Компьютерные сети. Конспект лекций часть 12

50. Глобальные связи на основе выделенных линий.
Выделенный канал - это канал с фиксированной полосой пропускания или фиксированной пропускной способностью, постоянно соединяющий двух абонентов. Абонентами могут быть как отдельные устройства (компьютеры или терминалы), так и целые сети.
Выделенные каналы обычно арендуются у компаний - операторов территориальных сетей, хотя крупные корпорации могут прокладывать свои собственные выделенные каналы.
Выделенные каналы делятся на аналоговые и цифровые в зависимости от того, какого типа коммутационная аппаратура применена для постоянной коммутации абонентов - FDM или TDM. На аналоговых выделенных линиях для аппаратуры передачи данных физический и канальный протоколы жестко не определены. Отсутствие физического протокола приводит к тому, что пропускная способность аналоговых каналов зависит от пропускной способности модемов, которые использует пользователь канала. Модем собственно и устанавливает нужный ему протокол физического уровня для канала.
На цифровых выделенных линиях протокол физического уровня зафиксирован - он задан стандартом G.703.
На канальном уровне аналоговых и цифровых выделенных каналов обычно используется один из протоколов семейства HDLC или же более поздний протокол РРР, построенный на основе HDLC для связи многопротокольных сетей.
Выделенные линии могут быть разделены на две группы по другому признаку -наличию промежуточной аппаратуры коммутации и усиления или ее отсутствию.
Первую группу составляют так называемые нагруженные линии, проходящие через оборудование частотного уплотнения (FDM-коммутаторы и мультиплексоры), расположенное, например, на АТС. Телефонные компании обычно предоставляют в аренду два типа выделенных каналов: канал тональной частоты с полосой пропускания 3,1 кГц и широкополосный канал с полосой 48 кГц, который представляет собой базовую группу из 12 каналов тональной частоты. Широкополосный канал имеет границы полосы пропускания от 60 до 108 кГц. Так как широкополосный канал используется для связи АТС между собой, то получение его в аренду более проблематично, чем канала тональной частоты.
Выделенные нагруженные каналы также классифицируются на категории в зависимости от их качества. От категории качества зависит и арендная месячная плата за канал.
Вторая группа выделенных линий - это ненагруженные физические проводные линии. Они могут кроссироваться, но при этом не проходят через аппаратуру частотного уплотнения. Часто такие линии используются для связи между близко стоящими зданиями.
Цифровые выделенные линии образуются путем постоянной коммутации в первичных сетях, построенных на базе коммутационной аппаратуры, работающей на принципах разделения канала во времени - TDM, описанного в главе 2. Существуют два поколения технологий цифровых первичных сетей - технология плезиохронной ("плезио" означает "почти", то есть почти синхронной) цифровой иерархии (Plesiochronic Digital Hierarchy, PDH) и более поздняя технология - синхронная цифровая иерархия (Synchronous Digital Hierarchy, SDH). В Америке технологии SDH соответствует стандарт SONET.
51. Глобальные сети с коммутацией пакетов.
Однако для глобальных сетей с коммутацией пакетов, таких как Х.25, frame relay или АТМ, характерна оригинальная техника маршрутизации пакетов. Эта техника основана на понятии "виртуальный канал" и обеспечивает эффективную передачу долговременных устойчивых потоков данных.
Техника виртуальных каналов, используемая во всех территориальных сетях с коммутацией пакетов, кроме TCP/IP, состоит в следующем.
Прежде чем пакет будет передан через сеть, необходимо установить виртуальное соединение между абонентами сети - терминалами, маршрутизаторами или компьютерами. Существуют два типа виртуальных соединений - коммутируемый виртуальный канал (Switched Virtual Circuit, SVC) и постоянный виртуальный канал (Permanent Virtual Circuit, PVC). При создании коммутируемого виртуального канала коммутаторы сети настраиваются на передачу пакетов динамически, по запросу абонента, а создание постоянного виртуального канала происходит заранее, причем коммутаторы настраиваются вручную администратором сети, возможно, с привлечением централизованной системы управления сетью.
Смысл создания виртуального канала состоит в том, что маршрутизация пакетов между коммутаторами сети на основании таблиц маршрутизации происходит только один раз - при создании виртуального канала (имеется в виду создание коммутируемого виртуального канала, поскольку создание постоянного виртуального канала осуществляется вручную и не требует передачи пакетов по сети). После создания виртуального канала передача пакетов коммутаторами происходит на основании так называемых номеров или идентификаторов виртуальных каналов (Virtual Channel Identifier, VCI). Каждому виртуальному каналу присваивается значение VCI на этапе создания виртуального канала, причем это значение имеет не глобальный характер, как адрес абонента, а локальный - каждый коммутатор самостоятельно нумерует новый виртуальный канал. Кроме нумерации виртуального канала, каждый коммутатор при создании этого канала автоматически настраивает так называемые таблицы коммутации портов - эти таблицы описывают, на какой порт нужно передать пришедший пакет, если он имеет определенный номер VCI. Так что после прокладки виртуального канала через сеть коммутаторы больше не используют для пакетов этого соединения таблицу маршрутизации, а продвигают пакеты на основании номеров VCI небольшой разрядности. Сами таблицы коммутации портов также включают обычно меньше записей, чем таблицы маршрутизации, так как хранят данные только о действующих на данный момент соединениях, проходящих через данный порт.
Работа сети по маршрутизации пакетов ускоряется за счет двух факторов. Первый состоит в том, что решение о продвижении пакета принимается быстрее из-за меньшего размера таблицы коммутации. Вторым фактором является уменьшение доли служебной информации в пакетах. Адреса конечных узлов в глобальных сетях обычно имеют достаточно большую длину - 14-15 десятичных цифр, которые занимают до 8 байт (в технологии АТМ - 20 байт) в служебном поле пакета. Номер же виртуального канала обычно занимает 10-12 бит, так что накладные расходы на адресную часть существенно сокращаются, а значит, полезная скорость передачи данных возрастает
52. Технология АТМ. Обеспечение качества обслуживания.
Гетерогенность - неотъемлемое качество любой крупной вычислительной сети, и на согласование разнородных компонентов системные интеграторы и администраторы тратят большую часть своего времени. Поэтому любое средство, сулящее перспективу уменьшения неоднородности сети, привлекает пристальный интерес сетевых специалистов. Технология асинхронного режима передачи (Asynchronous Transfer Mode, АТМ) разработана как единый универсальный транспорт для нового поколения сетей с интеграцией услуг, которые называются широкополосными сетями ISDN (Broadband-ISDN, B-ISDN).
По планам разработчиков единообразие, обеспечиваемое АТМ, будет состоять в том, что одна транспортная технология сможет обеспечить несколько перечисленных ниже возможностей.
Передачу в рамках одной транспортной системы компьютерного и мультимедийного (голос, видео) трафика, чувствительного к задержкам, причем для каждого вида трафика качество обслуживания будет соответствовать его потребностям.
Иерархию скоростей передачи данных, от десятков мегабит до нескольких гага-бит в секунду с гарантированной пропускной способностью для ответственных приложений.
Общие транспортные протоколы для локальных и глобальных сетей.
Сохранение имеющейся инфраструктуры физических каналов или физических протоколов: Т1/Е1, ТЗ/ЕЗ, SDH STM-n, FDDI.
Взаимодействие с унаследованными протоколами локальных и глобальных сетей: IP, SNA, Ethernet, ISDN.
Технология АТМ совмещает в себе подходы двух технологий - коммутации пакетов и коммутации каналов. От первой она взяла на вооружение передачу данных в виде адресуемых пакетов, а от второй - использование пакетов небольшого фиксированного размера, в результате чего задержки в сети становятся более предсказуемыми. С помощью техники виртуальных каналов, предварительного заказа параметров качества обслуживания канала и приоритетного обслуживания виртуальных каналов с разным качеством обслуживания удается добиться передачи в одной сети разных типов трафика без дискриминации. Хотя сети ISDN также разрабатывались для передачи различных видов трафика в рамках одной сети, голосовой трафик явно был для разработчиков более приоритетным. Технология АТМ с самого начала разрабатывалась как технология, способная обслуживать все виды трафика в соответствии с их требованиями.
Службы верхних уровней сети B-ISDN должны быть примерно такими же, что и у сети ISDN - это передача факсов, распространение телевизионного изображения, голосовая почта, электронная почта, различные интерактивные службы, например проведение видеоконференций. Высокие скорости технологии АТМ создают гораздо больше возможностей для служб верхнего уровня, которые не могли быть реализованы сетями ISDN - например, для передачи цветного телевизионного изображения необходима полоса пропускания в районе 30 Мбит/с. Технология ISDN такую скорость поддержать не может, а для АТМ она не составляет больших проблем.
Сервисы Internet.
Наиболее популярные сервисы Internet:
1) Электронная почта;
2) World Wide Web;
3) FTP;
4) Группы новостей;
5) Списки рассылки;
6) Интерактивный чат;
7) Telnet;
8) Проведение речевых и видеоконференций.
Соответствующие протоколы относятся к прикладному уровню стека TCP/IP.
Электронная почта.
В электронной почте используется технология клиент/сервер. Почтовый клиент (mailer) выполняет функции составления и отправки писем, получения и отображения сообщений на компьютере пользователя. Почтовый сервер, находящийся на компьютере провайдера услуг или в локальной сети, пересылает сообщения из почтовых ящиков на другие серверы или на компьютер пользователя по запросу его почтового клиента. В отличие от многих других сервисов Internet электронные письма передаются по сети целиком, т. е. используется технология коммутации сообщений. Все IP-пакеты, содержащие письмо, собираются на каждом передающем компьютере.
Работа с электронной почтой возможна в двух режимах:
1) off-line - подключение к сети только на время отправки запроса или получения информации.
2) on-line - подключение к сети на все время запроса, поиска, обработки и получения информации.
В режиме работы off-line используется протокол копирования с Unix на Unix - UUCP. В качестве почтового клиента используется BML/UUPC.
В режиме on-line используются протоколы Internet:
1) SMTP (простой протокол передачи почты), отправляет почту в Internet и принимает письма на почтовую машину;
2) POP3 (протокол почтового офиса), IMAP - передают письма пользователю по его инициативе.
В качестве почтовых клиентов в режиме on-line выступают Outlook Express, Netscape Mail, MS Internet Mail, Eudora Pro и т.д.. Примеры почтовых серверов: SendMail - самая первая программа, которая появилась для работы с почтой, PostFix, QMail и т. д..
Протокол SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) был разработан для обмена почтовыми сообщениями в Internet. SMTP - протокол прикладного уровня, он не зависит от транспортной среды и может использоваться для доставки почты в сетях с протоколами, отличными от TCP/IP и X.25. Для обмена сообщениями SMTP использует 25 порт. Взаимодействие в рамках SMTP строится по принципу интерактивной двусторонней связи, которая устанавливается между отправителем и получателем почтового сообщения. При этом программа отправки почты инициирует соединение и посылает запросы на обслуживание, а программа-получатель на эти запросы отвечает. Фактически, отправитель выступает в роли клиента, а получатель - сервера. Канал связи устанавливается непосредственно между отправителем и получателем сообщения в режиме on-line. При таком взаимодействии почта достигает абонента в течение нескольких секунд после отправки. Время получения зависит от того, как часто адресат просматривает свой почтовый ящик.
Протокол UUCP (Unix-Unix-CoPy) хорошо подходит для телефонных линий связи. При использовании UUCP почта передается по принципу "stop-go", т.е. почтовое сообщение передается по цепочке почтовых серверов от одной машины к другой пока не достигнет машины-получателя или не будет отвергнуто по причине отсутствия абонента-получателя. С одной стороны, UUCP позволяет доставлять почту по плохим телефонным каналам, т.к. не требуется поддерживать линию все время доставки от отправителя к получателю, с другой стороны, возможен возврат сообщения через сутки после его отправки из-за того, что допущена ошибка в имени пользователя. Таким образом, если имеется возможность надежно работать в режиме on-line, то следует настраивать почту для работы по протоколу SMTP, если линии связи плохие или on-line используется чрезвычайно редко, то лучше использовать UUCP.
Протокол обмена почтовой информацией POP (Post Office Protocol) предназначен для разбора почты из почтовых ящиков пользователей на их рабочие места при помощи программ-клиентов. Если по протоколу SMTP пользователи отправляют корреспонденцию через Internet, то по протоколу POP3 пользователи получают корреспонденцию из своих почтовых ящиков на почтовом сервере в локальные файлы. Другим протоколом разбора почты является протокол IMAP (Interactive Mail Access Protocol). Он был разработан как более надежная альтернатива POP и обладает более широкими возможностями по управлению процессом обмена с сервером. Работа протокола осуществляется по 143 порту. Главным отличием от POP является возможность поиска нужного сообщения и разбор заголовков сообщения.
Основой любой почтовой службы является система адресов. Существует два типа адресов электронной почты:
- почтовые адреса SMTP;
- почтовые адреса UUCP.
Адреса SMTP являются стандартными адресами Internet и, фактически, являются стандартом де-факто. Они описаны в документе RFC-822. Адрес электронной почты состоит из двух частей, разделенных знаком- "@":
1) Идентификатор пользователя (имя пользователя);
2) Доменный адрес машины (доменное имя провайдера, имя почтового сервера)
[e-mail]
Если доставка почты осуществляется по протоколу UUCP, то программа отправки почты сама преобразует адреса формата Internet в адреса формата UUCP.
Формат почтового сообщения Internet определен в документе RFC-822 (Standard for ARPA Internet Text Message). Почтовое сообщение состоит из трех частей: конверта, заголовка и тела сообщения. Пользователь видит только заголовок и тело сообщения. Конверт используется только программами доставки. Заголовок всегда находится перед телом сообщения и отделен от него пустой строкой. RFC-822 регламентирует содержание заголовка сообщения. Заголовок состоит из полей. Поля состоят из имени поля и содержимого поля. Имя поля отделяется от содержимого символом ":".
Стандарт MIME (Multipurpose Internet Mail Extension) изложен в документе RFC-1341 и предназначен для описания тела почтового сообщения Internet. В настоящее время появилась необходимость включать в тело сообщения графику, аудио, видео и другие типы информации. Поэтому стандарт MIME ориентирован на описание в заголовке письма структуры тела почтового сообщения и возможности составления письма из информационных единиц различных типов. В стандарте зарезервировано несколько способов представления разнородной информации. Для этой цели используются специальные поля заголовка почтового сообщения.
Телеконференции (группы новостей UseNet) - один из видов сервиса Internet, сетевой форум, организованный для ведения дискуссии и обмена новостями по определенной тематике. Самой крупной является система телеконференций UseNet. В UseNet почтовые сообщения посылаются не отдельным пользователям, а в специальные дискуссионные группы. Отправленные в телеконференции сообщения становятся доступны для любого, кто к ним обращается. На каждом из серверов сообщение хранится ограниченное время, определенное администратором.
Распространение сообщений телеконференций происходит благодаря наличию в Internet специальных серверов новостей - NNTP-серверов (от Net News Transport Protocol). Сообщения телеконференций приходят на сервер новостей при помощи процесса, называемого лавинной маршрутизацией(flooding). Каждый сервер NNTP, получивший новое сообщение, передает его всем узлам, с которыми он связан. Таким образом сообщение распространяется по сети, многократно дублируясь. Менее чем за сутки сообщения охватывают весь земной шар. Далее распространение затухает, так как сервер, который уже имеет данное сообщение, не передает его.
Для работы с телеконференциями используют специальные программы чтения телеконференций (news reader), которые позволяют выбрать телеконференцию и просмотреть ее содержание. Например, MS Outlook Express, Internet News, Netscape News.
World Wide Web.
На сегодняшний день WWW - один из самых популярных сервисов Internet. Служба WWW работает по технологии клиент/сервер. После установления соединения по TCP/IP программа-клиент (броузер) посылает запрос специальной формы на WWW-сервер, а сервер на основе запроса формирует специальной формы ответ. Доступ к серверам WWW осуществляется по протоколам HTTP и HTTPS (HyperText Transfer Protocol Secured). Протокол HTTP предназначен для виртуальной передачи гипертекста, файлов, графических изображений и других ресурсов WWW.
Ресурсы WWW доступны через URL - универсальный адрес ресурса. Формат URL:
имя_прикл_протокола://имя_польз:пароль@доменное_имя:номер_порта/путь/имя_файла
Многие параметры URL не являются обязательными, например, имя пользователя, пароль, номер порта, путь дерева каталогов. В некоторых случаях опускается даже имя файла, т.к. на всех современных серверах назначается имя файла для доступа по умолчанию - заглавная страница, например, index.html или default.html. Номер порта указывается в том случае, если порт отличается от используемого по умолчанию. Обычно для связи по протоколу HTTP используется 80-й порт.
Протокол FTP (File Transfer Protocol) реализует удаленный доступ к файлу. Он относится к категории клиент-серверных протоколов, в соответствии с которым FTP-клиент (например, WS_FTP или браузер) посылает запрос на передачу или иные действия с файлами FTP-серверу. FTP-серверы могут быть выполнены на различных компьютерных платформах (Unix, Windows NT и др.). Независимо от этого FTP-клиент работает с ними совершенно одинаково. Для того, чтобы обеспечить надежную передачу, FTP использует в качестве транспорта протокол с установлением соединений - TCP. Перед тем, как начать отправку сообщения, устанавливается виртуальный TCP-канал. Создание канала начинается с процедуры трехфазного рукопожатия. (запрос на организацию канала, получение подтверждения о получении этого запроса, подтверждение получения подтверждения и согласование параметров соединения). Аналогично началу TCP-обмена происходит и процедура разрыва виртуального TCP-канала. Также посылается уведомление об окончании соединения, получается подтверждение и только после этого канал разрывается.
Кроме пересылки файлов протокол FTP предлагает и другие услуги. Так, пользователю предоставляется возможность интерактивной работы с удаленной машиной, например, он может распечатать содержимое ее каталогов. FTP выполняет аутентификацию пользователей. Прежде, чем получить доступ к файлу, в соответствии с протоколом пользователи должны сообщить свое имя и пароль. Для доступа к публичным FTP-архивам парольная аутентификация не требуется, ее обходят за счет использования предопределенного имени пользователя Anonymous.
В стеке TCP/IP протокол FTP предлагает наиболее широкий набор услуг для работы с файлами, однако он является и самым сложным для программирования. Приложения, которым не требуются все возможности FTP, могут использовать другой, более экономичный протокол - простейший протокол пересылки файлов TFTP (Trivial File Transfer Protocol). Этот протокол реализует только передачу файлов, причем в качестве транспорта используется более простой, чем TCP, протокол без установления соединения - UDP.
Протокол Telnet обеспечивает передачу потока байтов между процессами, а также между процессом и терминалом. Наиболее часто этот протокол используется для эмуляции терминала удаленного компьютера. При использовании сервиса telnet пользователь фактически управляет удаленным компьютером так же, как и локальный пользователь, поэтому такой вид доступа требует хорошей защиты. Серверы telnet всегда используют как минимум аутентификацию по паролю, а иногда и более мощные средства защиты, например, систему Kerberos.

предыдущая страница