Локализация трафика в сетях.

Трафик в сети – это объем данных, передаваемых в сети, может считаться общим объемом (за месяц) или ежесекундно, для определения скорости. Трафик в сети складывается случайном образом, но в нем так же отражаются некоторые закономерности, закономерности возникают вследствие того, что пользователи, работающие над одной задачей чаще всего обращаются с вопросами друг к другу или к общему северу, и только изредка появляется необходимость доступа к ресурсам других отделов или организаций. Поэтому чаще всего структура сети соответствует структуре информационных потоков. И компьютеры в зависимости от сетевого трафика разделяются на группы. Для разделения сети на сегменты используются мосты и коммутаторы.

Данное устройство экранирует локальный трафик внутри сегмента и не передают кадры данных, которые предназначены для локальной сети за пределы сегмента.

В результате использования мостов и коммутаторов сеть распадается на отдельные подсети. Это позволяет более рационально подбирать пропускную способность, учитывая интенсивность трафика и активность обмена данными между группами.

Локализация трафика имеет существенные ограничения:

Логические сегменты сети, расположенные между мостами недостаточно изолированы друг от друга, т.к. они не защищены от широковещательных штормов, это означает что если станция посылает широковещательное сообщение. Передается всем станциям, всех сегментов сети. Защита осуществляется в этом случае путем ограничения количества широковещательных запросов, которое запрещается генерировать каждому узлу.

Использовать механизмы виртуальных сегментов, это приводит к полной локализации трафика, т.е. широковещательные кадры не передаются за пределы сети. Компьютеры, принадлежащие разным сегментам сети, не образуют единой сети. Для того чтобы избавиться от этих ограничений разработчики сетевых технологий перевели решение данной задачи на другой уровень, на сетевой.

Современные вычислительные сети строятся с помощью различных технологий, в результате возникает сложная задача объединения разнородных сетей. На сетевом уровне образуется единая транспортная система, объединяющая несколько транспортных сетей, с различными принципами передачи информации между конечными узлами.

Сложная сеть может также создаваться с помощью коммутаторов, средствами канального уровня, но не всегда, т.к. канальные протоколы не поддерживают фрагментацию пакетов, в этом случае передача информации возможна только в сетях древовидного типа и только между парами соседних узлов. В случае если имеются петли сети – пути резервного обхода, то в этом случае повышается надежность сети, может улучшаться балансировка, но в этом случае возможны сбои по передачи информации, поэтому на сетевом уровне появилась возможность передавать данные между любыми, произвольно связанными узлами сети. На сетевом уровне используются другие устройства, которые называются маршрутизаторами. К каждому маршрутизатору подключается обычно минимум две сети, и в сложных составных сетях выбор маршрута прохождения сигнала определяется маршрутизатором и конечном узлом. Маршрут прохождения сигнала представляет собой последовательность маршрутизаторов, через которую должен пройти пакет. И таких маршрутов в маршрутизаторе может храниться несколько. При чем как выбирать путь решает сам маршрутизатор.

 

Протоколы передачи данных

Для того чтобы передать информацию о текущей конфигурации сетей, маршрутизаторы обмениваются маршрутной информацией по специальному протоколу. Протоколы называются протоколами обмена маршрутной информации. Пакет протокола с маршрутной информацией помещается в поле данных пакетов сетевого уровня и решает задачу доставки кадров адресату через разнородную сетевую среду. С помощью этих протоколов маршрутизатор составляет карту сети определенной степени подробности и принимает решения о том какому следующему маршрутизатору следует передать пакет для образования рационального пути. Дополнительно к этим протоколам на сетевом уровне работают также протоколы отражающие адрес узла, используемого на сетевом уровне в локальный адрес сети. Это протоколы разрешения адресов (ARP).

 

Адресация в сетях. В настоящее время в основном используются протоколы типа TCP/IP сети. В компьютерной сети с TCP/IP адрес может быть трех типов:

1) Локальный адрес узла – MAC-адрес.

2) IP состоит из 4 байт, записывается через точку в 10-чном формате. Этот адрес используется на сетевом уровне, назначается администратором сети во время конфигурирования компьютера. Первая часть – номер сети, вторая – номер узла в сети. Номер сети выбирается или произвольно если это локальная сеть, либо назначается подразделением сети интернет – NIC. Провайдеры услуг интернет получают диапазоны адресов у подразделений NIC, а затем распределяют их между своими абонентами. Номер узла назначается независимо от номера сети и независимо от локального адреса узла. Деление адреса между номером сети и номером узла произвольно, в узел может входить несколько сетей и соответственно может иметь несколько IP-адресов. IP-адрес характеризует одно сетевое соединение. MAC-адрес характеризует устройство.

3) Символьный идентификатор – DNS-имя.

 

 

IP: какая часть относится к номеру сети а какая к номеру узла, определяется значением первых битов двоичного адреса.

1) Адрес начинается с 0 – сеть класса А. Номер сети занимает 1 байт, а 3 байта – номер узла в сети. Сетей класса А может существовать 126 – во всем мире. Номер 0 не используется, 127 – используется для спец. целей.

2) Если первые два бита адреса – сеть класса B. Под сеть отводится 2 байта, адрес узла 2 байта. Количество узлов от 2⁸ до 2¹⁶

3) Если сеть начинается с комбинации 110 – то это сеть класса С. Адрес сети 3 байта, адрес узла – оставшиеся. Количество узлов – 2⁸.

4) Последовательность 1110 - класс D, это адрес групповой рассылки. Если в адресе отправителя указан класс D, то это означает что пакет с данным адресом должны получить все узлы с указанным адресом в одной сети.

Спец. Адреса:

1) Состоит только из 0, обозначает адрес узла сгенерировавшего пакет.

2) Если в номере сети стоят только 0, это означает, что узел принадлежит той же сети, что и узел который отправил пакет.

3) Все разряды равны 1, то пакет с таким адресом рассылается всем узлам, находящимся в той же сети, что и источник. Это ограниченное широковещательное сообщение.

4) Если в поле адреса узла стоят все 1, то пакет с этим адресом рассылается всем узлам сети с заданным номером. Широковещательное сообщение.

5) 127.0.0.1 – данный адрес используется для организации обратной связи при тестировании работы ПО без реальной отправки пакетов по сети.

Узлы в сети сами идентифицируют себя и самостоятельно определяют к какой из групп адресов они относятся.

Широковещательный ip-адрес имеет пределы распространения в сети, ограничения накладываются либо сетью к которой принадлежит узел или сетью, номер которой указан в адресе назначения.

Соответственно если широковещательный запрос присылается на маршрутизатор, то происходит локализация широковещательного шторма, одной из частей сети, такой запрос будет направлен только к одной сети.