Амато В. - Основы организации сетей Cisco. Том 1 (2002)(ru)
.pdf
Плата сетевого интерфейса позволяет функционировать сети и потому считается ключевым компонентом. Иногда может возникнуть необходимость в ее установке в компьютер. К некоторым возможным ситуациям, которые приводят к необходимости делать это, относятся следующие.
∙Добавление платы сетевого интерфейса в ПК, который ее не имеет.
∙Замена плохой или поврежденной платы
∙ Переход с платы, работающей со скоростью 10 Мбит/с (мегабит или миллион бит в секунду) на плату, работающую со скоростями 10/100 Мбит/с.
Изменение на плате сетевого интерфейса установок перемычек. Перемычка представляет собой металлический мостик, который замыкает электрическую цепь; обычно перемычка состоит из пластмассовой вставки, одеваемой на два штырька. Перемычки переставляются для того, чтобы изменить такие установки, как, например, IRQ (особенно в более старых платах сетевого интерфейса).
Для установки платы вам необходимо следующее.
∙Знать, как конфигурируется сетевая карта, включая установку перемычек, программного обеспечения автоматического конфигурирования (plug-and-play software) и стираемого программируемого постоянного запоминающего устройства. (СППЗУ — это тип памяти,
которая хранит содержимое до тех пор, пока не подвергнется воздействию ультрафиолетового света.)
∙Уметь пользоваться средствами диагностики сетевой карты, включая средства диагностики изготовителя и проверку по методу петли. (Тестовый сигнал посылается в такой пункт назначения в сети, который после приема возвращает его в исходную точку; в случае работы с сетевой картой тестовый сигнал проходит между ПК и сетевой картой, при этом не важно, имеется или подключение внешнего кабеля.)
Способностью разрешать конфликты аппартных ресурсов. К таким ресурсам относятся сигналы
IRQ и базовый адрес ввода/вывода или адрес прямого доступа к памяти. (Адрес прямого доступа к памяти используется для передачи данных из ОЗУ в устройство минуя процессор.)
Компоненты портативных компьютеров
Сейчас все более популярными становятся малогабаритные портативные компьютеры типа лэптоп и ноутбук, а также миниатюрные типа палмтоп, персональные цифровые ассистенты и другие маленькие вычислительные устройства. Материал, приведенный в предыдущих разделах, относится и к портативным компьютерам. Основное отличие состоит только в том, что их компоненты имеют меньшие размеры. Слоты расширения в таких компьютерах выполняются в стандарте Международной ассоциации карт памяти для персональных компьютеров (PCMCIA), когда сетевые карты, модемы, накопители на жестких дисках и другие устройства имеют обычно
размер кредитной карточки и могут вставляться в различных местах по периметру корпуса компьютера.
Программное обеспечение
Теперь, когда вы имеете неплохое представление об аппаратной части компьютера, перейдем к рассмотрению компьютерного программного обеспечения. Цель программного обеспечения состоит в том, чтобы позволить вам взаимодействовать с компьютером или сетевым устройством и заставить его делать то, что от него хотят.
Таким образом, после настройки аппаратной части ПК необходимо сконфигурировать программное обеспечение. Например, до получения возможности просмотра учебного курса в сети Internet необходимо выполнить следующее.
1.Выбрать плату сетевого интерфейса.
2.Ввести правильные установки протокола TCP/IP, включая установки сетевого адреса (о протоколе TCP/IP см. в главе 10).
3.Отрегулировать монитор (если необходимо).
4.Инсталлировать и настроить броузер.
5.Выполнить несколько других задач (если необходимо).
Браузеры
Web-сервер представляет собой прикладное программное обеспечение, использующееся для определения местонахождения и отображения Web-страниц. Web-броузер играет роль интерфейса пользователя, последовательно контактируя с Web-сервером, запрашивая информацию, принимая ее и затем выводя результаты на экран. Программное обеспечение броузера интерпретирует язык гипертекстовой разметки (HTML) — язык, который используется для создания Web-страниц. Этот язык способен выводить графические изображения и воспроизводить звук и видеофильмы, а также работать с другими мультимедийными файлами. Гиперсвязи, являясь элементами электронного документа, которые указывают другое место в том же или совершенно другом документе, позволяют пользователю связываться с другими Web-страницами и файлами, которые могут загружаться в компьютер.
Двумя наиболее популярными броузерами являются Netscape Communicator и Internet Explorer (IE). Ниже приведены некоторые их сходные черты и отличия.
Netscape
∙ Первый популярный броузер.
∙Занимает меньший объем дискового пространства.
∙Многими считается простым.
∙Выводит HTML-файлы.
∙Пересылает электронную почту, файлы и выполняет другие функции.
Internet Explorer (IE)
∙Сильно связан с другими продуктами компании Microsoft.
∙Занимает больший объем дискового пространства.
∙Считается более трудным в использовании.
∙Выводит HTML-файлы.
∙Пересылает электронную почту, файлы и выполняет другие функции.
Интегрируемые программные модули
Также существует много специфических типов файлов (авторство которых принадлежит частным компаниям), с которыми стандартные Web-браузеры работать не могут. Чтобы иметь возможность просматривать подобные файлы, необходимо сконфигурировать броузер на использование интегрируемых прикладных программных модулей. Эти приложения работают совместно с броузером и запускают программы, требующиеся для просмотра специальных файлов.
∙Shockwave — воспроизводит мультимедийные файлы (с интегрированными текстом, графикой, видеоматериалами, анимацией и/или звуком); программа создана компанией Macromedia Authorware, Director and Flash programs.
∙QuickTime — воспроизводит видеофильмы и звуковые файлы в формате Apple QuickTime.
∙RealAudio — воспроизводит звуковые файлы в формате RealAudio
∙RealPlayer G2 — воспроизводит файлы видеофильмов с высоким разрешением в формате
RealPlayer.
Офисные прикладные программы
Кроме конфигурирования компьютера для просмотра через Internet учебных курсов, пользователь использует его для выполнения многих других полезных задач. В бизнесе регулярно применяют набор приложений, которые поступают в виде пакета офисных программ. Примером такого пакета является Microsoft Office. Обычно офисные приложения включают электронные таблицы, текстовый процессор, систему управления базой данных, программное обеспечение для подготовки презентаций и менеджер персональной информации, включающий электронную почту. Программное обеспечение для работы с электронными таблицами включает таблицы, состоящие из столбцов и строк, и часто используется с формулами для обработки и анализа данных. Текстовый процессор является приложением, которое используется для создания и редактирования текстовых документов; современные программы текстовых процессоров позволяют пользователю создавать сложные документы, включающие графику и многоформатный текст. Базы данных используются для хранения, ведения, организации, сортировки и фильтрации записей (запись — это некий
набор информации, идентифицируемый общей темой, например именем заказчика). Программное
обеспечение для подготовки презентаций используется для создания презентационных материалов, показываемых на совещаниях, в учебных классах или на торговых презентациях. Менеджеры персональной информации включают электронную почту, список контактов, календарь и многое другое. Сегодня офисные приложения являются в той же степени частью повседневной работы, в какой до появления ПК были печатные машинки.
Сети
Сеть представляет собой сложную соединенную систему объектов или людей. Се везде вокруг и даже внутри нас. Нервная и кровеносная системы — это тоже сети Изображенная на рис. Г. 21 кластерная диаграмма показывает несколько типов сете» вы можете придумать и другие.
Отметим выделенные группы:
∙транспорт;
∙социальная сфера;
∙биология;
∙коммунальные службы
Сети обмена данными проектируются для того, чтобы позволить двум компьютерам, расположенным в любой точке земного шара, общаться друг с другом. Сети также обеспечивают возможность обмена данными между компьютерами различных типов, будь то Macintosh, IBM- совместимый ПК или мэйнфрейм. Главное, чтобы все компьютеры и устройства понимали языки других, называемые протоколами.
Протокол представляет собой формальное описание набора правил, определяющих порядок, в соответствии с которым устройства обмениваются информацией. Большинство сетей обмена данными классифицируется по следующим категориям: локальные, региональные и глобальные.
Локальные сети обычно расположены в отдельных зданиях или небольших комплексах зданий и обеспечивают связь между офисами. Региональные сети спроектированы для города или
деловой его части. Глобальные сети охватывают большие географические области и связывают города и страны. Соединение локальных, региональных и глобальных сетей называется органи- зацией межсетевого взаимодействия.
Первые компьютеры были автономными устройствами. Каждый работал сам по себе независимо от какого-либо другого компьютера. Со временем стало очевидным, что это не эффективный, в том числе и в стоимостном плане, способ ведения бизнеса. Необходимо было найти решение, которое бы помогло найти ответ два вопроса.
1.Как избежать дублирования оборудования и ресурсов (например, требования наличия отдельного принтера на каждую пару ПК)7
2.Как эффективно организовать коллективное использование и обмен информацией?
Одним из первых решений этих проблем было создание локальных сетей. Поскольку локальные сети позволили объединить все рабочие станции, периферийное оборудование (внешние устройства, подсоединяемые к компьютеру), терминалы и другие устройства, находящиеся в одном здании, они сделали возможным для предприятий, использующих компьютерные технологии, обеспечить коллективное пользование файлов и принтеров.
Повсеместное использование компьютеров в производстве сделало очевидным, что и локальных сетей недостаточно. Использование систем на основе локальных сетей приводило к тому, что каждое подразделение или предприятие превращалось в своего рода электронный остров.
Необходим был способ эффективного и быстрого перемещения информации из одного предприятия в другое. Тогда и появилось решение о создании региональных и глобальных сетей. Так как глобальные сети могли соединять сети пользователей, находящиеся в географически большой области, они обеспечили производствам возможность общения друг с другом на больших расстояниях.
Ранние разработки локальных, региональных и глобальных сетей носили во многом хаотический характер. В начале 1980-х годов наблюдался огромный рост количества сетей. Компании поняли, сколько денег они могут сберечь и насколько могут повысить производительность за счет применения сетевой технологии. Например, служебные записки могли быть доведены по сети до всех сотрудников мгновенно, и для этого не надо было иметь кого-то, кто бы распечатал документ, сделал достаточное количество копий и доставил бы всем сотрудникам. Компании начали добавлять сети и расширять существующие почти с такой же скоростью, с какой появлялись новые сетевые технологии и продукты.
К середине 1980-х проявилась болезнь роста. Многие из появившихся сетевых технологий были
созданы с использованием аппаратного и программного обеспечения от разных производителей и разработчиков. Как следствие, многие новые сетевые технологии оказались несовместимыми. Сетям, использующим различные спецификации, например Ethernet и Token Ring, становилось все труднее обмениваться данными друг с другом. Не удивительно, что начиная с середины 1980-х
годов большая часть работ была связана с созданием и реализацией сетевых технологий и стандартов, которые позволяли работать вместе в одной сети сетевым устройствам или технологиям от различных производителей. Например, тогда появились мосты (устройства, соединяющие две локальных сети или два сегмента одной сети), которые позволили обмениваться информацией сетям Ethernet и Token Ring.
С появлением множества технологий возникла необходимость каким-то способом измерять
характеристики локальных и глобальных сетей с целью определения их полезности для компаний и конечных пользователей. Основным способом описания возможностей сети является применение такой меры, как полоса пропускания. Этот термин может быть сложным для понимания, но он представляет собой важную концепцию техники создания сетей. Это и является темой следующего раздела.
Полоса пропускания
Полоса пропускания является мерой того объема информации, который может быть передан из
одного места в другое за заданный промежуток времени. Существуют два общеупотребительных случая использования термина полоса пропускания: один относится к аналоговым сигналам, а другой — к цифровым (сигналы рассматриваются в приложении Д, "Основы электроники и сигналы"). Во всем остальном материале данной книги имеется в виду цифровая полоса пропускания, или просто полоса пропускания.
Вы уже знаете, что основной единицей измерения, используемой для описания потока цифровой информации из одного места в другое, является бит, а основной единицей измерения времени — секунда. Теперь понятно, откуда возникает термин бит в секунду
(бит/с).
Бит в секунду — это единица измерения полосы пропускания. Конечно, если обмен происходит со скоростью 1 бит в секунду, то это очень медленно. Американский стандартный код для обмена информацией (ASCII) представляет символы английского языка в виде чисел, при этом каждой букве назначается номер от 0 до 127. Теперь представьте передачу ASCII-кода своей фамилии и адреса со скоростью 1 бит в секунду — это займет минуты! К счастью, сейчас возможен значительно более быстрый обмен данными. В табл. Г. 1 представлены различные единицы измерения полосы пропускания.
Таблица Г.1. Единицы измерения полосы пропускания
Единица измерения |
Сокращенное |
Эквивалентность |
|
название |
|
Бит в секунду |
бит/с |
1 бит/с — основная единица измерения |
|
|
полосы пропускания |
Килобит в секунду |
Кбит/с |
1 Кбит/с = 1024 бит/с = 210 бит/с |
Мегабит в секунду |
Мбит/с |
1 Мбит/с = 1 048 576 бит/с = 220 бит/с |
Гигабит в секунду |
Гбит/с |
1 Гбит/с = 1 073 741 824 бит/с = 230 бит/с |
Полоса пропускания является очень важным элементом в создании сетей, хотя, может быть, довольно абстрактным и трудным для понимания. Ниже приведены три аналогии, которые, возможно, помогут вам лучше представить себе полосу пропускания.
1.Полосу пропускания можно сравнить с диаметром трубы (рис. Г.22). Представьте себе систему трубопроводов, через которые в ваш дом поступает питьевая вода и уходят сточные воды. Эти трубы имеют различные диаметры: магистральная труба городского водопровода может иметь диаметр 2 метра, тогда как диаметр крана на кухне может быть всего 2 сантиметра. Диаметр трубы служит мерой пропускной способности трубы. По этой аналогии вода подобна информации, а диаметр трубы — полосе пропускания.
Фактически многие специалисты по сетям используют в разговорах между собой как раз подобные аналогии, говоря, что, мол, надо бы установить "трубы побольше", имея под этим в виду более широкую полосу пропускания, т.е. более высокую пропускную способность передачи информации.
2.Полоса пропускания похожа на количество полос дорожной магистрали (рис. Г.23). Представьте себе сеть дорог, которые имеются в вашем городе. Это могут быть скоростные восьмиполосные магистрали с выездами на двух- и трехполосные дороги, которые затем
могут переходить в двухполосные отдельные улицы и заканчиваться подъездными дорожками к вашему дому. В соответствии с этой аналогией количество полос магистрали представляет собой полосу пропускания, а количество автомобилей подобно объему информации, который может передаваться.
3. Полоса пропускания подобна качеству звука вашей аудиосистемы Звук — это информация, а качество звука — полоса пропускания, т.е. звук — это данные, а мера частоты звука — полоса пропускания Если бы вы попытались отранжи-ровать предпочитаемый способ прослушивания любимой песни по телефону, через AM- и FM- радиопремник или с помощью проигрывателя компакт-дисков, то, вероятно, поставили бы компакт-диск на первое место, затем — FM-радиоприемник, потом — АМ- радиоприемник и на последнее место — телефон Реальные значения полосы пропускания для всех этих случаев равны соответственно 20, 15, 5 и 3 КГц.
Однако все-таки следует помнить, что истинным и действительным значением термина "полоса пропускания" в контексте данной книги является максимальное количество бит,
которое теоретически может пройти через заданную область пространства за определенное количество времени при заданных условиях Использованные выше аналогии приведены только для того, чтобы облегчить понимание концепции полосы пропускания
Полоса пропускания — это чрезвычайно полезная концепция. Однако она имеет свои
ограничения Независимо от того, как посылаются сообщения и какой тип кабеля используется, величина полосы пропускания ограничена Это объясняется как законами физики, так и современным уровнем технологии
В табл Г 2 представлены максимально возможные значения цифровой полосы пропускания (включая ограничения по длине) для нескольких широко распространенных типов кабеля Всегда следует помнить, что ограничения носят как физический, так и технологический характер (технология определяет качество изготовления кабеля, что, в свою очередь определяет границы полосы пропускания)
Таблица Г.2. Максимальные значения полосы пропускания и ограничения подлине
Тип среды |
|
Теоретически |
Максимальное |
|
|
максимальное значение |
физическое расстояние, |
|
|
полосы пропускания, |
м |
|
|
Мбит/с |
|
50-омный коаксиальный кабель |
(Ethernet 10-1000 |
200 |
|
10Base2 ThmNet) |
|
|
|
75-омный коаксиальный кабель |
(Ethernet 10-100 |
500 |
|
10Base5 ThickNet) |
|
|
|
Неэкранированная витая пара категории 5 |
100 |
100 |
|
(UTP) (Ethernet 100BaseTX Fast Ethernet) |
|
|
|
Многомодовое (62 5/125 мкм) оптоволокно 100 |
200 |
||
(100BaseFX) |
|
|
|
Одномодовое (центральная жила 10 мкм) 1000 |
3000 |
||
оптоволокно (1000BaseLX) |
|
|
|
Другие технологии находящиеся на стадии 2400 |
40000 |
||
исследования |
|
|
|
Беспроводная передача |
|
2 |
100 |
Полоса пропускания также ограничивается возможностями конкретной сетевой технологии, например ISDN (цифровая сеть с интегрированными службами), которую использует провайдер
услуг В табл Г 3 приведены различные службы глобальных сетей и соответствующие им значения
полосы пропускания Какой из них вы пользуетесь дома? В школе?
Таблица Г.З. Службы глобальных сетей и значения полосы пропускания
Тип службы |
Типовой пользователь |
Полоса пропускания |
глобальной |
|
|
сети |
|
|
Модем |
Физические лица |
0,033 Мбит/с |
Frame Relay |
Небольшие учреждения (школы), надежные |
0,056 Мбит/с |
|
глобальные сети |
|
ISDN |
Сотрудники, работающие на дому, небольшие |
0,128 Мбит/с |
|
предприятия |
|
Т1 |
Более крупные предприятия и организации |
1,544 Мбит/с |
ТЗ |
Более крупные предприятия и организации |
44,736 Мбит/с |
STS-1 (ОС-1) |
Телефонные компании, магистральные каналы |
51,840 Мбит/с |
|
компаний, занимающихся передачей данных |
|
|
(datacomm-компании) |
|
STS-3 (ОС-3) |
Телефонные компании, магистральные каналы |
155,251 Мбит/с |
|
компаний, занимающихся передачей данных |
|
|
(datacomm-компании) |
|
STS-48 (ОС- |
Телефонные компании, магистральные каналы |
2,488320 Гбит/с |
48)компаний, занимающихся передачей данных
(datacomm-компании)
Представим, что вам повезло и что у вас есть новый фирменный кабельный модем (предназначенный для работы с использованием каналов кабельного телевидения), ваш местный магазин только что установил у себя линию сети ISDN или ваше учебное заведение как раз получило локальную 10-мегабитовую сеть Ethernet. Представим также, что просмотр фильма, который вы давно хотели посмотреть, загрузка Web-страницы или программного обеспечения занимают целую вечность. А вы, вероятно, полагали, что получаете всю полосу пропускания, о которой шла речь в рекламе. Но есть другой важный момент, который следует учитывать, — пропускная способность.
Пропускной способностью называется фактическое значение полосы пропускания, измеренное в конкретное время дня при загрузке конкретного файла, поступающего по конкретным маршрутам сети Internet (путям, по которым будут следовать данные в Internet). К сожалению,
по многим причинам пропускная способность часто значительно меньше максимально возможной цифровой полосы пропускания используемой среды передачи данных. Некоторые факторы, которые определяют величину пропускной способности и полосы пропускания, приведены ниже.
∙Устройства межсетевого взаимодействия (например, маршрутизаторы и коммутаторы).
∙Тип передаваемых данных.
∙Топология (конфигурация сети, например, "кольцо" или "звезда").
∙Количество пользователей.
∙Компьютер, используемый пользователем.
∙Компьютер, используемый в качестве сервера.
∙Сбои, вызываемые электропитанием и погодой.
Проектируя сеть, важно учитывать теоретическую величину полосы пропускания (напомним, что это теоретически максимальное количество бит, которое может пройти через заданную область пространства за определенное количество времени). Сеть не будет быстрее, чем позволит среда передачи данных. Реально работая с сетями, вероятно, надо будет замерить пропускную способность и принять решение о ее адекватности для пользователя (рис Г 24).
Важным моментом при проектировании сети является решение о том, какую среду
передачи данных использовать. Это часто приводит к вопросам, связанным с величиной полосы пропускания, требующейся для приложений пользователя. На рис. Г.25 показана простая формула, которая поможет при принятии таких решений. Выглядит она следующим образом: оценочное время = размер файла/полоса пропускания. Получившийся в результате ответ представляет собой самое быстрое время, за которое могут быть переданы данные. Он, конечно, не принимает во внимание все те ранее рассмотренные моменты, которые оказывают влияние на полосу пропускания, но все же дает приблизительную оценку времени, которое займет пересылка информации при использовании данной конкретной среды/приложения.
Теперь, зная единицы измерения цифровой полосы пропускания, попытайтесь решить следующую задачу.
Задача
Сокращение Гбайт означает гигабайт, один гигабайт примерно равен одному миллиарду байтов. Аналогично, 1 Гбайт/с — это один миллиард байтов в секунду. SONET — это аббревиатура от слов synchronous optical network (синхронная оптическая сеть) и стандарт, описывающий соединение оптоволоконных передающих систем. Название ОС-48 означает сеть с оптической несущей с полосой пропускания 2,488 Гбайт/с, удовлетворяющую стандарту SONET Держа в уме эти определения, определите, что будет быстрее' переслать полностью заполненный гибкий диск по ISDN-каналу или полностью заполненный жесткий диск объемом 10 Гбайт по каналу ОС-48?
Почему так важна полоса пропускания?
1.Прежде всего, надо сказать, что полоса пропускания не бесконечна. Независимо от среды передачи данных, законы физики ограничивают величину полосы пропускания. Например, именно ограничения полосы пропускания (из-за физических свойств телефонных кабелей типа "витая пара", которые проложены во многих домах) определяют