Сетевое взаимодействие и общие принципы его организации.

Сетевое взаимодействие и общие принципы его организации.

Элементы общения

Источник сообщения – кодирование – передатчик – канал – декодер – получатель – сообщение.

При обмене сообщениями по сети исходные сообщения разбиваются на более мелкие блоки – пакеты. Они доставляются независимо друг от друга. Этот процесс – сегментация сообщений.

Преимущества использования сегментации – возможность мультиплексирования, то есть способности сети передавать данные нескольких пользователей по единому каналу связи.

При обмене сообщениями, разделенными на пакеты, сеть автоматически нумерует их. Это необходимо для того, чтобы сообщение было корректно восстановлено на стороне получателя. Такой подход делает возможной передачу пакетов одного сообщения независимо друг от друга.

Организация сети

Организацией сети называется обеспечение взаимосвязи между рабочими станциями, периферийным оборудованием (принтерами, накопителями на жестких дисках, сканерами, приводами CD-ROM) и другими устройствами. При организации сети одной из задач является согласование различных типов компьютеров. Независимо от того, какие устройства используются в сети — Macintosh, IBM-совместимые компьютеры или мэйнфреймы, — все они должны использовать для общения один и тот же язык. Таким языком служит протокол, который является формальным описанием набора правил и соглашений, регламентирующих обмен информацией между устройствами в сети. Например, если группе людей поручают работу над общим проектом, то не имеет значения, кто эти люди по национальности — немцы, французы, итальянцы или американцы, — главное, чтобы они могли понять друг друга, т.е. разговаривали на одном языке. В современном мире такая группа людей, скорее всего, использовала бы английский язык. В сфере компьютерных технологий роль такого языка выполняют протоколы, которые понятны всем устройствам сети.

С чего все начиналось

Первые компьютеры были автономными устройствами. Другими словами, каждый компьютер работал отдельно, независимо от других. Очень скоро стала очевидной низкая эффективность такого подхода. Необходимо было найти решение, которое бы удовлетворяло трем перечисленным ниже требованиям, а именно:

• устраняло дублирование оборудования и ресурсов;

• обеспечивало эффективный обмен данными между устройствами;

• снимало проблему управления сетью.

Было найдено два решения, выполняющих поставленные условия. И это были локальные и глобальные сети.

 

2. Сетевая инфраструктура и требования к ней. Методы коммутации.

4 элемента сети: правила, среда, сообщения, устройства сети.

Компоненты сети: устройство, среда, служба.

Конечные устройства – оборудование, с которым работает пользователь сети (компьютеры, сет. принтеры). Эти устройства называют ХОСТАМИ. Они имеют уникальные адреса. При взаимодействии хостов инициатор этого взаимодействия посылает запрос на соединение тому хосту, которому он хочет передать данные. Конечные устройства служат для организации интерфейса между пользователем и сетью.

Промежуточные устройства – устройства доступа к сети, межсетевые устройства, модемы и коммуикационные сервера, усторойства контроля безопасности.

Межсетевая среда:

1) металличесвие провода внутри кабеля 2) оптоволокно 3) беспроводная передача

Одной из центральных проблем организации передачи данных по физическим каналам является проблема параллельного использования одного и того же канала несколькими парами абонентов. Методы, лежащие в основе ее решения получили название методов коммутации.

В настоящее время существует два основных метода коммутации: коммутация каналов и коммутация пакетов.

Коммутация каналов предполагает, что перед началом передачи данных должна быть выполнена процедура установления соединения, в результате которой образуется составной канал. По окончании сеанса связи соединение разрывается, и канал освобождается. Классическим примером реализации коммутации каналов является телефонная связь, которая подразумевает, что абонент перед началом разговора набирает номер второго абонента, в результате чего последовательное переключение промежуточных коммутаторов позволяет образовать непрерывный канал связи между абонентами. Коммутация каналов удобна для организации линий связи, в которых подразумевается передача потоков данных "постоянной интенсивности", например, таких, как телефонный разговор, в силу чего этот метод оказывается недостаточно гибким при построении компьютерных сетей.

Метод коммутации пакетов основан на разбиении передаваемых по сети данных на небольшие "порции". Каждая такая "порция" передается по сети как единое целое и называется пакетом. Такой метод является очень удобным для параллельного использования физического канала несколькими парами абонентов: канал является занятым только во время прохождения пакета. Временные промежутки между передачей пакетов одним абонентам могут быть использованы другими для отправки собственных пакетов.

Пакет обычно состоит из двух частей – заголовка, содержащего служебные данные, необходимые для управления доставкой пакета, и собственно данных, подлежащих передаче. Порядок обмена пакетами, а также конкретный состав заголовка пакетов определяется сетевым протоколом.

Для именования пакетов различных уровней модели OSI, используются специальные термины. Для канального уровня используется термин "кадр", для сетевого – "пакет", для транспортного – "сегмент", "дейтаграмма", для сессионного и более высоких уровней – "сообщение".

 

SMTP/POP

Сервер электронной почты разделяется на 2 процесса – агент передачи почты (доставки почты от клиента к серверу и между серверами) и агент доставки (реагирует на запросы почтового клиента пользователя) почты (MTA и MDA).

SMTP используется для отправки почты от пользователей к серверам и между серверами для дальнейшей пересылки к получателю. Для приёма почты почтовый клиент должен использовать протоколы POP3 или IMAP.

Чтобы доставить сообщение до адресата, необходимо переслать его почтовому серверу домена, в котором находится адресат. Для этого обычно используется запись типа MX (англ. Mail eXchange — обмен почтой) системы DNS. Если MX запись отсутствует, то для тех же целей может быть использована запись типа A. Некоторые современные реализации SMTP-серверов (например, Exim[1]) для определения сервера, обслуживающего почту в домене адресата, также могут задействовать SRV-запись (RFC 2782).

Широкое распространение SMTP получил в начале 1980-х годов. До него использовался протокол UUCP, который требовал от отправителя знания полного маршрута до получателя и явного указания этого маршрута в адресе

 

 

Назначение сетевых адресов.

Как уже было сказано, IP-адреса могут назначаться администратором сети вручную. Это представляет для администратора утомительную процедуру. Ситуация усложняется еще тем, что многие пользователи не обладают достаточными знаниями для того, чтобы конфигурировать свои компьютеры для работы в интерсети и должны поэтому полагаться на администраторов.

Протокол Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) был разработан для того, чтобы освободить администратора от этих проблем. Основным назначением DHCP является динамическое назначение IP-адресов. Однако, кроме динамического, DHCP может поддерживать и более простые способы ручного и автоматического статического назначения адресов.

В ручной процедуре назначения адресов активное участие принимает администратор, который предоставляет DHCP-серверу информацию о соответствии IP-адресов физическим адресам или другим идентификаторам клиентов. Эти адреса сообщаются клиентам в ответ на их запросы к DHCP-серверу.

При автоматическом статическом способе DHCP-сервер присваивает IP-адрес (и, возможно, другие параметры конфигурации клиента) из пула наличных IP-адресов без вмешательства оператора. Границы пула назначаемых адресов задает администратор при конфигурировании DHCP-сервера. Между идентификатором клиента и его IP-адресом по-прежнему, как и при ручном назначении, существует постоянное соответствие. Оно устанавливается в момент первичного назначения сервером DHCP IP-адреса клиенту. При всех последующих запросах сервер возвращает тот же самый IP-адрес.

При динамическом распределении адресов DHCP-сервер выдает адрес клиенту на ограниченное время, что дает возможность впоследствии повторно использовать IP-адреса другими компьютерами. Динамическое разделение адресов позволяет строить IP-сеть, количество узлов в которой намного превышает количество имеющихся в распоряжении администратора IP-адресов.

DHCP обеспечивает надежный и простой способ конфигурации сети TCP/IP, гарантируя отсутствие конфликтов адресов за счет централизованного управления их распределением. Администратор управляет процессом назначения адресов с помощью параметра "продолжительности аренды" (lease duration), которая определяет, как долго компьютер может использовать назначенный IP-адрес, перед тем как снова запросить его от сервера DHCP в аренду.

Примером работы протокола DHCP может служить ситуация, когда компьютер, являющийся клиентом DHCP, удаляется из подсети. При этом назначенный ему IP-адрес автоматически освобождается. Когда компьютер подключается к другой подсети, то ему автоматически назначается новый адрес. Ни пользователь, ни сетевой администратор не вмешиваются в этот процесс. Это свойство очень важно для мобильных пользователей.

Протокол DHCP использует модель клиент-сервер. Во время старта системы компьютер-клиент DHCP, находящийся в состоянии "инициализация", посылает сообщение discover (исследовать), которое широковещательно распространяется по локальной сети и передается всем DHCP-серверам частной интерсети. Каждый DHCP-сервер, получивший это сообщение, отвечает на него сообщением offer (предложение), которое содержит IP-адрес и конфигурационную информацию.

Компьютер-клиент DHCP переходит в состояние "выбор" и собирает конфигурационные предложения от DHCP-серверов. Затем он выбирает одно из этих предложений, переходит в состояние "запрос" и отправляет сообщение request (запрос) тому DHCP-серверу, чье предложение было выбрано.

Выбранный DHCP-сервер посылает сообщение DHCP-acknowledgment (подтверждение), содержащее тот же IP-адрес, который уже был послан ранее на стадии исследования, а также параметр аренды для этого адреса. Кроме того, DHCP-сервер посылает параметры сетевой конфигурации. После того, как клиент получит это подтверждение, он переходит в состояние "связь", находясь в котором он может принимать участие в работе сети TCP/IP. Компьютеры-клиенты, которые имеют локальные диски, сохраняют полученный адрес для использования при последующих стартах системы. При приближении момента истечения срока аренды адреса компьютер пытается обновить параметры аренды у DHCP-сервера, а если этот IP-адрес не может быть выделен снова, то ему возвращается другой IP-адрес.

Однако использование DHCP несет в себе и некоторые проблемы. Во-первых, это проблема согласования информационной адресной базы в службах DHCP и DNS. Как известно, DNS служит для преобразования символьных имен в IP-адреса. Если IP-адреса будут динамически изменятся сервером DHCP, то эти изменения необходимо также динамически вносить в базу данных сервера DNS. Хотя протокол динамического взаимодействия между службами DNS и DHCP уже реализован некоторыми фирмами (так называемая служба Dynamic DNS), стандарт на него пока не принят.

Во-вторых, нестабильность IP-адресов усложняет процесс управления сетью. Системы управления, основанные на протоколе SNMP, разработаны с расчетом на статичность IP-адресов. Аналогичные проблемы возникают и при конфигурировании фильтров маршрутизаторов, которые оперируют с IP-адресами.

Наконец, централизация процедуры назначения адресов снижает надежность системы: при отказе DHCP-сервера все его клиенты оказываются не в состоянии получить IP-адрес и другую информацию о конфигурации. Последствия такого отказа могут быть уменьшены путем использовании в сети нескольких серверов DHCP, каждый из которых имеет свой пул IP-адресов.

 

 

Сетевое взаимодействие и общие принципы его организации.

Элементы общения

Источник сообщения – кодирование – передатчик – канал – декодер – получатель – сообщение.

При обмене сообщениями по сети исходные сообщения разбиваются на более мелкие блоки – пакеты. Они доставляются независимо друг от друга. Этот процесс – сегментация сообщений.

Преимущества использования сегментации – возможность мультиплексирования, то есть способности сети передавать данные нескольких пользователей по единому каналу связи.

При обмене сообщениями, разделенными на пакеты, сеть автоматически нумерует их. Это необходимо для того, чтобы сообщение было корректно восстановлено на стороне получателя. Такой подход делает возможной передачу пакетов одного сообщения независимо друг от друга.

Организация сети

Организацией сети называется обеспечение взаимосвязи между рабочими станциями, периферийным оборудованием (принтерами, накопителями на жестких дисках, сканерами, приводами CD-ROM) и другими устройствами. При организации сети одной из задач является согласование различных типов компьютеров. Независимо от того, какие устройства используются в сети — Macintosh, IBM-совместимые компьютеры или мэйнфреймы, — все они должны использовать для общения один и тот же язык. Таким языком служит протокол, который является формальным описанием набора правил и соглашений, регламентирующих обмен информацией между устройствами в сети. Например, если группе людей поручают работу над общим проектом, то не имеет значения, кто эти люди по национальности — немцы, французы, итальянцы или американцы, — главное, чтобы они могли понять друг друга, т.е. разговаривали на одном языке. В современном мире такая группа людей, скорее всего, использовала бы английский язык. В сфере компьютерных технологий роль такого языка выполняют протоколы, которые понятны всем устройствам сети.

С чего все начиналось

Первые компьютеры были автономными устройствами. Другими словами, каждый компьютер работал отдельно, независимо от других. Очень скоро стала очевидной низкая эффективность такого подхода. Необходимо было найти решение, которое бы удовлетворяло трем перечисленным ниже требованиям, а именно:

• устраняло дублирование оборудования и ресурсов;

• обеспечивало эффективный обмен данными между устройствами;

• снимало проблему управления сетью.

Было найдено два решения, выполняющих поставленные условия. И это были локальные и глобальные сети.

 

2. Сетевая инфраструктура и требования к ней. Методы коммутации.

4 элемента сети: правила, среда, сообщения, устройства сети.

Компоненты сети: устройство, среда, служба.

Конечные устройства – оборудование, с которым работает пользователь сети (компьютеры, сет. принтеры). Эти устройства называют ХОСТАМИ. Они имеют уникальные адреса. При взаимодействии хостов инициатор этого взаимодействия посылает запрос на соединение тому хосту, которому он хочет передать данные. Конечные устройства служат для организации интерфейса между пользователем и сетью.

Промежуточные устройства – устройства доступа к сети, межсетевые устройства, модемы и коммуикационные сервера, усторойства контроля безопасности.

Межсетевая среда:

1) металличесвие провода внутри кабеля 2) оптоволокно 3) беспроводная передача

Одной из центральных проблем организации передачи данных по физическим каналам является проблема параллельного использования одного и того же канала несколькими парами абонентов. Методы, лежащие в основе ее решения получили название методов коммутации.

В настоящее время существует два основных метода коммутации: коммутация каналов и коммутация пакетов.

Коммутация каналов предполагает, что перед началом передачи данных должна быть выполнена процедура установления соединения, в результате которой образуется составной канал. По окончании сеанса связи соединение разрывается, и канал освобождается. Классическим примером реализации коммутации каналов является телефонная связь, которая подразумевает, что абонент перед началом разговора набирает номер второго абонента, в результате чего последовательное переключение промежуточных коммутаторов позволяет образовать непрерывный канал связи между абонентами. Коммутация каналов удобна для организации линий связи, в которых подразумевается передача потоков данных "постоянной интенсивности", например, таких, как телефонный разговор, в силу чего этот метод оказывается недостаточно гибким при построении компьютерных сетей.

Метод коммутации пакетов основан на разбиении передаваемых по сети данных на небольшие "порции". Каждая такая "порция" передается по сети как единое целое и называется пакетом. Такой метод является очень удобным для параллельного использования физического канала несколькими парами абонентов: канал является занятым только во время прохождения пакета. Временные промежутки между передачей пакетов одним абонентам могут быть использованы другими для отправки собственных пакетов.

Пакет обычно состоит из двух частей – заголовка, содержащего служебные данные, необходимые для управления доставкой пакета, и собственно данных, подлежащих передаче. Порядок обмена пакетами, а также конкретный состав заголовка пакетов определяется сетевым протоколом.

Для именования пакетов различных уровней модели OSI, используются специальные термины. Для канального уровня используется термин "кадр", для сетевого – "пакет", для транспортного – "сегмент", "дейтаграмма", для сессионного и более высоких уровней – "сообщение".