Локальные и глобальные компьютерные сети. Методы маршрутизации

Методы маршрутизации информационных потоков Маршрутизаторы Довольно часто в компьютерной литературе дается следующее обобщенное определение маршрутизатора: маршрутизатор — это устройство сетевого уровня эталонной модели OSI, использующее одну или более метрик для определения оптимального пути передачи сетевого трафика на основании информации сетевого уровня. Из этого определения вытекает, что маршрутизатор, прежде всего, необходим для определения дальнейшего пути данных, посланных в большую и сложную сеть.

Оптимальность выбора маршрута является основным параметром алгоритма, что не требует пояснений. Алгоритмы маршрутизации должны быть просты в реализации и использовать как можно меньше ресурсов. Алгоритмы должны быть устойчивыми к отказам оборудования на первоначально выбранном маршруте, высоким нагрузкам и ошибкам в построении сети.

К третьей группе протоколов относятся протоколы политики (правил) маршрутизации. Эти протоколы наиболее эффективно решают задачу доставки получателю информации. Эта категория протоколов используется при маршрутизации в Internet и позволяет операторам получать информацию о маршрутизации от соседних операторов на основании специальных критериев. То есть в процессе обмена вырабатывается список разрешенных маршрутов (путей). Алгоритмы политики маршрутизации опираются на алгоритмы вектора расстояния, но информация о маршрутах базируется на списке операторов сети Internet. Примерами протоколов данной категории могут служить BGP и EGP.

Пакетом называется некоторый объем информации, который без разделения на более мелкие части, передается по информационной сети от источника к получателю. Таким образом, пакетами принято называть сообщения  сетевого уровня.  При коммутации пакетов все передаваемые пользователем сети сообщения разбиваются в исходном узле на сравнительно небольшие части, называемые пакетами. Напомним, что сообщением называется логически завершенная порция данных - запрос на передачу файла, ответ на этот запрос, содержащий весь файл, и т. п. Сообщения могут иметь произвольную длину, от нескольких байт до многих мегабайт. Напротив, пакеты обычно тоже могут иметь переменную длину, но в узких пределах, например от 46 до 1500 байт.

Таблицы маршрутизации

Методы коммутации информации. Протоколы реализации Коммутация. Коммутация каналов Когда, сняв телефонную трубку, абонент или компьютер набирает номер, коммутационное оборудование телефонной сети отыскивает ведущий к абоненту или компьютеру на противоположном конце провод. Иными словами, при получении телефонным коммутатором вызова он устанавливает физическое соединение между входящей и исходящими линиями. Основная идея остается неизменной: соединение между двумя конечными точками должно быть установлено до начала передачи данных и существовать в продолжении всего диалога до его завершения.

Коммутация пакетов в виртуальных каналах Тот способ, с помощью которого данные, речевая и видеоинформация передаются из одного пункта в другой, зависит от типа используемого вами средства. Сетевые и телефонные средства могут быть ориентированными на подключения или нет. Ориентированные на подключения средства предусматривают выделенную связь между двумя системами. Это физическая линия, которую вы можете установить с помощью телефонного центра коммутации перед началом передачи данных. Ориентированными на подключение являются линии с вызовом по номеру и арендуемые линии.

Высокоскоростное подключение по аналоговым каналам В случае, если физическая выделенная линия отвечает определенным требованиям, возможно получить скорость вплоть до 2048 Кбит/с. Скорость 2048 Кбит/с удается достичь крайне редко, но на 64 - 256 Кбит/с вполне можно рассчитывать. Требования к такой линии точно излагаются в описаниях к возможным к применению модемам, точнее, для данного случая, к Short Range модемам. Качество линии в данном случае оценивается по трем параметрам. Это длина линии, ее сопротивление и затухание сигнала. Еще раз повторим, что точные параметры указаны в описаниях к модемам.

В качестве компьютера для выполнения связанных с Internet прикладных задач можно использовать обычный PC-совместимый или т.н. рабочую станцию. PC-совместимого компьютера с достаточным количеством оперативной памяти и дискового пространства зачастую вполне хватает. При выборе версии Unix'а для такого компьютера, обязательно обратите внимание на спецификацию, которой он соответствует.  Хорошим решением будет использование системы LINUX.

Протоколы проходят три стадии созревания: предложение по стандарту, проект и стандарт, подвергаясь на каждой стадии тщательному анализу и тестированию. Предложение по стандарту может стать проектом только при наличии минимум двух независимых реализаций и рекомендации Инженерной группы управления Internet (IESG – Internet Engineering Steering Group). Продвижение от проекта к стандарту требует обычно эксплуатационной проверки и демонстрации взаимодействия с двумя или более реализациями и также рекомендации IESG.

Официально считается, что стадии стандартизации являются долгосрочными, остальные же, особенно те, которые отражают процесс обновления стандартов, должны длиться один-два года. Фактически же эти «краткосрочные» стадии растягиваются иногда на десятилетия. Например, некоторые предложения по стандартам Telnet (RFC 652 – 658) сохранялись на этой стадии в течение 24 лет (с 1974 по 1998 год), после чего были переведены в категорию исторических, а многие проекты стандартов сохраняют свой статус с 1990 года (RFC 951, 954, 1191 и др.) по сегодняшний день.

Взаимосвязь с другими сетями и архитектурами Большие информационные и коммуникационные возможности Internet, с одной стороны, наличие современных высокоскоростных сетевых технологий, а также прикладных программ других сетевых архитектур с более широкими и гибкими возможностями, с другой стороны, приводят к общей практической заинтересованности во взаимном обогащении прикладных и коммуникационных ресурсов различных сетей.

Структура связей протокольных модулей Логическая структура сетевого программного обеспечения, реализующего протоколы семейства TCP/IP в каждом узле сети internet, изображена на рис.1. Прямоугольники обозначают обработку данных, а линии, соединяющие прямоугольники, - пути передачи данных. Горизонтальная линия внизу рисунка обозначает кабель сети Ethernet, которая используется в качестве примера физической среды

Критерии, отличающиеся учетом служебной информации В любом протоколе имеется заголовок, переносящий служебную информацию, и поле данных, в котором переносится информация, считающаяся для данного протокола пользовательской. Например, в кадре протокола Ethernet минимального размера 46 байт (из 64) представляют собой поле данных, а оставшиеся 18 являются служебной информацией. При измерении пропускной способности в пакетах в секунду отделить пользовательскую информацию от служебной невозможно, а при побитовом измерении - можно.

Витая пара Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двух­жильное проводное соединение часто называемое «витой парой» (twisted pair). Она позволяет передавать информацию со скоростью до 100 Мбит/с, легко наращивается, однако является помехонезащищенной. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 10 Мбит/с. Преимуществами являются низкая цена и безпроблемная установка. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля

Типы и частота возникновения ошибок Ошибки в работе программного и аппаратного обеспечения сети обычно оказывают непосредственное и значительное влияние на производительность сети, так как время, затрачиваемое на ликвидацию последствий ошибок, является потерянным для выполнения нормальных операций. Ошибки в кадрах, связанные с коллизиями

Ошибки кадров Ethernet в стандарте RMON Стандарт RMON определяет следующие типы ошибок кадров Ethernet: etherStatsCRCAlignErrors - общее число полученных пакетов, которые имели длину (исключая преамбулу) между 64 и 1518 байтами, не содержали целое число байт (alignmenterror) или имели неверную контрольную сумму (FCSerror).

Потери пакетов Регулярные потери пакетов или кадров могут иметь очень тяжелые последствия для локальных сетей, так как протоколы нижнего уровня (канальные протоколы) рассчитаны на качественные кабельные каналы связи и работают поэтому в дейтаграммном режиме, оставляя работу по восстановлению потерянных пакетов протоколам верхнего уровня.

Мы живем в быстроменяющемся мире, причем меняющемся кардинальным образом. Сегодня можно достаточно обоснованно говорить о том, что наступает качественно новый этап развития цивилизации, существо которого состоит в освоении и широкомасштабном использовании информации и ее высшей формы - научных знаний — практически во всех сферах социальной активности общества.

Структура и сигнал. Однако, что происходит, когда необходимо передать информацию на расстояние большее, чем позволяет канал связи? Совершенно очевидно, что каналы связи должны быть включены в каскадную схему. Последовательность бит создает новую единицу — „данное“. Реализация свойства направленности требует рассматривать данное как структуру, состоящую из двух частей: адресной и содержательной. Адресная часть управляет направлением переноса, а содержательная часть несет смысловое значение.

Ключевым фактором постиндустриального развития - информационной революции являются качественные, революционные изменения информационных и коммуникационных технологий. В результате информационной революции повышается роль и значимость информационной сферы в жизнедеятельности общества и государства, она из разряда вспомогательных переходит в разряд определяющих

Распределенные системы обработки данных Архитектура распределенных систем и основные понятия распределенной обработки данных

Программная структура РСОД отражает состав компонентов сетевого программного обеспечения (ПО) и связи между ними. Очевидно, что состав сетевого ПО определяется логической структурой, т. е. функциями, выполняемыми ее службами, В то же время связи между компонентами ПО во многом зависят от физической структуры.

Уровень среды для конечного пользователя (user environment) характеризуется входными и выходными описаниями (генераторы форм и отчетов), языками проектирования информационной модели предметной области (языки 4GL), функциями утилит и библиотечных программ и прикладным уровнем среды коммуникаций, когда необходимы услуги дистанционного обмена информацией. На этом же уровне определена среда (инструментарий) прикладного программирования (application environment): языки и системы программирования, командные языки (оболочки ОС), языки запросов систем управления базами данных (СУБД), уровни сессий и представительный среды коммуникаций.

Открытые системы и объектно-ориентированный подход В связи с применением открытых систем весьма перспективным направлением представляется объектно-ориентированный подход проектирования и программирования. Объектно-ориентированное программирование - это относительно новый подход к разработке программных систем.

От централизованных систем - к вычислительным сетям Эволюция вычислительных систем Концепция вычислительных сетей является логическим результатом эволюции компьютерной технологии. Первые компьютеры 50-х годов - большие, громоздкие и дорогие - предназначались для очень небольшого числа избранных пользователей. Часто эти монстры занимали целые здания. Такие компьютеры не были предназначены для интерактивной работы пользователя, а использовались в режиме пакетной обработки.

Появление глобальных сетей Тем не менее, потребность в соединении компьютеров, находящихся на большом расстоянии друг от друга, к этому времени вполне назрела. Началось все с решения более простой задачи - доступа к компьютеру с терминалов, удаленных от него на многие сотни, а то и тысячи километров. Терминалы соединялись с компьютерами через телефонные сети с помощью модемов. Такие сети позволяли многочисленным пользователям получать удаленный доступ к разделяемым ресурсам нескольких мощных компьютеров класса суперЭВМ.

Создание стандартных технологий локальных сетей В середине 80-х годов положение дел в локальных сетях стало кардинально меняться. Утвердились стандартные технологии объединения компьютеров в сеть - Ethernet, Arcnet, Token Ring. Мощным стимулом для их развития послужили персональные компьютеры. Эти массовые продукты явились идеальными элементами для построения сетей - с одной стороны, они были достаточно мощными для работы сетевого программного обеспечения, а с другой - явно нуждались в объединении своей вычислительной мощности для решения сложных задач, а также разделения дорогих периферийных устройств и дисковых массивов.

Вычислительные сети - частный случай распределенных систем Компьютерные сети, как отмечалось в самом начале, относятся к распределенным вычислительным системам. Поскольку основным признаком распределенной вычислительной системы является наличие нескольких центров обработки данных, то наряду с компьютерными сетями к распределенным системам относят также мультипроцессорные компьютеры и многомашинные вычислительные комплексы.

Под отказоустойчивостью понимается способность системы выполнять свои функции (может быть, не в полном объеме) при отказах отдельных элементов аппаратуры и неполной доступности данных. Основой повышенной отказоустойчивости распределенных систем является избыточность.