Межсетевое взаимодействие. Протоколы взаимодействия приложений и протоколы транспортной подсистемы.
По мере увеличения организации может появиться необходимость разделить сеть на части или объединить несколько отдельно существующих сетей в одну. В каждой из сетей для адресации машин используются адреса сетей и адреса отдельных сетевых устройств. В каждой из объединяемых сетей могут использоваться различные технологии передачи данных, операционные системы серверов и рабочих станций. При необходимости комбинирования таких одинаковых или разнородных сетей происходит комбинирование сетевых адресов и появляется необходимость в осуществлении межсетевого взаимодействия.
В большинстве средних и крупных сетей разделение на сегменты или подсети позволяет обеспечить более высокую степень управляемости и производительности всей сети. Если сеть состоит из очень большого количества пользователей или устройств, то среда передачи данных может оказаться очень загруженной и не обеспечивать требуемой скорости передачи данных. При возникновении таких больших нагрузок пользователи могут испытывать значительные задержки при открытии или записи файлов, посылке документов на печать. Более того, перегруженные сети, как правило, становятся неуправляемыми.
Когда производится разделение (сегментирование) сети, Вы получаете несколько различных сегментов. Каждый из этих сегментов имеет свою собственную среду передачи данных. Таким образом, передача данных в одном сегменте не мешает обмену данными в другом. Например, разделив сеть на два сегмента, потенциально можно обеспечить двукратное увеличение производительности в сети, т.к. в каждом из сегментов останется только половина станций, вынужденных договариваться между собой об очередности передачи данных. Фактически, производительность сети часто удается увеличить более чем в два раза, т.к. часть полезного времени, в течение которого могла бы происходить передача данных, расходуется на обнаружение и устранение коллизий. При уменьшении количества станций в одном сегменте, пропорционально уменьшается и количество возникающих коллизий. Часто сети сегментируются в целях увеличения безопасности передачи данных и устранения влияния на всю сеть возможных поломок оборудования в какой-либо части сети. Для передачи данных между сегментами, каждому сегменту сопоставляется свой уникальный адрес, и при отправке данных со станции в поле адресата указывается не только адрес станции получателя, но и адрес сегмента, к которому она подключена. Устройства, предназначенные для объединения нескольких сегментов в одну сеть, подразделяются на три категории: мосты (bridges), маршрутизаторы (routers) и шлюзы (gateways). Каждое из этих устройств играет свою специфическую роль в организации межсетевого взаимодействия. Мосты и маршрутизаторы применяются для соединения сегментов, использующих одинаковые протоколы, а шлюзы позволяют объединять сегменты с разнородными протоколами.
Мосты и маршрутизаторы обычно представляют собой отдельные выделенные аппаратные устройства, подключающиеся непосредственно к среде передачи всех сегментов, объединяемых этим устройством в общую сеть. Однако существуют и программные реализации мостов и маршрутизаторов. В этом случае функции моста или маршрутизатора выполняет серверная ОС.
Шлюзы, как правило, реализуются с использованием специализированных и аппаратных, и программных средств. Такая специализация объясняется существенно большей функциональностью шлюзов по сравнению с мостами или маршрутизаторами. В последующих разделах приведено подробное описание каждого класса устройств со сравнением их функций.
Функции всех уровней модели OSI могут быть отнесены к одной из двух групп: либо к функциям, зависящим от конкретной технической реализации сети, либо к функциям, ориентированным на работу с приложениями.
Три нижних уровня - физический, канальный и сетевой - являются сетезависимыми, то есть протоколы этих уровней тесно связаны с технической реализацией сети, с используемым коммуникационным оборудованием. Например, переход на оборудование FDDI означает полную смену протоколов физического и канального уровней во всех узлах сети.
Три верхних уровня - сеансовый, уровень представления и прикладной - ориентированы на приложения и мало зависят от технических особенностей построения сети. На протоколы этих уровней не влияют никакие изменения в топологии сети, замена оборудования или переход на другую сетевую технологию. Так, переход от Ethernet на высокоскоростную технологию АТМ не потребует никаких изменений в программных средствах, реализующих функции прикладного, представительного и сеансового уровней.
Транспортный уровень является промежуточным, он скрывает все детали функционирования нижних уровней от верхних. Это позволяет разрабатывать приложения, независящие от технических средств, непосредственно занимающихся транспортировкой сообщений.
Рис. 8.2 показывает уровни модели OSI, на которых работают различные элементы сети. Компьютер с установленной на нем сетевой ОС взаимодействует с другим компьютером с помощью протоколов всех семи уровней. Это взаимодействие компьютеры осуществляют через различные коммуникационные устройства:
концентраторы, модемы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, мультиплексоры. В зависимости от типа, коммуникационное устройство может работать либо только на физическом уровне (повторитель), либо на физическом и канальном (мост и коммутатор), либо на физическом, канальном и сетевом, иногда захватывая и транспортный уровень (маршрутизатор).
