Тема 2. Концепции межсетевого взаимодействия n Сети с коммутацией пакетов и каналов n Структуризация сетей на основе мостов и коммутаторов n Понятие "internetworking"

Конечные узлы Коммутаторы Среда, разделяемая между коммутаторами Коммуникационная сеть Принцип коммутации

Задачи коммутации Адресация – локальные, глобальные и иерархические адреса Метод коммутации – каналов или пакетов Метод мультиплексирования информации в общем канале – FDM, TDM, DWDM

Конечные узлы Составной канал Среда, разделяемая между коммутаторами Коммутация каналов

Данные нарезаются порциями – пакетами, каждый из которых обрабатывается коммутаторами независимо Не требуется предварительной процедуры установления соединения Каждый пакет содержит адрес назначения и адрес отправителя

Сравнение методов коммутации каналов и пакетов Коммутация каналовКоммутация пакетов Гарантированная пропускная способность (полоса) для взаимодействующих абонентов Пропускная способность сети для абонентов неизвестна, задержки передачи носят случайный характер Сеть может отказать абоненту в установлении соединения Сеть всегда готова принять данные от абонента Трафик реального времени передается без задержек Ресурсы сети используются эффективно при передаче пульсирующего трафика Адрес используется только на этапе установления соединения Адрес передается с каждым пакетом

Области применимости методов коммутации Коммутация каналов применяется для передачи трафика с постоянной скоростью и чувствительного к задержкам. Пример: речь Недостатки - в случае временного не использования канала абонентами его пропускную способность нельзя отдать другим абонентам – отсутствует адресная информация в потоке данных Коммутация пакетов применяется для передачи пульсирующего трафика с переменной скоростью и не чувствительного к задержкам. Пример: передача текстовых документов, просмотр Web-страниц Недостатки - нет гарантий пропускной способности, переменные задержки – сложно передавать потоковый трафик реального времени – речь, видео

Структуризация сетей

Маршрутизаторы свободны от ограничений мостов и коммутаторов: Более надежно изолируют части сети – ограничивают широковещательные сообщения Позволяют контролировать трафик Способны объединять подсети различных технологий Нет ограничений на топологию составной сети

Проблемы структуризации сетей компьютеры сетевые адаптеры кабели однородность типовая топология (кольцо, ОШ) плохо масштабируются хорошо отлажены на длину линий связи ( 185 м тонкий Ethernet) на количество станций (30 для сегмента Ethernet) на наличие резервных связей на интенсивность трафика Элементы простых структур (Ethernet, Token Ring) Свойства простых структур: Ограничения:

Сложные структуры снимают ограничения, но требуют дополнительного оборудования: повторители концентраторы мосты маршрутизаторы шлюзы

FED CBА Физическое кольцо и логическое кольцо а) б) C BА F E D Физическая общая шина, а логическое кольцо Логическая и физическая структура сети

Терминатор Повторитель 185 м Средства физической структуризации Повторитель (repeater) - улучшает сигнал, позволяет увеличить расстояние между станциями

Концентратор (hub, concentrator)- многопортовый повторитель, повторяет сигнал, улучшая его, на всех остальных портах, либо на следующем порту Концентратор Ethernet

Концентратор Token Ring

Внешний вид концентратора

В результате физической структуризации логическая структура не изменилась

Структура информационных потоков не изменилась

Средства логической структуризации Мост (bridge, switch) изолирует трафик одной части сети от другой, анализирует адрес пакета и передает его на соответствующий порт

Концентратор Отдел 1 Концентратор Отдел 2 Мост Концентратор Отдел 3 Концентратор Рабочая группа В Рабочая группа А A B

Коммутатор (switch) Функционально подобен мосту, но обрабатывает кадры в параллельном режиме работает со скоростью провода

Маршрутизато р 3 Маршрутизатор 1 Маршрутизато р 2 Отдел 1 Отдел 2 Концентратор Отдел 3 Концентратор А В Маршрутизатор (router) Допустимы резервные связи Сегмент Ethernet Допустимы разные технологии PPP Сеть ATM Сеть Token Ring

Передняя панель маршрутизатора Cisco 7206

Сеть как открытая система Универсальный прием - декомпозиция задачи Разбиение задачи на подзадачи - модули Четкое определение функций каждого модуля и интерфейсов между ними Результат - ясность структуры и простота модификации системы на уровне модулей

Многоуровневый подход - создание иерархии задач Уровень 3 Уровень 2 Уровень 1 Интерфейс Интерфейс 1 - 2

Многоуровневая модель файловой системы

Для доклада Протокол взаимодействия директоров Протокол взаимодействия секретарей Интерфейс директора с секретарем Предприятие А Интерфейс директора с секретарем Предприятие В Две взаимодействующие системы

Модель взаимодействия открытых систем ISO/OSI Прикладной Представительный Сеансовый Транспортный Сетевой Канальный Физический Прикладной Представительный Сеансовый Транспортный Сетевой Канальный Физический Протоколы Интерфейсы Система 2 Прикладные процессы Система 1 Прикладные процессы Модель ISO/OSI определяет только функции и названия уровней

Функции уровней модели OSI Физический уровень передача битов по физическим каналам формирование электрических сигналов кодирование информации синхронизация модуляция Реализуется аппаратно

Канальный уровень надежная доставка пакета между двумя соседними станциями в сети с произвольной топологией, либо между любыми станциями в сети с типовой топологией проверка доступности разделяемой среды группирование данных в пакеты подсчет и проверка контрольной суммы Реализуется программно-аппаратно

А Маршрутизаторы Сеть 1 Сеть 4 Сеть 2 В Сеть 3 А В Сетевой уровень - доставка пакета между любыми двумя узлами сети с произвольной топологией либо между любыми двумя сетями в составной сети Сеть - совокупность компьютеров, использующих для обмена данными единую сетевую технологию Маршрут - последовательность прохождения пакетом маршрутизаторов в составной сети

Транспортный уровень обеспечение доставки информации с требуемым качеством между любыми узлами сети разбивка сообщения сеансового уровня на пакеты, нумерация их буферизация принимаемых пакетов упорядочивание прибывающих пакетов адресация прикладных процессов управление потоком

Сеансовый уровень - управление диалогом объектов прикладного уровня установление способа обмена сообщениями (дуплексный или полудуплексный) синхронизация обмена сообщениями организация контрольных точек диалога

Уровень представления - согласовывает представление (синтаксис) данных при взаимодействии двух прикладных процессов преобразование данных из внешнего формата во внутренний шифровка и расшифровка данных

Прикладной уровень - набор всех сетевых сервисов, которые предоставляет система конечному пользователю идентификация, проверка прав доступа пользователя принт- и файл-сервис, почта, удаленный доступ...

Физический Шлюз Маршрутизатор Мост/коммутатор/сетевой адаптер Повторитель Канальный Сетевой Транспортный Сеансовый Представительный Прикладной Уровни, на которых работают коммуникационные устройства Физические сегменты Логические сегменты Сети (подсети) Интерсети