Э. Таненбаум, Д. Уэзеролл - Компьютерные сети (1114668), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Их можно разделить на локальные, муниципальные и глобальные сети.И замыкают таблицу объединения двух и более сетей.Рис. 1.4. Классификация многопроцессорных систем по размеру34 Глава 1. ВведениеХорошо известным (но не единственным) примером такого объединения являетсяИнтернет.В данной книге мы рассмотрим сети всех размеров, а также их объединения.
Нижемы дадим краткое описание сетевого оборудования.1.2.1. Персональные сетиПерсональные сети (������������������������������������������������������������PAN���������������������������������������������������������) позволяют общаться устройствам в близи человека. Типичный пример — беспроводная сеть, которая соединяет компьютер с его периферийнымиустройствами. Почти у каждого компьютера есть присоединенный монитор, клавиатура, мышь и принтер.
При отсутствии беспроводной сети они должны быть присоединены кабелями. Очень многие новые пользователи испытывают трудности с поискомнужных кабелей и включением их в нужные отверстия (даже при том, что они обычнообозначены соответствующим цветом), поэтому большинство продавцов компьютеровпредлагают опцию визита специалиста. Чтобы помочь этим пользователям, несколькокомпаний собрались для разработки беспроводной сети малой дальности, названнойBluetooth, чтобы соединять компоненты без проводов. Идея состоит в том, что еслиу ваших устройств есть Bluetooth, то вы не нуждаетесь ни в каких кабелях. Вы толькоставите их, включаете, и они взаимодействуют.
Для многих людей эта непринужденность работы — большой плюс.Рис. 1.5. Конфигурация персональной сети BluetoothВ самой простой форме сети Bluetooth используют парадигму ведущий—ведомые(Master—Slave), см. рис. 1.5. Системный модуль (PC) обычно является ведущимустройством и общается с мышью, клавиатурой и т. д., как с ведомыми устройствами.Ведущее устройство говорит ведомым устройствам, какие адреса использовать, когдаони могут осуществлять широковещательную передачу, сколько времени они могутпередавать, какие частоты могут использовать и т. д.Bluetooth может использоваться также и в других устройствах.
Он часто используется, чтобы соединить наушники с мобильным телефоном без шнуров, и можетпозволить вашему цифровому музыкальному проигрывателю соединяться с вашим1.2. Сетевое оборудование 35автомобилем, как только он находится в пределах диапазона. Абсолютно другой видPAN���������������������������������������������������������������������������возникает, когда встроенное медицинское устройство, такое как кардиостимулятор, насос инсулина или слуховой аппарат, говорит с управляемым пользователемдистанционным управлением. Мы обсудим Bluetooth более подробно в главе 4.PAN могут также быть созданы с другими технологиями, которые общаются намалые расстояния, такие как RFID на смарт-картах и библиотечных книгах. Мы изучим RFID в главе 4.1.2.2.
Локальные сетиЛокальными сетями называют частные сети, размещающиеся, как правило, в одномздании или на территории какой-либо организации. Их часто используют для объединения компьютеров и рабочих станций в офисах компании или предприятия бытовойэлектроники для предоставления совместного доступа к ресурсам (например, принтерам) и обмена информацией. Когда локальные сети используются предприятиями,их называют сеть предприятия (enterprise networks).Беспроводные ЛВС сейчас очень популярны, особенно в домах, более старыхофисных зданиях, кафетериях и других местах, где слишком сложно провести кабели.
В этих системах у каждого компьютера есть радиомодем и антенна, которуюон использует, чтобы общаться с другими компьютерами. В большинстве случаевкаждый компьютер говорит с устройством в потолке, как показано на рис. 1.6, a. Этоустройство, названное AP (Точка доступа), беспроводный маршрутизатор, или базоваястанция, передает пакеты между беспроводными компьютерами, а также между нимии Интернетом. Точка доступа похожа на популярного ребенка в школе, потому что всехотят говорить с ним. Однако, если другие компьютеры достаточно близки, они могутобщаться непосредственно друг с другом в конфигурации соединения равноправныхузлов ЛВС.абРис. 1.6. Беспроводные и проводные сети: а — 802.11; б — коммутируемый EthernetСтандарт для беспроводных ЛВС, названный IEEE 802.11, более известный какWiFi, стал очень широко распространенным.
Он работает на скоростях от 11 до сот-36 Глава 1. Введениени мегабит в секунду. (В этой книге мы будем придерживаться традиции и измерятьскорости линии в мегабитах в секунду, где 1 Мбит/с составляет 1 000 000 битов в секунду, и гигабитах в секунду, где 1 Гбит/с составляет 1 000 000 000 битов в секунду.)Мы обсудим 802.11 в главе 4.В проводных ЛВС используются различные технологии передачи. Большинство изних использует медные провода, а некоторые — оптоволокно.
ЛВС ограничены в размере, это означает, что максимальное время передачи ограничено и известно заранее.Знание этих границ помогает с задачей разработки сетевых протоколов. Как правило,проводные ЛВС работают на скоростях от 100 Мбит/с до 1 Гбит/с, имеют низкуюзадержку (микросекунды или наносекунды) и делают очень немного ошибок. Болееновые ЛВС могут работать со скоростью 10 Гбит/с.
По сравнению с беспроводнымисетями проводные ЛВС превышают их по всем параметрам работы. Послать сигналыпо проводу или через волокно проще, чем по воздуху.Топология многих проводных ЛВС создана из магистральных линий. СтандартIEEE 802.3, обычно называемый Ethernet, является, безусловно, наиболее распространенным типом проводной ЛВС. Рисунок 1.6, б показывает типовую топологиюкоммутируемого Ethernet. Каждый компьютер говорит на протоколе Ethernet и соединяется с устройством, названным коммутатором с магистральной линией. Отсюда и название.
У коммутатора есть несколько портов, каждый из которых можетсоединиться с одним компьютером. Работа коммутатора — передать пакеты междукомпьютерами, которые к нему присоединены; для определения нужного компьютераиспользуется адрес в каждом пакете.Чтобы создать большие ЛВС, коммутаторы могут быть подключены друг в друга спомощью портов. Что происходит, если вы включаете их вместе в цикл? Будет ли сетьработать? К счастью, проектировщики подумали об этом варианте.
Протокол определяет пути для пакетов так, чтобы они достигли нужного компьютера. Мы увидим какэто работает в главе 4.Также возможно разделить одну большую физическую ЛВС на две меньшихлогических ЛВС. Вы могли бы задаться вопросом, чем это будет полезно. Иногдарасположение сетевого оборудования не соответствует структуре организации. Например, у инженерного и финансового отделов компании могли бы быть компьютерыв одной физической ЛВС, потому что они находятся в одном крыле здания, но былобы легче управлять системой, если бы у каждого отдела была своя виртуальная ЛВС(VLAN).
В этой конструкции каждый порт отмечен «цветом», скажем, зеленый дляинженерного отдела и красный для финансового. Коммутатор направляет пакеты так,чтобы компьютеры, присоединенные к зеленым портам, были отделены от компьютеров, присоединенных к красным портам.
Широковещательные пакеты, посланныекрасным портом, например, не будут получены зеленым портом, как если бы это былидве различных ЛВС. Мы обсудим виртуальные ЛВС в конце главы 4.Существуют и другие топологии проводной ЛВС. Фактически, коммутируемыйEthernet — современная версия оригинального проекта Ethernet, который передавалвсе пакеты по единственному линейному кабелю. В один момент времени передачумогла вести только одна машина, а конфликты решал распределенный арбитражныймеханизм.
Использовался простой алгоритм: компьютеры могли передать всякий раз,когда кабель был неактивен. Если два или несколько пакетов столкнулись, каждый1.2. Сетевое оборудование 37компьютер ждал в течение случайного промежутка времени и делал еще одну попытку.Мы будем называть этот вариант классический Ethernet, и вы узнаете о нем в главе 4.И проводные, и беспроводные широковещательные сети в зависимости от способаназначения канала подразделяются на статические и динамические. При статическомназначении используется циклический алгоритм, и все время делится между всемимашинами на равные интервалы, так что машина может передавать данные тольков течение выделенного ей интервала времени.
При этом емкость канала расходуетсянеэкономно, так как временной интервал предоставляется машинам независимо оттого, есть им что сказать или нет. Поэтому чаще используется динамическое (то естьпо требованию) предоставление доступа к каналу.Методы динамического предоставления доступа к каналу также могут быть централизованными либо децентрализованными. При централизованном методе предоставления доступа к каналу должно существовать одно устройство, такое как базоваястанция в сотовой сети, определяющее машину, получающую право на передачу.Оно должно получать множество пакетов и принимать решение о приоритетах наосновании некоего внутреннего алгоритма.
При децентрализованном методе каждаямашина должна сама решать, передавать ей что-нибудь или нет. Можно подумать,что подобный метод обязательно приводит к беспорядку, однако это не так. Нижемы рассмотрим различные алгоритмы, специально созданные для внесения порядкав возможный хаос.Стоит дополнительно обсудить домашние ЛВС. В будущем, вероятно, каждоеустройство в доме будет способно к общению с любым другим устройством, и все онибудут доступны по Интернету.
Это развитие, вероятно, будет одним из тех новшеств,которых никто не ожидает (как телевизионные дистанционные пульты управленияили мобильные телефоны), но когда они появились никто уже не может представитьжизнь без них.Многие устройства уже способны стать сетевыми. Это компьютеры, устройстваразвлечения, такие как телевизоры и DVD, телефоны и другая бытовая электроника,такая как камеры, радиочасы и оборудование, такое как счетчики и термостаты. Этатенденция только продолжится. Например, в обычном доме, вероятно, есть дюжиначасов (например, в приборах), если бы они были подключены к Интернету, они всемогли бы переходить на летнее время автоматически.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
