čekati nasumično vrijeme da nastave prijenos podataka.
Prednosti: kvar jedne radne stanice ne utječe na rad cijele mreže u cjelini; dobra skalabilnost mreže; jednostavno rješavanje problema i prekida u mreži; visoke performanse mreže (podložno pravilnom dizajnu); fleksibilne mogućnosti administracije.
Nedostaci Neuspjeh središnjeg čvorišta rezultirat će neoperativnošću mreže (ili mrežnog segmenta) u cjelini; umrežavanje često zahtijeva više kabela od većine drugih topologija; konačan broj radnih stanica u mreži (ili mrežnom segmentu) ograničen je brojem portova u središnjem čvorištu.
Mrežna topologija(na engleskom mesh) - povezuje svaku mrežnu radnu stanicu sa svim ostalim radnim stanicama iste mreže. Topologija se odnosi na potpuno povezan, za razliku od drugih - nije potpuno povezan.
Pošiljatelj poruke se redom povezuje s mrežnim čvorovima dok ne pronađe pravog, koji će od njega primati pakete podataka.
Usporedba s drugim topologijama
Prednosti pouzdanosti, ako se kabel prekine na računalu, postoji dovoljno putova povezivanja na mreži.
Nedostaci visoka cijena instalacije; složenost postavljanja i rada;
U žičanim mrežama ova se topologija rijetko koristi, jer postaje preskupa zbog prevelike potrošnje kabela. Međutim, u bežičnim tehnologijama sve su češće mreže temeljene na mesh tehnologiji, jer se cijena mrežnih medija ne povećava, a pouzdanost mreže dolazi do izražaja.
Rešetka- koncept iz teorije organizacije računalnih mreža. Ovo je topologija u kojoj čvorovi tvore pravilnu višedimenzionalnu rešetku. U ovom slučaju, svaki rub rešetke je paralelan sa svojom osi i povezuje dva susjedna čvora duž ove osi. Jednodimenzionalna "rešetka" je lanac koji povezuje dva vanjska čvora (koji imaju samo jednog susjeda) kroz određeni broj unutarnjih čvorova (koji imaju dva susjeda - lijevo i desno). Spajanjem oba vanjska čvora dobiva se "prstenasta" topologija. Dvodimenzionalne i trodimenzionalne rešetke koriste se u arhitekturi superračunala.
Prednosti: visoka pouzdanost. Nedostaci: teško za implementaciju.
Računalo djeluje kao fizički medij za prijenos signala
Mrežni kabel.Koaksijalni- komp. od bakrene jezgre, izolacije, njezine okoline, bakrene pletenice i vanjskog omotača. Može imati dodatni sloj folije. Tanki koaksijalni kabel - fleksibilan, promjera približno 0,5 cm, sposoban je odašiljati signale na udaljenosti do 185 m bez primjetnih izobličenja. Mogućnost prijenosa podataka brzinom od 10 Mbps, omogućuje implementaciju topologije sabirnice i prstena. Debeli koaksijalni kabel - promjera oko 1 cm, bakrena jezgra je deblja od one tanke. Prenosi signale na udaljenosti od 500 m. Za povezivanje s njim koristi se poseban uređaj - primopredajnik, mačka je opremljena posebnim konektorom. upleteni par- dvije izolirane bakrene žice upletene jedna oko druge. Uvijanje žica omogućuje vam da se riješite električnih smetnji uzrokovanih susjednim parovima i drugim izvorima.STP (oklopljena upredena parica) i UTP (neoklopljena upredena parica) - omogućuje prijenos signala do 100 m. Postoji 5 kategorija UTP-a: 1) tradicionalni telefonski kabel za prijenos analognog 2) 4 kabela upletene parice sposobne za prijenos signala pri 4Mbps 3) 4 kabela upletene parice sposobne za prijenos signala pri 10Mbps 4) 16 Mbps 5) 100-1000 Mbps c (viša kategorija pair). , što su koraci polaganja kraći). RJ-45 konektor se koristi za spajanje upletene parice na mrežu. Upotreba u topologiji zvijezda. svjetlovodni- podaci se prenose kroz optička vlakna u obliku moduliranih svjetlosnih impulsa. To je pouzdan i siguran način prijenosa, budući da se električni signali ne prenose, pa se optički kabel ne može otvoriti i presresti podaci. Optičke linije dizajnirane su za premještanje velikih količina podataka velikim brzinama. Signal u njima praktički ne blijedi i nije izobličen. Sastoji se od tankog staklenog cilindra, zvanog jezgra, prekrivenog slojem stakla (ljuske) s faktorom izobličenja koji se razlikuje od onoga u jezgri. Ponekad su optička vlakna izrađena od plastike. Svako vlakno prenosi signale samo u jednom smjeru, tako da se kabel sastoji od 2 vlakna s odvojenim konektorima (prijenos i prijem). singlemode i multimod– za komunikaciju na kratkim udaljenostima, jer lakše je instalirati. Optičko vlakno se koristi za polaganje informacijskih autocesta, korporativnih mreža, za prijenos podataka na značajnim udaljenostima. (2 kilometra puni duplex preko višemodnog optičkog vlakna i do 32 kilometra preko jednog moda).
Bežični LAN (WLAN) - bežična lokalna mreža. Wi-Fi je jedna od opcija za bežični LAN. Omogućuje postavljanje mreže bez polaganja kabela, može smanjiti troškove postavljanja i širenja mreže. Standardi 802.11a/b/g brzine od 11 do 53 Mbps. WiMAX je širokopojasni radio komunikacijski protokol (Worldwide Interoperability for Microwave Access) koji je razvio konzorcij (engleski WiMAX Forum). . Za razliku od WiFi mreža (IEEE 802.11x), gdje se pristup pristupnoj točki dodjeljuje klijentima nasumično, u WiMAX-u svaki klijent ima jasno regulirano vremensko razdoblje. Osim toga, WiMAX podržava mrežnu topologiju.
Računalna mreža (CS) - skup računala i terminala povezanih komunikacijskim kanalima u jedinstveni sustav koji zadovoljava zahtjeve distribuirane obrade podataka.
Općenito, pod telekomunikacijska mreža (TS) razumjeti sustav koji se sastoji od objekata koji obavljaju funkcije generiranja, transformacije, pohrane i konzumiranja proizvoda, koji se nazivaju točke (čvorovi) mreže, i dalekovoda (komunikacije, komunikacije, veze) koji prenose proizvod između točaka.
Ovisno o vrsti proizvoda razlikuju se informacijska, energetska, masovno informacijska, energetska i materijalna mreža.
Informacijska mreža (IS) - komunikacijska mreža u kojoj je proizvod generiranja, obrade, pohrane i korištenja informacija informacija. Tradicionalno se telefonske mreže koriste za prijenos zvučnih informacija, televizija se koristi za slike, a telegraf (teletip) se koristi za tekst. U današnje vrijeme informacije postaju sve raširenije. integrirane mreže usluga, omogućuje prijenos zvuka, slike i podataka u jednom komunikacijskom kanalu.
Računalna mreža (CN)- informacijska mreža, koja uključuje računalnu opremu. Komponente računalne mreže mogu biti računala i periferni uređaji koji su izvori i primatelji podataka koji se prenose preko mreže.
Zrakoplovi su razvrstani prema nizu kriterija.
- 1. Ovisno o udaljenosti između čvorova mreže, zrakoplovi se mogu podijeliti u tri klase:
- · lokalni(LAN, LAN - Local Area Network) - pokriva ograničeno područje (obično unutar udaljenosti stanica ne više od nekoliko desetaka ili stotina metara jedna od druge, rjeđe 1 ... 2 km);
- · korporativni (poduzetnički opseg)- skup međusobno povezanih LAN-ova koji pokrivaju teritorij na kojem se jedno poduzeće ili institucija nalazi u jednoj ili više usko raspoređenih zgrada;
- · teritorijalni- pokrivaju značajno zemljopisno područje; Među teritorijalnim mrežama mogu se izdvojiti regionalne mreže (MAN - Metropolitan Area Network) i globalne mreže (WAN - Wide Area Network), koje imaju regionalne, odnosno globalne razmjere.
Posebno razlikovati globalni Internet.
2. Važna značajka klasifikacije računalnih mreža je njihova topologija koja određuje geometrijski raspored glavnih resursa računalne mreže i veze među njima.
Ovisno o topologiji čvornih veza, razlikuju se mreže sabirnice (kičma), prstenaste, zvjezdaste, hijerarhijske i proizvoljne mreže.
Među LAN-ovima najčešći su:
- · autobus- lokalna mreža u kojoj se komunikacija između bilo koje dvije postaje uspostavlja putem jednog zajedničkog puta, a podaci koje prenosi bilo koja postaja istovremeno postaju dostupni svim ostalim postajama spojenim na isti medij za prijenos podataka;
- · prsten- čvorovi su povezani prstenastom linijom za prijenos podataka (na svaki čvor idu samo dvije linije). Podaci, prolazeći kroz prsten, naizmjenično postaju dostupni svim čvorovima mreže;
- · zvjezdani (zvijezda)- postoji središnji čvor od kojeg se vodovi za prijenos podataka odvajaju do svakog od ostalih čvorova.
Topološka struktura mreže ima značajan utjecaj na njenu propusnost, otpornost mreže na kvarove opreme, logičke mogućnosti i troškove mreže.
Računalne mreže i telekomunikacije XXI stoljeća
Uvod
2.1 Vrste LAN arhitektura
2.3 Metode pristupa u računalnim mrežama
3. Lokalne mreže u znanstvene svrhe
4. Telekomunikacije
Popis korištene literature
Uvod
Računalna mreža je udruživanje više računala za zajedničko rješavanje informacijskih, računalnih, obrazovnih i drugih problema.
Jedan od prvih zadataka koji se pojavio tijekom razvoja računalne tehnologije, koji je zahtijevao stvaranje mreže od najmanje dva računala, bio je pružiti višestruko veću pouzdanost nego što je to jedan stroj u to vrijeme mogao dati pri upravljanju kritičnim procesom u stvarnom vremenu. . Dakle, tijekom lansiranja svemirske letjelice potrebna brzina reakcije na vanjske događaje premašuje ljudske mogućnosti, a kvar upravljačkog računala prijeti nepopravljivim posljedicama. U najjednostavnijoj shemi, rad ovog računala je dupliciran drugim računalom, a ako aktivni stroj zakaže, sadržaj njegovog procesora i RAM-a vrlo se brzo prenosi na drugo računalo koje preuzima kontrolu (u stvarnim sustavima, nad naravno, sve se događa puno kompliciranije).
Računalne mreže donijele su značajno nove tehnologije obrade informacija – mrežne tehnologije. U najjednostavnijem slučaju, mrežne tehnologije omogućuju dijeljenje resursa – uređaja za masovnu pohranu podataka, uređaja za ispis, pristupa internetu, baza podataka i banaka podataka. Najsuvremeniji i najperspektivniji pristupi mrežama povezani su s korištenjem kolektivne podjele rada u zajedničkom radu s informacijama - razvoj različitih dokumenata i projekata, upravljanje institucijom ili poduzećem itd.
Računalne mreže i mrežne tehnologije za obradu informacija postale su osnova za izgradnju suvremenih informacijskih sustava. Računalo sada ne treba promatrati kao zaseban uređaj za obradu, već kao "prozor" u računalne mreže, sredstvo komunikacije s mrežnim resursima i drugim korisnicima mreže.
1. Hardver računalne mreže
Lokalne mreže (LAN računala) objedinjuju relativno mali broj računala (obično od 10 do 100, iako ih povremeno ima i mnogo više) unutar iste prostorije (nastava računala za obuku), zgrade ili ustanove (primjerice, sveučilište). Tradicionalni naziv - lokalna mreža (LAN) - prije je počast onim vremenima kada su se mreže uglavnom koristile za rješavanje računalnih problema; Danas je u 99% slučajeva riječ isključivo o razmjeni informacija u obliku tekstova, grafičkih i video slika te brojčanih nizova. Korisnost lijekova objašnjava se činjenicom da unutar nje kruži od 60% do 90% informacija potrebnih za instituciju, bez potrebe za izlaskom van.
Stvaranje automatiziranih sustava upravljanja poduzećima (ACS) imalo je veliki utjecaj na razvoj lijekova. ACS uključuje nekoliko automatiziranih radnih stanica (AWP), mjerne komplekse, kontrolne točke. Još jedno važno područje djelovanja u kojem su lijekovi dokazali svoju učinkovitost je stvaranje nastave obrazovne računalne tehnologije (KUVT).
Zbog relativno kratke duljine komunikacijskih vodova (u pravilu ne više od 300 metara), informacije se mogu prenositi putem LAN-a u digitalnom obliku uz veliku brzinu prijenosa. Na velikim udaljenostima ovaj način prijenosa je neprihvatljiv zbog neizbježnog slabljenja visokofrekventnih signala, u tim slučajevima potrebno je posegnuti za dodatnim tehničkim (digitalno-analogne pretvorbe) i softverom (protokoli za ispravljanje pogrešaka itd.) rješenja.
Karakteristična značajka LAN-a je prisutnost komunikacijskog kanala velike brzine koji povezuje sve pretplatnike za prijenos informacija u digitalnom obliku. Postoje žičani i bežični kanali. Svaki od njih karakteriziraju određene vrijednosti parametara koji su bitni sa stajališta organizacije LAN-a:
1. brzina prijenosa podataka;
2. maksimalna duljina linije;
3. otpornost na buku;
4. mehanička čvrstoća;
5. praktičnost i jednostavnost ugradnje;
6. trošak.
Trenutno se najčešće koriste četiri vrste mrežnih kabela:
1. koaksijalni kabel;
2. nezaštićeni upleteni par;
3. zaštićena upredena parica;
4. optički kabel.
Prve tri vrste kabela prenose električni signal preko bakrenih vodiča. Optički kabeli prenose svjetlost preko staklenih vlakana.
Većina mreža dopušta više opcija kabliranja.
Koaksijalni kabeli sastoje se od dva vodiča okružena izolacijskim slojevima. Prvi sloj izolacije okružuje središnju bakrenu žicu. Ovaj sloj je s vanjske strane opleten vanjskim zaštitnim vodičem. Najčešći koaksijalni kabeli su debeli i tanki "Ethernet" kabeli. Ovaj dizajn osigurava dobru otpornost na buku i nisko slabljenje signala na udaljenostima.
Postoje debeli (oko 10 mm u promjeru) i tanki (oko 4 mm) koaksijalni kabeli. Uz prednosti u otpornosti na buku, čvrstoću, duljinu, debeli koaksijalni kabel je skuplji i teži za ugradnju (teže ga je provući kroz kabelske kanale) od tankog. Tanki koaksijalni kabel donedavno je bio razuman kompromis između glavnih parametara LAN komunikacijskih linija i najčešće se koristi za organiziranje velikih LAN-ova poduzeća i institucija. Međutim, deblji, skuplji kabeli omogućuju bolji prijenos podataka na dužim udaljenostima i manje su osjetljivi na elektromagnetske smetnje.
Upletene parice su dvije žice upletene zajedno na šest zavoja po inču kako bi se osigurala EMI zaštita i podudaranje električnog otpora. Drugi naziv koji se obično koristi za takvu žicu je "IBM tip-3". U SAD-u se takvi kabeli polažu tijekom izgradnje zgrada za pružanje telefonskih komunikacija. Međutim, korištenje telefonske žice, pogotovo kada je već postavljena u zgradi, može stvoriti velike probleme. Prvo, nezaštićene upletene parice osjetljive su na elektromagnetske smetnje, kao što su električni šum koji stvaraju fluorescentna svjetla i dizala u pokretu. Smetnje također mogu stvoriti signali koji se prenose u zatvorenoj petlji u telefonskim linijama koje prolaze duž LAN kabela. Osim toga, upleteni parovi loše kvalitete mogu imati promjenjiv broj zavoja po inču, što iskrivljuje izračunati električni otpor.
Također je važno napomenuti da telefonske žice nisu uvijek položene u ravnoj liniji. Kabel koji povezuje dvije susjedne sobe zapravo može zaobići polovicu zgrade. Podcjenjivanje duljine kabela u ovom slučaju može rezultirati time da ona zapravo premašuje najveću dopuštenu duljinu.
Oklopljene upletene parice slične su nezaštićenim upredenim paricama, osim što koriste deblje žice i zaštićene su od vanjskog utjecaja vrata izolatora. Najčešći tip kabela koji se koristi u lokalnim mrežama, "IBM tip-1" je zaštićeni kabel s dva upletena para kontinuirane žice. U novim zgradama, kabel tipa 2 može biti najbolja opcija, jer uključuje, osim podatkovne linije, četiri nezaštićena para kontinuiranih žica za vođenje telefonskih razgovora. Dakle, "tip-2" omogućuje korištenje jednog kabela za prijenos i telefonskih razgovora i podataka preko lokalne mreže.
Zaštita i čvrsti zavoji po inču čine zaštićeni kabel s upredenim paricama pouzdanom alternativom kabelskog povezivanja, međutim, ova pouzdanost ima cijenu.
Optički kabeli prenose podatke u obliku svjetlosnih impulsa na staklene "žice". Većina LAN sustava trenutno podržava optičko kabliranje. Optički kabel ima značajne prednosti u odnosu na sve opcije bakrenog kabela. Optički kabeli pružaju najveću brzinu prijenosa; pouzdaniji su, jer nisu podložni gubitku paketa zbog elektromagnetskih smetnji. Optički kabel je vrlo tanak i fleksibilan, što ga čini lakšim za transport od težeg bakrenog kabela. Međutim, najvažnije je da sam optički kabel ima propusnost koju će brže mreže trebati u budućnosti.
Do sada je cijena optičkog kabela puno veća od bakrenog. U usporedbi s bakrenim kabelom, instalacija optičkog kabela je radno intenzivnija, ali krajevi moraju biti pažljivo polirani i poravnati kako bi se osigurala pouzdana veza. Međutim, sada postoji prijelaz na optičke linije, koje apsolutno nisu podložne smetnjama i izvan konkurencije su u smislu propusnosti. Trošak takvih vodova stalno se smanjuje, a tehnološke poteškoće spajanja optičkih vlakana uspješno se prevladavaju.
Bežična komunikacija na radio valovima može se koristiti za organiziranje mreža unutar velikih prostora kao što su hangari ili paviljoni, gdje je korištenje konvencionalnih komunikacijskih linija otežano ili nepraktično. Osim toga, bežične linije mogu povezati udaljene segmente lokalnih mreža na udaljenosti od 3 - 5 km (s antenom valnog kanala) i 25 km (sa usmjerenom paraboličnom antenom) pod uvjetom izravne vidljivosti. Organizacija bežične mreže znatno je skuplja od konvencionalne.
Za organizaciju trening LAN-a najčešće se koristi upletena parica, kao najjeftinija, budući da zahtjevi za brzinom prijenosa podataka i duljinom linije nisu kritični.
Mrežni adapteri (ili, kako se ponekad nazivaju, NIC-ovi) potrebni su za povezivanje računala pomoću LAN veza. Najpoznatiji su: adapteri sljedeće tri vrste:
1. ArcNet; 2. Token Ring; 3. Ethernet.
2. LAN konfiguracija i organizacija razmjene informacija
2.1 Vrste LAN arhitektura
U najjednostavnijim mrežama s malim brojem računala mogu biti potpuno jednake; mreža u ovom slučaju omogućuje prijenos podataka s bilo kojeg računala na bilo koje drugo za zajednički rad na informacijama. Takva mreža naziva se peer-to-peer.
Međutim, u velikim mrežama s velikim brojem računala, pokazalo se prikladnim dodijeliti jedno (ili više) moćnih računala za potrebe mreže (pohrana i prijenos podataka, ispis na mrežni pisač). Ova namjenska računala nazivaju se poslužitelji; rade na mrežnom operativnom sustavu. Kao poslužitelj obično se koristi računalo visokih performansi s velikom RAM-om i tvrdim diskom (ili čak nekoliko tvrdih diskova) velikog kapaciteta. Tipkovnica i zaslon za mrežni poslužitelj nisu potrebni jer se koriste vrlo rijetko (za postavljanje mrežnog OS-a).
Sva ostala računala nazivaju se radnim stanicama. Radne stanice možda uopće nemaju tvrde diskove ili čak diskove. Takve radne stanice nazivaju se bez diska. Početno učitavanje OS-a na radnim stanicama bez diska događa se preko lokalne mreže pomoću RAM čipova posebno instaliranih na mrežnim adapterima radnih stanica koje pohranjuju program za pokretanje.
LAN-ovi, ovisno o namjeni i tehničkim rješenjima, mogu imati različite konfiguracije (ili, kako se kaže, arhitekturu ili topologiju).
U prstenastom LAN-u informacije se prenose preko zatvorenog kanala. Svaki je pretplatnik izravno povezan s dva najbliža susjeda, iako u principu može komunicirati s bilo kojim pretplatnikom u mreži.
U zvjezdastom (radijalnom) LAN-u u središtu se nalazi središnje upravljačko računalo koje uzastopno komunicira s pretplatnicima i međusobno ih povezuje.
U konfiguraciji sabirnice, računala su povezana na zajednički kanal (sabirnicu) preko kojeg mogu razmjenjivati poruke.
U drvetom se nalazi "glavno" računalo kojemu su podređena računala sljedeće razine i tako dalje.
Osim toga, moguće su konfiguracije bez jasne prirode veza; ograničenje je potpuno mrežasta konfiguracija, gdje je svako računalo na mreži izravno povezano sa svakim drugim računalom.
U velikim LAN-ovima poduzeća i institucija najčešće se koristi topologija sabirnice (vrata), koja odgovara arhitekturi mnogih upravnih zgrada s dugim hodnicima i uredima zaposlenika duž njih. Za potrebe obuke u KUVT-u najčešće se koriste lijekovi u obliku prstena i zvijezde.
U bilo kojoj fizičkoj konfiguraciji, podršku za pristup s jednog računala na drugo, prisutnost ili odsutnost namjenskog računala (u KUVT-u se naziva "učitelj", a ostalo - "učenik"), izvodi program - mreža operativni sustav, koji je u odnosu na OS pojedinih računala nadgradnja. Za moderne visoko razvijene OS osobnih računala, prisutnost mrežnih mogućnosti je prilično karakteristična (na primjer, OS / 2, WINDOWS 95-98).
2.2 Komponente mrežne komunikacije
Proces prijenosa podataka preko mreže određen je sa šest komponenti:
1. izvorno računalo;
2. blok protokola;
3. odašiljač;
4. fizička kabelska mreža;
5. prijemnik;
6. odredišno računalo.
Izvorno računalo može biti radna stanica, poslužitelj datoteka, pristupnik ili bilo koje računalo spojeno na mrežu. Blok protokola sastoji se od skupa čipova i softverskog upravljačkog programa za karticu mrežnog sučelja. Blok protokola odgovoran je za logiku prijenosa preko mreže. Odašiljač šalje električni signal kroz fizičku topologiju. Prijemnik prepoznaje i prima signal koji se prenosi preko mreže i šalje ga da se pretvori u blok protokola. Ciklus prijenosa podataka počinje tako da izvorno računalo prenosi početne podatke u blok protokola. Blok protokola organizira podatke u prijenosni paket koji sadrži odgovarajući zahtjev prema poslužiteljima, podatke o obradi zahtjeva (uključujući, ako je potrebno, adresu primatelja) i početne podatke za prijenos. Paket se zatim šalje odašiljaču kako bi se pretvorio u mrežni signal. Paket se širi duž mrežnog kabela sve dok ne dođe do prijemnika, gdje se ponovno kodira u podatke. Ovdje kontrola prelazi na blok protokola, koji provjerava podatke za neuspjeh, prenosi "potvrdu" o primitku paketa izvoru, preformulira pakete i prenosi ih do odredišnog računala.
Razmjena informacija pomoću računalnih mreža naziva se računalna telekomunikacija.(CT). Razlikuje se od prijenosa poštom, telegrafom, korištenjem radiokomunikacije po tome što se obrada i stvaranje informacija provode u procesu prijenosa. CT omogućuje stvaranje informacijskih sustava za kolektivnu uporabu koji razmjenjuju informacije kako između više računala, korisnika i udaljenog računala, tako i između korisnika putem računala.
CT se provodi u lokalnim mrežama (LAN) na razini poduzeća, organizacije, na regionalnoj (teritorijalnoj) razini (korporativne, gradske mreže itd.) te globalno na nacionalnoj i međunarodnoj razini.
Računalne telekomunikacije su izravne komunikacijske linije računala, raznih komunikacijskih sustava i komunikacijske opreme: telefona, radija, optičkih vlakana i svemirskih (satelitskih). CT omogućuje brzu razmjenu informacija, uključujući mogućnost rada u stvarnom vremenu.
Komunikacija se može uspostaviti između dva samostalna računala i kod udaljenog pretplatnika - drugo računalo ili faks (modemska veza). Za prvu vrstu komunikacije, softver podržava razmjenu datoteka između računala putem kabela preko serijskih portova. Da bi se podržala komunikacija PC modemom, potreban je složeniji softver, ali su mogućnosti takve komunikacije puno veće - glasovne informacije i digitalne informacije velike brzine (ISDN tehnologija) istovremeno se prenose preko iste telefonske linije.
Računalo (računalstvo, informacije) mreže temeljene na CT-u i računalima za masovnu distribuciju omogućuju korisnicima osobnih računala spojenih na komunikacijske linije i posjedovanja potrebnih uređaja (modem, fax modem, mrežna kartica) i telekomunikacijskog softvera za slanje e-mail poruka, sudjelovanje u telekonferencijama, obavljanje bankarskih i trgovačkih poslova, primanje informacije iz banaka, baze podataka i baze znanja itd.
U početku su CU-ovi imali serijski, kružni(1970-ih), zvjezdasta ili okosnička struktura (topologija) pretplatničkih komunikacija. Na primjer, Xeroxov ETHERNET CS imao je strukturu okosnice s dvosmjernom komunikacijskom linijom.
Regionalna mreža formira se povezivanjem lokalnog CS-a u jednu mrežu jedne ili druge topologije. Zauzvrat, unija regionalnih mreža daje globalnu mrežu. Povezivanje CS-a provodi se pomoću posebnih uređaja, moćnih računala ili osobnih računala i složenih tehničkih sustava - telefonskih mreža, satelitskih i optičkih i drugih komunikacijskih sustava. Identične mreže povezuju se pomoću mosta - ovo je najjednostavnija veza. Mreže temeljene na pristupnicima komuniciraju kada je potrebno prevođenje adresa odredišta i preformatiranje podataka. Komunikacija CS preko repetitora provodi akumulaciju podataka.
Komunikacija između CS-a i PC-a odvija se putem namjenskih i bežičnih linija. Uredi, hoteli, druge institucije i privatni domovi opremljeni su LAN-om za spajanje na globalnu mrežu iz bilo koje prostorije.
Prijenos podataka u CS temelji se na dvije metode- komutacija krugova i komutacija paketa. Prebacivanje kanala provodi se za vrijeme trajanja komunikacijske sesije (na primjer, telefonska komunikacija). Komunikacijska linija ostaje zauzeta za vrijeme trajanja prijenosa poruke. Podaci se prenose u malim okvirima s provjerom grešaka u svakom okviru. Postoje CS-ovi s komutacijom porukama koji blokiraju ne cijeli prijenosni put, kao kod komutacije krugova, već samo dio između najbližih repetitora.
Prebacivanje kruga koristi se kada je potrebna visoka pouzdanost, visoka otpornost na buku i povjerljivost komunikacija (na primjer, između vladinih agencija, šefova država, u vojnoj sferi itd.).
U paketnoj komutaciji poruke se dijele na pakete fiksne duljine (128 bajtova itd.), imaju oznake s adresama pošiljatelja i primatelja i brojem paketa te se šalju mrežom kao nezavisne poruke. Paketi koji pripadaju različitim porukama akumuliranim u međuspremniku komunikacijskog čvora prenose se do susjednog komunikacijskog čvora. Na odredištu, procesor sučelja kombinira pakete u jednu poruku i isporučuje ih na odredište.
Metoda prebacivanja paketa i njihovog prijenosa različitim putovima poboljšava pouzdanost i skraćuje vrijeme prijenosa poruka, osiguravajući veću propusnost, posebno za kratke poruke, što učinkovito podržava način razgovora u stvarnom vremenu koji je popularan u današnjem svijetu.
U početnom razdoblju stvaranja CU (1970-ih) njihove su razlike otežavale integraciju u globalne mreže. No, kao rezultat razvoja CS-a, formiran je hijerarhijski pristup organiziranju mreža, utjelovljen u standardni komunikacijski model otvorenih sustava (OSI-arhitektura) Međunarodne organizacije za standarde (ISO).
Rubrika "Računalne telekomunikacije" usmjerena je na osnovnu razinu preporučenu školskim kurikulumom, ali se lako razvija u jedan ili dva izborna predmeta ("Računalne mreže", "Izgradnja web stranice") uz uključivanje dodatnog materijala i proširenje skupa. radionica i projekata. Ta su proširenja sadržana u gore navedenom vodiču "Uključivanje u mrežu".
