Часть 1
Классификация компьютерных сетей по территориальному признаку.
Методы доступа среде передачи.
Обзор технологии Ethernet.
Классификация компьютерных сетей по территориальному признаку
По территориальному признаку принято различать глобальные (или региональные) сети WAN (Wide Area Networks), муниципальные сети MAN (городские транспортные сети, Metropolitan Area Networks) и локальные сети LAN (Local Area Networks).
LAN
Локальными сетями называют частные сети, которые размещаются, как правило, в одном здании или на территории организации площадью до 1-2 кв.км. Локальная сеть используется для объединения компьютеров в офисах компании или организации и предоставления им совместного доступа к ресурсам сети: базам данных, принтерам, сканерам и пр., создания коммуникационной среды для работников компании. При организации локальных сетей используются кабельные системы на базе незащищенной витой пары UTP (чаще всего) и оптоволокна, а также беспроводные системы связи. Типичные скорости передачи – от 10 Мбит/с до 10 Гбит/с. Блок данных, передаваемый между сетевыми устройствами в локальной сети, называется кадр. Физическая топология сети – звезда и иерархическая звезда. В центре звезды находится концентратор (хаб, hub), коммутатор или маршрутизатор.
Появление локальных сетей связано с появлением на рынке недорогих персональных компьютеров в 80-е годы. Первоначально в 80-е годы локальные сети не содержали коммутаторы, строились на базе одного общего канала связи для всех устройств сети и использовали технологию передачи, которая называется «широкое вещание» (одно устройство передает кадр, все остальные устройства сети принимают этот кадр). Такой канал получил название разделяемой среды передачи (shared media). При использовании разделяемой среды доступ к среде передачи в каждый момент времени может получить только один компьютер сети (методы доступа к среде передачи). Захватив среду передачи, компьютер передает кадр. Широковещательные LAN использовали две логические топологии: общая шина (технология Ethernet) и кольцо (технология Token Ring). Физическая топология - звезда.
В состав кадра входит пакет с данными и служебная информация, которая размещается в начале и в конце кадра. В заголовке кадра имеется поле адреса, где указано, какой машине сети кадр предназначен и кто - отправитель. Кадры в локальной сети пересылаются в соответствии с физическими адресами, прописанными в памяти сетевых адаптеров компьютеров (МАС-адреса). Формат кадра Ethernet рассматривается ниже.
В современных локальных сетях используются коммутаторы, рабочие станции сети подключаются к коммутаторам индивидуальными линиями связи, поддерживается дуплексная и полудуплексная передача, физическая топология сети – «звезда» и «иерархическая звезда». Абсолютное большинство сетей (95%) использует технологию Ethernet.
Доступ пользователей локальной сети к ресурсам других сетей – глобальных, муниципальных, корпоративных – осуществляется через специальные сетевые устройства маршрутизаторы.
WAN
Хронологически первыми на территории США появились глобальные сети, которые представляли собой сеть удаленных терминалов, подключаемых к ЭВМ по каналам телефонной сети общего пользования PSTN.
Сеть WAN охватывает значительную географическую область (регион страну, континенты) и может объединять большое количество пользователей.
Сеть может быть корпоративной (то есть разрешает доступ ограниченному числу пользователей) или общедоступной (Интернет). Глобальные сети являются гетерогенными, то есть включают в себя самое разнообразное аппаратное и программное обеспечение.
Скорость передачи данных по каналам глобальной сети сильно различается на разных участках и может составлять от единиц Мбит/с до десятков Гбит/с. Топология сети обычно нерегулярная.
Сеть Интернет изначально строилась, как сеть, объединяющая большое количество различных существующих систем. В структуре сети вначале выделяли магистральную сеть (core backbone network). Сети, присоединяемые к магистрали, рассматривались как автономные системы (AS, autonomous systems). Магистральная сеть и каждая из автономных систем имеют свое собственное административное управление и собственные правила пересылки трафика (протоколы маршрутизации). Автономная система может быть разделена на несколько областей, куда могут входить как отдельные ЭВМ, так и целые сети. Маршрутизаторы, соединяющие подсети внутри автономной системы, называются внутренними шлюзами. Маршрутизаторы, с помощью которых автономные системы присоединяются к магистрали сети, называются внешними шлюзами.
В соответствии с традиционной терминологией, пришедшей из США, мы называем компьютеры пользователей хостами (host). Хост обычно является собственностью клиента.
MAN
Муниципальные сети (или сети масштаба крупного города, городские транспортные сети) занимают промежуточное положение между WAN и LAN.
Основным назначением городской сети является объединение трафика большого числа клиентов и выдача/прием трафика в сеть WAN, обеспечение связи между локальными сетями на территории города, а также обеспечение доступа к локальным информационным ресурсам.
Под городской сетью понимают узлы маршрутизации, узлы доступа в сеть и каналы связи между ними. От узла доступа в сторону клиента начинается участок последней мили. Совокупность абонентских линий SL (subscriber lines) последней мили, узлов доступа AN (Access Nodes) и городской транспортной сети MAN составляет сеть доступа – Access network.
Физическую основу современной городской сети составляют высокоскоростные волоконно-оптические линии связи. Скорость передачи в ядре сети достигает 10 Гбит/с. В диаметре такая сеть может быть от 5 до 50 км. В качестве технологии в сети MAN используются PDH/SDH, ATM, MetroEthernet (E-MAN). Последняя технология является наиболее перспективной.
Если распределительная сеть последней мили строится на базе симметричных кабелей ГТС, то для доступа используются технологии xDSL (Digital Subscriber Line, цифровая абонентская линия).
Если на участке последней мили проложено оптоволокно, то могут использоваться технологии FTTH (Fiber to the Home) или FTTU (Fiber to the User). В этом случае обеспечивается доступ в сеть передачи данных на скорости 100Мбит/с и выше.
Если используются коаксиальные кабели сети кабельного телевидения, сеть доступа строится на базе гибридной волоконно-коаксиальной технологии HFC