Мережі Ethernet

Ethernet (стандарт IEEE 802.3) – найпоширеніший метод організації мереж. Ставиться до фізичного (physical Ethernet) рівню й рівню зв'язування даних, відповідно до 8-уровневой моделі ISO (п. 23.2). Слово ether по-англійському означає ефір.

Основоположник мереж Ethernet - Роберт Меткалф (R. Metcalfe 1973). Він же згодом заснував фірму 3COM, одну з найбільш відомих компаній в області мережних технологій.

Основні ідеї Ethernet - використання коаксіального кабелю (BNC) і 48-бітової адреси (MAC-адреси),що привласнюється кожному мережному комп'ютеру й використається для ідентифікації джерел й одержувачів пакетів у мережах

Спочатку швидкість мереж Ethernet становила до 3 МБит/с. У цей час вона збільшилася до 1 Гбит/з ( Gigabit Ethernet ).

У більшості локальних мереж як кабель використається кручена пари (twisted pair) з розніманнями типу RJ 45.

Для з'єднань використаються концентратори (hubs) зі швидкодією 10 МБит/з (10BASE-T) або перемикачі (switches) зі швидкодією 100 МБит/з (100BASE-T).

Ethernet-адреса кожного комп'ютера фіксований, видається при завантаженні операційної системи й може бути також виведений на консоль спеціальними командами ОС; наприклад, в ОС Solaris – командою banner, що виводить на екран стартову інформацію ОС, у тому числі MAC-адреса комп'ютера.

Протокол tcp/ip

IP-адреси. TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) – найпоширеніше сімейство протоколів мережного й транспортного рівня, використовуваних в Інтернеті. Основоположники TCP/IP - Роберт Кан (Robert Kahn) і Винтон Серф (Vinton Cerf) -1972 - 1974.

Протокол TCP/IP заснований на використанні IP-адрес кожного хоста (комп'ютера), що мають вид: a.b.c.d (всі чотири числа – у діапазоні від 0 до 255) і забезпечує пересилання по мережі пакетів (packets) фіксованого розміру, що містять адресу одержувача й номер пакета в повідомленні. TCP/IP - протокол забезпечує транспорт мережних пакетів, розподіл повідомлення на пакети відправником і зборку повідомлення з пакетів одержувачем. IP-адреса може бути закріплений за комп'ютером постійно Інтернет-провайдером користувача комп'ютера, або привласнюється комп'ютеру динамічно (щораз - різний) при виході в Інтернет.

Більше загальна сучасна назва TCP/IP - Internet Protocol Suite. Розрізняються більше нова версія - IPv6 і більше стара - IPv4. У версії IPv6 використається IP-адреса не із чотирьох, а з 6 чисел.

Протокол TCP/IP – синхронний, тобто одержувач очікує одержання кожного пакета й посилає відправникові підтвердження про це. Інший варіант Інтернет-протоколу - UDP/IP (Universal Datagram Protocol / Internet Protocol) – асинхронний транспортний протокол, що забезпечує обмін датаграммами – байтовыми масивами змінної довжини; він уважається менш надійним, чим TCP/IP, але працює швидше, тому часто для швидкого обміну повідомленнями в мережах воліють саме його.

Швидкість TCP/IP не завжди задовільна, через величезне число IP-вузлів в Інтернеті. Для оптимізації зв'язку між вузлами мережі застосовуються Distributed Hash Tables (DHT) – розподілені хеш-таблицы. У них власна система імен вузлів мережі й більше швидкого їхнього пошуку, чим з використанням TCP/IP протоколів, що працює "поверх" TCP/IP.

Стійкість мереж до помилок - виявлення помилок і реконфігурація мереж

Виявлення помилок мережних пристроїв досить складно. Для виявлення помилки зв'язки може бути використаний протокол "рукостискання" (handshake) – обміну повідомленнями про кожну виконану дію (посланому й прийнятому повідомленні). Припустимо, що система A і система B встановили зв'язок. Через фіксовані інтервали часу системи повинні обмінюватися повідомленнями типу "я в порядку" ( I-am-up ), що вказують, що вони нормально функціонують.

Якщо система A не одержує повідомлення через фіксований інтервал, те, очевидно, або інша система не працює, або дане повідомлення загублене.

Система A тепер посилає повідомлення виду: "Ви в порядку?" (are-you-up?) системі B.

Якщо система A не одержує відповіді, вона може повторити повідомлення або спробувати альтернативний маршрут до системи B

На практиці використається наступний метод виявлення, чи працює хост із ім'ям hostname, - команда ping:

ping hostname ( або: ping A.B.C.D із вказівкою IP-адреси хоста )

При виконанні цієї команди відбувається пробний обмін повідомленнями фіксованої довжини із заданим хостом, трасування відправлення й одержання яких видається на консоль, після чого видається стандартне повідомлення "Host hostname alive" (хост hostname живе). Якщо цих повідомлень ні, видимо, зв'язок з хостом з якихось причин загублена (він перезавантажується, або порушений зв'язок на фізичному рівні, або відбулося відключення електроживлення й т.д.).

Якщо система A не одержує обов'язкової відповіді від системи B, вона містить, що має місце яка-небудь помилка.

Типи помилок:

• Система B не працює

• Безпосередній зв'язок між A й B не працює

• Альтернативний зв'язок між A й B не працює

• Повідомлення загублене.

Однак система A не може точно визначити, чому відбулася помилка.

Реконфигурація мережі. Коли система A визначає, що відбулася помилка, вона повинна реконфігурувати систему:

1. Якщо зв'язок між A й B відмовила, ця інформація повинна бути доведена до будь-якої машини в мережі.

2. Якщо має місце відмова машини, то будь-яка інша машина повинна бути також нотифікована про те, що сервіси, забезпечувані машиною, що відмовила, більше не доступна.

Коли зв'язок або машина стають доступні знову, дана інформація повинна також бути повідомлена всім машинам у мережі.

На практиці при перезапуску якого-небудь сервера в локальній мережі є можливість послати всім користувачам мережі попередження про те, що через хвилину відбудеться перезавантаження сервера, і вони повинні терміново зберегти свої дані.