45295 (Разработка методов определения эффективности торговых интернет систем), страница 2

2.1 Локальная сеть 

(Local Area Network или LAN)

Сеть, расположенная на ограниченном пространстве и дающая пользователям возможность совместной работы с информацией, оборудованием и ресурсами.

Ethernet - наиболее распространенная сетевая среда, позволяющая передавать данные со скоростью 10 Mbps. Сейчас наблюдается активный  переход на технологию Fast Ethernet со скоростью 100 Mbps. Все сообщения, посланные с использованием Ethernet, содержат коды, которые позволяют другому устройству принимать их. Информация посылается маленькими порциями данных, называемых "пакетами", это позволяет увеличить скорость передачи данных и убеждаться в том, что полученная информация совпадает с отправленной (снижение влияния помех).

Сетевые топологии

Сетевая схема или топология описывает то, как сеть спроектирована физически. Наиболее популярные из них - "звезда" и "шина".

 Топология "звезда"

В центре каждой "звезды" - концентратор или коммутатор, который непосредственно соединен с каждым отдельным узлом сети через тонкий   гибкий кабель UTP, часто называемый "витой парой". Кабель соединяет сетевой адаптер с ПК, с одной стороны, с концентратором или   коммутатором - с другой. Подробнее о кабельных системах вы узнаете в следующем выпуске. Устанавливать сеть с топологией "звезда" просто и недорого. Число узлов, которые можно подключить к концентратору, определяется   возможным количеством портов самого концентратора. Однако имеется ограничение по числу узлов: ваша сеть может иметь максимум 1024 узла. Рабочая группа, созданная по схеме "звезда", может функционировать независимо или может быть связана с другими рабочими группами.

рис.1 Пример топологии "звезда"

Преимущества топологии "звезда"

Недорогой кабель и быстрая установка.

Легкое объединение рабочих групп.

Простое расширение сети.

Использования коммутатора или моста улучшает производительность "поперек" сети.

Неисправность одного узла не приводит к остановке работы всей сети.

Кабельная система обеспечивает подачу сигнала на контрольные лампы концентратора, что позволяет легко проводить диагностику и   определять неисправные узлы.

Недостатки топологии "звезда"

Максимальное расстояние между узлом и концентратором не должно превышать 100 метров

Некоторые термины сети:

Узел

Сервер, компьютер, принтер, факс-модем и любое другое оборудование, которое может быть подключено к концентратору или коммутатору.

Рабочая группа

Узлы, соединенные с одним концентратором или коммутатором.

Mbps

Миллион битов в секунду

Сетевой адаптер

Это плата, которая устанавливается в ваш компьютер для соединения компьютера с сетью и имеет соединитель BNC и/или RJ-45. Специальное
ПО преобразовывает ваши данные в формат, пригодный для передачи в сети Ethernet. Адаптеры поставляются в 10 и/или 100 Mbps вариантах.

Концентратор или хаб (от англ. hub)

Его основная функция - получать и посылать сигналы устройствам, связанным с ним. Концентратор посылает пакет данных во все узлы   одновременно. 

Коммутатор

Коммутатор - более эффективное, но и более дорогое, чем концентратор, устройство. Он "узнает" сетевые адреса автоматически, передавая  данные только тому устройству, которому они предназначены (увеличивая скорость передачи). К коммутатору могут быть подключены или  узлы, или концентраторы.

Топология "шина"

Согласно схеме "шина", все компьютеры или рабочие группы в сети соединены "цепочкой" с помощью сетевого коаксиального кабеля. Данные  передаются от одного узла к другому. В каждом сетевом адаптере, установленном в компьютере, есть соединитель BNC, который подключает  компьютер прямо к кабелю.  

рис.2 Пример топологии "шина"

Преимущества топологии "шина"

Очень надежное кабельное соединение

Простое расширение сети

Не требуется концентратор или другое оборудование

Недостатки топологии "шина"

Не более 30 узлов в сети

Общая длина сети не должна превышать 185 метров

Неисправность одного узла приводит к неисправности всей сети

Трудный поиск неисправностей

2.2 Классические топологии

    Под структурой компьютерной сети будем понимать отображение, описание связей между ее элементами. Под топологией сети будем понимать часть общей структуры сети, отражающей физические связи между ее элементами. Термины структура и топология практически равноправны. Термин топология, прежде всего, связан с местом расположения объектов, их внешним видом.

рис. 3 Классические топологии

Общая шина. Характеризуется использованием общего канала равноправными устройствами. Основное преимущество - простота и низкая стоимость. Основной недостаток - необходимость организации очередности доступа к каналу. Наиболее популярное использование - технология Ethernet, широковещательные радиоканалы с равноправными пользователями.

    Кольцо. Пользователи канала могут быть объединены в кольцо одним каналом или независимыми каналами. Первый случай походит на общую шину. Разница в том, что из кольца необходимо удалять передаваемые данные. Наиболее популярное использование - технологии Token Ring и FDDI. Требует управления доступа к каналу. Во втором случае кабельная система дороже, данные передаются с ретрансляцией, зато станции могут обмениваться данными относительно независимо друг от друга. Большое значение имеет наличие двух путей для передачи данных, что повышает производительность и надежность сети. Чаще всего используется при больших расстояниях между узлами, при использовании для их соединения выделенных каналов.

    Полносвязная. Каждая пара узлов соединена между собой отдельным каналом. Наиболее дорогая кабельная система. При этом достигается максимальная производительность, надежность, скорость передачи. Используется, например, при соединении ATC телефонной сети, для построения сети передачи общего пользования.

    Звезда. Является в то же время элементом иерархической структуры. Отличается относительно высокой стоимостью кабельной системы. Особенно, если узлы находятся на больших расстояниях. Позволяет сосредоточить в одном месте все проблемы по передаче данных, по адресации. Является основой для построения структурированных кабельных систем, широковещательных радиосетей, радиосот.

    Иерархия. Позволяет сократить длину кабелей (по сравнению со звездой) и структурировать систему в соответствии с функциональным назначением элементов. Наиболее гибкая структура. Практически все сложные системы имеют в своем составе иерархические структуры.

    Сложная структура. Является совокупностью типовых, классических структур. Часто сеть простой структуры создается на основе сети передачи информации сложной структуры (левая нижняя структура).

3. Протоколы передачи данных

3.1 Основы TCP/IP

Термин "TCP/IP" обычно обозначает все, что связано с протоколами TCP и IP. Он охватывает целое семейство протоколов, прикладные программы и даже саму сеть. В состав семейства входят протоколы UDP, ARP, ICMP, TELNET, FTP и многие другие. TCP/IP - это технология межсетевого взаимодействия, технология internet. Сеть, которая использует технологию internet, называется "internet". Если речь идет о глобальной сети, объединяющей множество сетей с технологией internet, то ее называют Internet.

Модуль IP создает единую логическую сеть

Архитектура протоколов TCP/IP предназначена для объединенной сети, состоящей из соединенных друг с другом шлюзами отдельных разнородных пакетных подсетей, к которым подключаются разнородные машины. Каждая из подсетей работает в соответствии со своими специфическими требованиями и имеет свою природу средств связи. Однако предполагается, что каждая подсеть может принять пакет информации (данные с соответствующим сетевым заголовком) и доставить его по указанному адресу в этой конкретной подсети. Не требуется, чтобы подсеть гарантировала обязательную доставку пакетов и имела надежный сквозной протокол. Таким образом, две машины, подключенные к одной подсети могут обмениваться пакетами.

Когда необходимо передать пакет между машинами, подключенными к разным подсетям, то машина-отправитель посылает пакет в соответствующий шлюз (шлюз подключен к подсети также как обычный узел). Оттуда пакет направляется по определенному маршруту через систему шлюзов и подсетей, пока не достигнет шлюза, подключенного к той же подсети, что и машина-получатель; там пакет направляется к получателю. Объединенная сеть обеспечивает датаграммный сервис.

Проблема доставки пакетов в такой системе решается путем реализации во всех узлах и шлюзах межсетевого протокола IP. Межсетевой уровень является по существу базовым элементом во всей архитектуре протоколов, обеспечивая возможность стандартизации протоколов верхних уровней.

3.2 Функции протокола IP

Протокол IP находится на межсетевом уровне стека протоколов TCP/IP. Функции протокола IP определены в стандарте RFC-791 следующим образом: “Протокол IP обеспечивает передачу блоков данных, называемых дейтаграммами, от отправителя к получателям, где отправители и получатели являются компьютерами, идентифицируемыми адресами фиксированной длины (IP-адресами). Протокол IP обеспечивает при необходимости также фрагментацию и сборку дейтаграмм для передачи данных через сети с малым размером пакетов”.

Протокол IP является ненадежным протоколом без установления соединения. Это означает, что протокол IP не подтверждает доставку данных, не контролирует целостность полученных данных и не производит операцию квитирования (handshaking) - обмена служебными сообщениями, подтверждающими установку соединения с узлом назначения и его готовность к приему данных. Протокол IP обрабатывает каждую дейтаграмму как независимую единицу, не имеющую связи ни с какими другими дейтаграммами в Интернет. После того, как дейтаграмма отправляется в сеть, ее дальнейшая судьба никак не контролируется отправителем (на уровне протокола IP). Если дейтаграмма не может быть доставлена, она уничтожается. Узел, уничтоживший дейтаграмму, может оправить по обратному адресу ICMP-сообщение о причине сбоя.

Гарантию правильной передачи данных предоставляют протоколы вышестоящего уровня (например, протокол TCP), которые имеют для этого необходимые механизмы.

Одна из основных задач, решаемых протоколом IP, - маршрутизация дейтаграмм, т.е. определение пути следования дейтаграммы от одного узла сети к другому на основании адреса получателя.

Общий сценарий работы модуля IP на каком-либо узле сети, принимающего дейтаграмму из сети, таков:

• с одного из интерфейсов уровня доступа к среде передачи (например, с Ethernet-интерфейса) в модуль IP поступает дейтаграмма;

• модуль IP анализирует заголовок дейтаграммы;

если пунктом назначения дейтаграммы является данный компьютер:

• если дейтаграмма является фрагментом большей дейтаграммы, ожидаются остальные фрагменты, после чего из них собирается исходная большая дейтаграмма;

• из дейтаграммы извлекаются данные и направляются на обработку одному из протоколов вышележащего уровня (какому именно - указывается в заголовке дейтаграммы);

• если дейтаграмма не направлена ни на один из IP-адресов данного узла, то дальнейшие действия зависят от того, разрешена или запрещена ретрансляция (forwarding) “чужих” дейтаграмм;

• если ретрансляция разрешена, то определяются следующий узел сети, на который должна быть переправлена дейтаграмма для доставки ее по назначению, и интерфейс нижнего уровня, после чего дейтаграмма передается на нижний уровень этому интерфейсу для отправки; при необходимости может быть произведена фрагментация дейтаграммы;

• если же дейтаграмма ошибочна или по каким-либо причинам не может быть доставлена, она уничтожается; при этом, как правило, отправителю дейтаграммы отсылается ICMP-сообщение об ошибке.

• При получении данных от вышестоящего уровня для отправки их по сети IP-модуль формирует дейтаграмму с этими данными, в заголовок которой заносятся адреса отправителя и получателя (также полученные от транспортного уровня) и другая информация; после чего выполняются следующие шаги:

• если дейтаграмма предназначена этому же узлу, из нее извлекаются данные и направляются на обработку одному из протоколов транспортного уровня (какому именно - указывается в заголовке дейтаграммы);

• если дейтаграмма не направлена ни на один из IP-адресов данного узла, то определяются следующий узел сети, на который должна быть переправлена дейтаграмма для доставки ее по назначению, и интерфейс нижнего уровня, после чего дейтаграмма передается на нижний уровень этому интерфейсу для отправки; при необходимости может быть произведена фрагментация дейтаграммы;

• если же дейтаграмма ошибочна или по каким-либо причинам не может быть доставлена, она уничтожается.

Здесь и далее узлом сети называется компьютер, подключенный к сети и поддерживающий протокол IP. Узел сети может иметь один и более IP-интерфейсов, подключенных к одной или разным сетям, каждый такой интерфейс идентифицируется уникальным IP-адресом.