ГЛАВА 2 Общие принципы построения сетей

Когда вы приступаете к изучению конкретных технологий для сетей LAN, WAN и MAN, таких как Ether­net, IP или ATM, то очень скоро начинаете понимать, что у этих технологий есть много общего. При этом они не являются тождественными, в каждой технологии и протоколе есть свои особенности, так что нельзя механически перенести знания из одной технологии в другую.

Изучение общих принципов построения компьютерных сетей поможет вам в дальнейшем быстрее «разбираться» с любой конкретной сетевой технологией. Однако известное высказывание «Знание нескольких принципов освобождает от запоминания множества фактов» не стоит воспринимать буквально — хороший специалист, конечно же, должен знать множество деталей и фактов. Знание принципов позволяет систематизировать эти частные сведения, связать их друг с другом в стройную систему и тем самым использовать более осознано и эффективно. Конечно, изучение принципов перед изучением конкретных технологий — задача непростая, особенно для читателей с практиче­ским складом ума. Кроме того, всегда есть опасность неверного понимания какого-нибудь общего утверждения без проверки его в практической реализации. Поэтому мы просим читателей поверить нам пока на слово, что игра стоит свеч, а также последовать нашему совету: в ходе изучения материа­ла последующих глав книги время от времени мысленно возвращайтесь к теоретическим вопросам и проверяйте себя, так ли вы понимали те или иные механизмы, когда изучали их впервые.

В этой главе мы рассмотрим такие фундаментальные понятия сетевых технологий, как коммутация и маршрутизация, мультиплексирование и разделение передающей среды. Мы познакомимся также с общими подходами, применяющимися при адресации узлов сети и выборе топологии.

Простейшая сеть из двух компьютеров

Совместное использование ресурсов

Исторически главной целью объединения компьютеров в сеть было разделение ресурсов: пользователи компьютеров, подключенных к сети, или приложения, выполняемые на этих компьютерах, получают возможность автоматического доступа к разнообразным ресурсам остальных компьютеров сети, к числу которых относятся:

§ периферийные устройства, такие как диски, принтеры, плоттеры, сканеры и др.;

§ данные, хранящиеся в оперативной памяти или на внешних запоминающих устрой­ствах;

§ вычислительная мощность (за счет удаленного запуска «своих» программ на «чужих» компьютерах).

Чтобы обеспечить пользователей разных компьютеров возможностью совместного ис­пользования ресурсов сети, компьютеры необходимо оснастить некими дополнительными сетевыми средствами.

Рассмотрим простейшую сеть, состоящую из двух компьютеров, к одному из которых подключен принтер (рис. 2.1). Какие дополнительные средства должны быть предусмо­трены в обоих компьютерах, чтобы с принтером мог работать не только пользователь компьютера В, к которому этот принтер непосредственно подключен, но и пользователь компьютера A?

Рис. 2.1. Простейшая сеть

 

Сетевые интерфейсы

Для связи устройств в них, прежде всего, должны быть предусмотрены внешние^[1] интер­фейсы.

Интерфейс — в широком смысле — формально определенная логическая и/или физическая граница между взаимодействующими независимыми объектами. Интерфейс задает параметры, процедуры и характеристики взаимодействия объектов.

Разделяют физический и логический интерфейсы.

§ Физический интерфейс (называемый также портом) — определяется набором элек­трических связей и характеристиками сигналов. Обычно он представляет собой разъем с набором контактов, каждый из которых имеет определенное назначение, например, это может быть группа контактов для передачи данных, контакт синхронизации данных и т. п. Пара разъемов соединяется кабелем, состоящим из набора проводов, каждый из которых соединяет соответствующие контакты. В таких случаях говорят о создании линии, или канала, связи между двумя устройствами.

§ Логический интерфейс (называемый также протоколом) — это набор информацион­ных сообщений определенного формата, которыми обмениваются два устройства или две программы, а также набор правил, определяющих логику обмена этими сообще­ниями.

На рис. 2.2 мы видим интерфейсы двух типов: компьютер—компьютер и компьютер—периферийное устройство.

Рис. 2.2. Совместное использование принтера в компьютерной сети

 

§ Интерфейс компьютер—компьютер позволяет двум компьютерам обмениваться ин­формацией. С каждой стороны он реализуется парой:

o аппаратным модулем, называемым сетевым адаптером, или сетевой интерфейсной картой (Network Interface Card, NIC);

o драйвером сетевой интерфейсной карты — специальной программой, управляющей работой сетевой интерфейсной карты.

§ Интерфейс компьютер—периферийное устройство (в данном случае интерфейс компьютер—принтер) позволяет компьютеру управлять работой периферийного устройства (ПУ). Этот интерфейс реализуется:

o со стороны компьютера — интерфейсной картой и драйвером ПУ (принтера), по­добным сетевой интерфейсной карте и ее драйверу;

o со стороны ПУ — контроллером ПУ (принтера), обычно представляющий собой аппаратное устройство^[2], принимающее от компьютера как данные, например байты информации, которую нужно распечатать на бумаге, так и команды, которые он от­рабатывает, управляя электромеханическими частями периферийного устройства, например выталкивая лист бумаги из принтера или перемещая магнитную головку диска.