Загальна характеристика автоматизованих систем управління проектами

Об’єднання  мереж протоколами мереженого рівня

Создание сложной, структурированной сети, интегрирующей  различные базовые технологии, может  осуществляться и средствами канального уровня: для этого могут быть использованы некоторые типы мостов и коммутаторов. Мост или коммутатор разделяет сеть на сегменты, локализуя трафик внутри сегмента, что делает линии связи  разделяемыми преимущественно между  станциями данного сегмента. Тем  самым сеть распадается на отдельные  подсети, из которых могут быть построены  составные сети достаточно крупных  размеров.

Однако построение сложных сетей только на основе повторителей, мостов и коммутаторов имеет существенные ограничения и недостатки.

Во-первых, в топологии  получившейся сети должны отсутствовать  петли.

Во-вторых, логические сегменты сети, расположенные между  мостами или коммутаторами, слабо  изолированы друг от друга, а именно не защищены от так называемых широковещательных  штормов.

В-третьих, в сетях, построенных на основе мостов и коммутаторов, достаточно сложно решается задача управления трафиком на основе значения данных, содержащихся в пакете.

В-четвертых, реализация транспортной подсистемы только средствами физического и канального уровней, к которым относятся мосты  и коммутаторы, приводит к недостаточно гибкой, одноуровневой системе адресации: в качестве адреса назначения используется МАС - адрес, жестко связанный с сетевым  адаптером.

Наконец, возможностью трансляции протоколов канального уровня обладают далеко не все типы мостов и коммутаторов, к тому же эти  возможности ограничены. В частности, в объединяемых сетях должны совпадать  максимально допустимые размеры  полей данных в кадрах, так как  мостами и коммутаторами не поддерживается функция фрагментации кадров. Наличие  серьезных ограничений у протоколов канального уровня показывает, что  построение на основе средств этого  уровня больших неоднородных сетей  является весьма проблематичным. Естественное решение в этих случаях - это привлечение  средств более высокого, сетевого уровня.

Основная идея введения сетевого уровня состоит в следующем. Сеть в общем случае рассматривается  как совокупность нескольких сетей  и называется составной сетью  или интерсетью (internetwork или internet). Сети, входящие в составную сеть, называются подсетями (subnet), составляющими сетями или просто сетями.

Подсети соединяются  между собой маршрутизаторами. Компонентами составной сети могут являться как  локальные, так и глобальные сети. Все узлы в пределах одной подсети  взаимодействуют, используя единую для них технологию. Так, в составную сеть, входит несколько сетей разных технологий: локальные сети Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring, FDDI и глобальные сети frame relay, X.25, ISDN. Каждая из этих технологий достаточна для того, чтобы организовать взаимодействие всех узлов в своей подсети, но не способна построить информационную связь между произвольно выбранными узлами, принадлежащими разным подсетям. Такие средства и предоставляет сетевой уровень.

Сетевой уровень  выступает в качестве координатора, организующего работу всех подсетей, лежащих на пути продвижения пакета по составной сети. Для перемещения  данных в пределах подсетей сетевой  уровень обращается к используемым в этих подсетях технологиям.

Хотя многие технологии локальных сетей (Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet и др.) используют одну и ту же систему адресации узлов на основе МАС - адресов, существует немало технологий (X.25, АТМ, frame relay), в которых применяются  другие схемы адресации. Адреса, присвоенные  узлам в соответствии с технологиями подсетей, называют локальными. Чтобы  сетевой уровень мог выполнить  свою задачу, ему необходима собственная  система адресации, не зависящая  от способов адресации узлов в  отдельных подсетях, которая позволила  бы на сетевом уровне универсальным  и однозначным способами идентифицировать любой узел составной сети.

Естественным способом формирования сетевого адреса является уникальная нумерация всех подсетей составной сети и нумерация всех узлов в пределах каждой подсети. Таким образом, сетевой адрес  представляет собой пару: номер сети (подсети) и номер узла.

В качестве номера узла может выступать либо локальный  адрес этого узла (такая схема  принята в стеке IPX/SPX), либо некоторое  число, никак не связанное с локальной  технологией, которое однозначно идентифицирует узел в пределах данной подсети. В  первом случае сетевой адрес становится зависимым от локальных технологий, что ограничивает его применение. Например, сетевые адреса IPX/SPX рассчитаны на работу в составных сетях, объединяющих сети, в которых используются только МАС - адреса или адреса аналогичного формата. Второй подход более универсален, он характерен для стека TCP/IP. И в  том и другом случае каждый узел составной сети имеет наряду со своим  локальным адресом еще один - универсальный  сетевой адрес.

Данные, которые поступают  на сетевой уровень и которые  необходимо передать через составную  сеть, снабжаются заголовком сетевого уровня. Данные вместе с заголовком образуют пакет. Заголовок пакета сетевого уровня имеет унифицированный формат, не зависящий от форматов кадров канального уровня тех сетей, которые могут  входить в объединенную сеть, и  несет наряду с другой служебной  информацией данные о номере сети, которой предназначается этот пакет. Сетевой уровень определяет маршрут  и перемещает пакет между подсетями.

При передаче пакета из одной подсети в другую пакет  сетевого уровня, инкапсулированный  в прибывший канальный кадр первой подсети, освобождается от заголовков этого кадра и окружается заголовками  кадра канального уровня следующей  подсети. Информацией, на основе которой  делается эта замена, являются служебные  поля пакета сетевого уровня. В поле адреса назначения нового кадра указывается  локальный адрес следующего маршрутизатора.

Если проводить  аналогию между взаимодействием  разнородных сетей и перепиской людей из разных стран, то сетевая  информация - это общепринятый индекс страны, добавленный к адресу письма, написанному на одном из сотни  языков земного шара, например на санскрите. И даже если это письмо должно пройти через множество стран, почтовые работники которых не знают санскрита, понятный им индекс страны-адресата подскажет, через какие промежуточные страны лучше передать письмо, чтобы оно кратчайшим путем попало в Индию. А уже там работники местных почтовых отделений смогут прочитать точный адрес, указывающий город, улицу, дом и индивидуума, и доставить письмо адресату, так как адрес написан на языке и в форме, принятой в данной стране.

Основным полем  заголовка сетевого уровня является номер сети-адресата. В рассмотренных  нами ранее протоколах локальных  сетей такого поля в кадрах предусмотрено  не было - предполагалось, что все  узлы принадлежат одной сети. Явная  нумерация сетей позволяет протоколам сетевого уровня составлять точную карту  межсетевых связей и выбирать рациональные маршруты при любой их топологии, в том числе альтернативные маршруты, если они имеются, что не умеют  делать мосты и коммутаторы.

Кроме номера сети заголовок  сетевого уровня должен содержать и  другую информацию, необходимую для  успешного перехода пакета из сети одного типа в сеть другого типа. К такой информации может относиться, например:

номер фрагмента  пакета, необходимый для успешного  проведения операций сборки-разборки фрагментов при соединении сетей  с разными максимальными размерами  пакетов;

время жизни пакета, указывающее, как долго он путешествует по интерсети, это время может  использоваться для уничтожения  «заблудившихся» пакетов;

качество услуги - критерий выбора маршрута при межсетевых передачах - например, узел-отправитель  может потребовать передать пакет  с максимальной надежностью, возможно, в ущерб времени доставки.

Когда две или  более сети организуют совместную транспортную службу, то такой режим взаимодействия обычно называют межсетевым взаимодействием (internetworking).

На основном уровне стека TCP/IP, называемом также транспортным, функционируют протоколы TCP и UDP. Протокол управления передачей TCP решает задачу обеспечения надежной информационной связи между двумя конечными  узлами. Дейтаграммный протокол UDP используется как экономичное средство связи  уровня межсетевого взаимодействия с прикладным уровнем.

Создание сложной, структурированной сети, интегрирующей  различные базовые технологии, может  осуществляться и средствами канального уровня: для этого могут быть использованы некоторые типы мостов и коммутаторов. Мост или коммутатор разделяет сеть на сегменты, локализуя трафик внутри сегмента, что делает линии связи  разделяемыми преимущественно между  станциями данного сегмента. Тем  самым сеть распадается на отдельные  подсети, из которых могут быть построены  составные сети достаточно крупных  размеров. Однако построение сложных  сетей только на основе повторителей, мостов и коммутаторов имеет существенные ограничения и недостатки. Во-первых, в топологии получившейся сети должны отсутствовать петли. Во-вторых, логические сегменты сети, расположенные между  мостами или коммутаторами, слабо  изолированы друг от друга, а именно не защищены от так называемых широковещательных  штормов. В-третьих, в сетях, построенных  на основе мостов и коммутаторов, достаточно сложно решается задача управления трафиком на основе значения данных, содержащихся в пакете. В-четвертых, реализация транспортной подсистемы только средствами физического и канального уровней, к которым относятся мосты и коммутаторы, приводит к недостаточно гибкой, одноуровневой системе адресации: в качестве адреса назначения используется МАС - адрес, жестко связанный с сетевым адаптером. Наконец, возможностью трансляции протоколов канального уровня обладают далеко не все типы мостов и коммутаторов, к тому же эти возможности ограничены. В частности, в объединяемых сетях должны совпадать максимально допустимые размеры полей данных в кадрах, так как мостами и коммутаторами не поддерживается функция фрагментации кадров. Наличие серьезных ограничений у протоколов канального уровня показывает, что построение на основе средств этого уровня больших неоднородных сетей является весьма проблематичным. Естественное решение в этих случаях - это привлечение средств более высокого, сетевого уровня. Основная идея введения сетевого уровня состоит в следующем. Сеть в общем случае рассматривается как совокупность нескольких сетей и называется составной сетью или интерсетью (internetwork или internet). Сети, входящие в составную сеть, называются подсетями (subnet), составляющими сетями или просто сетями. Подсети соединяются между собой маршрутизаторами. Компонентами составной сети могут являться как локальные, так и глобальные сети. Все узлы в пределах одной подсети взаимодействуют, используя единую для них технологию. Так, в составную сеть, входит несколько сетей разных технологий: локальные сети Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring, FDDI и глобальные сети frame relay, X.25, ISDN. Каждая из этих технологий достаточна для того, чтобы организовать взаимодействие всех узлов в своей подсети, но не способна построить информационную связь между произвольно выбранными узлами, принадлежащими разным подсетям. Такие средства и предоставляет сетевой уровень. Сетевой уровень выступает в качестве координатора, организующего работу всех подсетей, лежащих на пути продвижения пакета по составной сети. Для перемещения данных в пределах подсетей сетевой уровень обращается к используемым в этих подсетях технологиям. Хотя многие технологии локальных сетей (Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet и др.) используют одну и ту же систему адресации узлов на основе МАС - адресов, существует немало технологий (X.25, АТМ, frame relay), в которых применяются другие схемы адресации. Адреса, присвоенные узлам в соответствии с технологиями подсетей, называют локальными. Чтобы сетевой уровень мог выполнить свою задачу, ему необходима собственная система адресации, не зависящая от способов адресации узлов в отдельных подсетях, которая позволила бы на сетевом уровне универсальным и однозначным способами идентифицировать любой узел составной сети. Естественным способом формирования сетевого адреса является уникальная нумерация всех подсетей составной сети и нумерация всех узлов в пределах каждой подсети. Таким образом, сетевой адрес представляет собой пару: номер сети (подсети) и номер узла. В качестве номера узла может выступать либо локальный адрес этого узла (такая схема принята в стеке IPX/SPX), либо некоторое число, никак не связанное с локальной технологией, которое однозначно идентифицирует узел в пределах данной подсети. В первом случае сетевой адрес становится зависимым от локальных технологий, что ограничивает его применение. Например, сетевые адреса IPX/SPX рассчитаны на работу в составных сетях, объединяющих сети, в которых используются только МАС - адреса или адреса аналогичного формата. Второй подход более универсален, он характерен для стека TCP/IP. И в том и другом случае каждый узел составной сети имеет наряду со своим локальным адресом еще один - универсальный сетевой адрес. Данные, которые поступают на сетевой уровень и которые необходимо передать через составную сеть, снабжаются заголовком сетевого уровня. Данные вместе с заголовком образуют пакет. Заголовок пакета сетевого уровня имеет унифицированный формат, не зависящий от форматов кадров канального уровня тех сетей, которые могут входить в объединенную сеть, и несет наряду с другой служебной информацией данные о номере сети, которой предназначается этот пакет. Сетевой уровень определяет маршрут и перемещает пакет между подсетями. При передаче пакета из одной подсети в другую пакет сетевого уровня, инкапсулированный в прибывший канальный кадр первой подсети, освобождается от заголовков этого кадра и окружается заголовками кадра канального уровня следующей подсети. Информацией, на основе которой делается эта замена, являются служебные поля пакета сетевого уровня. В поле адреса назначения нового кадра указывается локальный адрес следующего маршрутизатора. Если проводить аналогию между взаимодействием разнородных сетей и перепиской людей из разных стран, то сетевая информация - это общепринятый индекс страны, добавленный к адресу письма, написанному на одном из сотни языков земного шара, например на санскрите. И даже если это письмо должно пройти через множество стран, почтовые работники которых не знают санскрита, понятный им индекс страны-адресата подскажет, через какие промежуточные страны лучше передать письмо, чтобы оно кратчайшим путем попало в Индию. А уже там работники местных почтовых отделений смогут прочитать точный адрес, указывающий город, улицу, дом и индивидуума, и доставить письмо адресату, так как адрес написан на языке и в форме, принятой в данной стране. Основным полем заголовка сетевого уровня является номер сети-адресата. В рассмотренных нами ранее протоколах локальных сетей такого поля в кадрах предусмотрено не было - предполагалось, что все узлы принадлежат одной сети. Явная нумерация сетей позволяет протоколам сетевого уровня составлять точную карту межсетевых связей и выбирать рациональные маршруты при любой их топологии, в том числе альтернативные маршруты, если они имеются, что не умеют делать мосты и коммутаторы. Кроме номера сети заголовок сетевого уровня должен содержать и другую информацию, необходимую для успешного перехода пакета из сети одного типа в сеть другого типа. К такой информации может относиться, например: номер фрагмента пакета, необходимый для успешного проведения операций сборки-разборки фрагментов при соединении сетей с разными максимальными размерами пакетов; время жизни пакета, указывающее, как долго он путешествует по интерсети, это время может использоваться для уничтожения «заблудившихся» пакетов; качество услуги - критерий выбора маршрута при межсетевых передачах - например, узел-отправитель может потребовать передать пакет с максимальной надежностью, возможно, в ущерб времени доставки. Когда две или более сети организуют совместную транспортную службу, то такой режим взаимодействия обычно называют межсетевым взаимодействием (internetworking). На основном уровне стека TCP/IP, называемом также транспортным, функционируют протоколы TCP и UDP. Протокол управления передачей TCP решает задачу обеспечения надежной информационной связи между двумя конечными узлами. Дейтаграммный протокол UDP используется как экономичное средство связи уровня межсетевого взаимодействия с прикладным уровнем. 
 

Мережа Ethernet

У 1980 році фірми DEC, Intel і Xerox спільно розробили й опублікували стандарт Ethernet версії II для мережі побудованої  на основі коаксіального кабелю, який став останньою версією фірмового  стандарту Ethernet. Тому фірмову версію стандарту Ethernet називають стандартом Ethernet DIX чи Ethernet II.

В сетях Ethernet адаптеры непрерывно находятся в состоянии  прослушивания сети. Для передачи данных сервер или рабочая станция  должны дождаться освобождения ЛВС  и только после этого приступить к передаче. Однако не исключено, что  передача может начаться сразу несколькими  узлами сети одновременно, что приведет к коллизии. В случае возникновения  коллизии узлы должны повторить свои сообщения. Повторная передача производится адаптером самостоятельно без вмешательства  процессора компьютера. Время, затрачиваемое  на преодоление коллизии, обычно не превышает одной микросекунды. Передача сообщений в сети Ethernet производится пакетами со скоростью 10 Мбит/с. Естественно, реальная загрузка сети меньше, поскольку  требуется время на подготовку пакетов. Все узлы сети принимают каждое сообщение, но только тот узел, которому оно  адресовано, посылает подтверждение  о приеме. В связи с повышением требований к полосе пропускания  этот стандарт был расширен технологией Fast Ethernet, обеспечивающей скорость передачи 100 Мбит/с. Основными поставщиками оборудования для сетей Ethernet являются фирмы 3COM, DEC, CNET, SMC.

Различают несколько  типов Ethernet, для каждого из которых  имеется своя спецификация. В качестве физической среды для обмена информацией  обычно используются: толстый (thick) коаксиальный кабель, тонкий (thin) коаксиальный кабель (диаметр около 0,5 см) и неэкранированная витая пара (Unshielded Twisted-Pair, UTP). В соответствии со спецификациями IEEE подобные сети Ethernet носят названия 10Base-5, 10Base-2 и 10Base-T. Длина  одного сегмента кабеля 10Base-5 без дополнительного  усиления сигнала может достигать 500, 10Base-2 — 150—180 и 10Base-T — 100 м. Подключение  сетевого адаптера к толстому коаксиальному  кабелю (RG-11) выполняется специальным  многожильным кабелем с разъемом AUX через специальное устройство — трансивер. Спецификации 10Base-2 соответствует  коаксиальный кабель типа RG-58A/U. Для  подключения сетевого адаптера к  тонкому кабелю используются T-образные байонетные разъемы типа BNC. Как и  для толстого кабеля, здесь используется топология «общая шина». На обоих  концах сегмента сети устанавливаются  так называемые терминаторы, которые  согласуют волновое сопротивление  кабеля. Один из терминаторов обязательно  заземляется.

Витая пара — это  два изолированных провода, скрученных между собой. Обычно для Ethernet 10Base-T используется кабель (AWG 24), имеющий две витые  пары — одна на прием и одна на передачу. Для подключения кабеля к сетевому адаптеру используется разъем RJ-45. Обычно для соединения всех устройств  ЛВС используется топология «звезда» — каждый адаптер подключается к  центральному концентратору (хабу). Если хабы могут объединяться друг с другом, то получается «древовидная» структура  сети.