51. Муниципальные сети. Архитектура сети dqdb (распределенной двойной шины с очередностью).
Муниципальные сети
Муниципальные сети (metropolitan area network, MAN), также называемые региональными сетями, являются увеличенными версиями локальных сетей и обычно используют схожие технологии. Такая сеть может объединять несколько офисов корпорации или город и может быть как частной, так и общественной. Муниципальная сеть может поддерживать передачу как цифровых данных, так и звука и, кроме того, может включать в себя кабельное телевидение. Обычно муниципальная сеть состоит из одного или двух кабелей и не содержит переключающих элементов для переадресации пакетов во внешние линии, что упрощает структуру сети.
Основанием выделения муниципальных сетей в отдельную категорию служит принятие стандарта, который реализуется в настоящее время. Он называется DQDB (Distributed Queue Dual Bus — распределенная двойная шина с очередностью), или, если вы предпочитаете номера стандартов, IEEE 802.6. Сети DQDB состоят из двух параллельных шин (кабелей), которыми соединены все компьютеры, как показано на рис. 1.4. У каждой шины есть головное оконечное устройство, определяющее направление передачи шины. Пакет, пересылаемый более правому компьютеру, движется по верхней шине. Влево пакеты перемещаются по нижней шине.
Ключевым аспектом муниципальной сети является агент широковещания (для стандарта IEEE 802.6 — два кабеля), с которым связаны все компьютеры. Это значительно облегчает структуру сети по сравнению с другими разновидностями сетей.
52. Глобальные сети. Хосты и подсети. Варианты топологии двухточечных подсетей. Объединения сетей
Глобальные сети
Глобальная сеть (wide area network, WAN) охватывает значительную географическую область, часто целую страну или даже континент. Она объединяет набор машин, предназначенных для выполнения программ пользователя (то есть приложений). Мы будем следовать традиционной терминологии и называть эти машины хостами. В литературе также используется термин оконечная система. Хосты соединяются коммуникационными подсетями, называемых для краткости просто подсетями. Задачей подсети является передача сообщений от хоста хосту, подобно тому как телефонная система переносит слова от говорящего слушающему. Таким образом, коммуникативный аспект сети (подсеть) отделен от прикладного аспекта (хостов), что значительно упрощает структуру сети.
У большинства глобальных сетей подсеть состоит из двух раздельных компонентов: линий связи и переключающих элементов. Линии связи, также называемые каналами или магистралями, переносят данные от машины к машине.
П
Следует также сделать замечание по поводу термина “подсеть” (subnet). Изначально его единственным значением был набор маршрутизаторов и линий связи, используемый для передачи пакета от одного хоста к другому. Однако спустя несколько лет этот термин приобрел второй смысл, связанный с адресацией в сети. Таким образом, имеется некая двусмысленность, связанная с термином “подсеть”. К сожалению, этому термину в его изначальном смысле нет никакой альтернативы, поэтому нам придется использовать его в обоих смыслах. По контексту всегда будет ясно, что имеется в виду. Большинство глобальных сетей содержит большое количество кабелей или телефонных линий, соединяющих пару маршрутизаторов. Если какие-либо два маршрутизатора не связаны линией связи напрямую, то они должны общаться при помощи других маршрутизаторов. Когда пакет посылается от одного маршрутизатора другому через несколько промежуточных маршрутизаторов, он получается каждым промежуточным маршрутизатором целиком, хранится на нем, пока тре-уемая линия связи не освободится, а затем пересылается дальше. Подсеть, работающая по такому принципу, называется point-to-point (“точка-точка”, двухточечная)> store-and-forward (подсеть с промежуточным хранением) или packet-switched сеть с коммутацией пакетов). Почти у всех глобальных сетей (кроме использующих спутники связи) есть подсети с промежуточным хранением. Небольшие пакеты фиксированного размера часто называют ячейками (cell).При использовании двухточечных подсетей важным аспектом разработки является топология соединений маршрутизаторов. На рис. 1.6 показаны различные варианты топологии. Локальные сети, разрабатываемые целиком и сразу, обычно обладают симметричной топологией. Топология глобальных сетей, напротив, часто весьма нерегулярна.
Рис. 1.6. Варианты топологии двухточечных подсетей: звезда (а); кольцо (б); дерево (в); каждый с каждым (г); пересекающиеся кольца (д); неправильный (е)
Второй возможностью соединить маршрутизаторы глобальной сети является радиосвязь, как с использованием спутников, так и при помощи наземных ретрансляторов. Каждый маршрутизатор снабжается антенной, при помощи которой он может принимать и посылать сигнал. Все маршрутизаторы могут принимать сигналы со спутника, а в некоторых случаях они могут также слышать передачи соседних маршрутизаторов, передающих данные на спутник. Иногда все маршрутизаторы соединяются обычной двухточечной подсетью, и только некоторые маршрутизаторы снабжаются спутниковой антенной. Спутниковые сети являются широковещательными и наиболее полезны там, где требуется. широковещание.
Беспроводные сети
Переносные компьютеры, такие как записные книжки или ноутбуки (notebook computers) и PDA (personal digital assistant — личные цифровые помощники), составляют наиболее быстро растущий сегмент компьютерной индустрии. У многих владельцев подобных компьютеров имеются настольные компьютеры в офисе и дома, подключенные к локальной или глобальной сети, и они хотели бы иметь возможность связываться со своей машиной, даже находясь вдали от нее. Поскольку в автомобилях и самолетах проволочная связь невозможна, беспроводные сети представляют большой интерес. В данном разделе мы кратко рассмотрим эту тему.
Идея цифровой беспроводной связи не нова. Уже в 1901 г. итальянский физик Гульельмо Маркони (Guglielmo Marconi) продемонстрировал телеграфную связь между кораблем и берегом при помощи азбуки Морзе (Morse Code), состоящей из точек и тире, что весьма похоже на двоичный код. Сегодняшние цифровые радиосистемы обладают более высокой производительностью, однако в их основе лежит та же идея. Беспроводные сети могут иметь различное применение. В частности, они могут использоваться для организации переносного офиса. Находясь в пути, люди часто желают использовать свое переносное электронное оборудование, чтобы поговорить по телефону, принять или отослать факс, электронное письмо, прочитать удаленный файл, зарегистрироваться на удаленной машине и т. д. и иметь возможность делать это в любой точке земного шара, на земле, в небесах и на море.
Беспроводные сети имеют большое значение для такси, автобусных и грузовых парков, а также для ремонтников. Их использование может быть также чрезвычайно полезно в местах катастроф (пожаров, наводнений, землетрясений и т. д.), где обычные телефонные линии разрушены. Компьютеры в этих условиях могут посылать сообщения, хранить записи и т. д.
Наконец, беспроводные сети очень важны для армии. Если от вас требуется способность мгновенно вступать в бой в любой точке земного шара, то полагаться на местную сетевую инфраструктуру было бы плохой идеей. Лучше принести с собой свою собственную.
Хотя области беспроводных сетей и переносных компьютеров часто взаимосвязаны, тем не менее они не идентичны, как видно из табл. 1.1. Иногда переносные компьютеры соединяются обычными кабелями. Например, если путешественник подключает переносной компьютер к телефонной розетке в отеле, то мы имеем мобильность без использования беспроводных сетей. Другим примером может быть переносной компьютер, используемый при технической инспекции поездов. За инспектором, несущим переносной компьютер, тянется длинный провод.
Таблица 1.1. Комбинации беспроводных сетей и переносных компьютеров
Беспроводная |
Переносной |
Применение |
Нет |
Нет |
Стационарная рабочая станция в офисе |
Нет |
Да |
Использование переносного компьютера в отеле, обслуживание поезда |
Да |
Нет |
Локальные сети в старых, не связанных друг с другом кабелями, зданиях |
Да |
Да |
Переносной офис,PDA для инвентаризации складов |
С другой стороны, стационарные компьютеры могут быть соединены беспроводной связью. Важным примером здесь является компания, владеющая старым зданием, не имеющим соединения с сетевым кабелем. Для установки беспроводной локальной сети потребуется всего лишь приобрести маленькую коробочку с -электроникой и установить несколько антенн. Такое решение может оказаться дешевле, чем прокладка кабеля в здании.
Хотя беспроводные локальные сети просты в установке, у них есть и свои недостатки. Обычно их пропускная способность ограничивается 1-2 Мбит/с, что значительно уступает кабельным локальным сетям. Количество ошибок в беспроводных сетях значительно выше, кроме того, передачи между различными компьютерами могут интерферировать друг с другом.
И, наконец, существуют настоящие переносные беспроводные сети, варьирующиеся от переносных офисов до людей, которые ходят по складу и производят учет товара с PDA в руках. Во многих аэропортах и фирмах, занимающихся прокатом автомобилей, клерки работают с переносными компьютерами, соединенными с офисом по радио. Они вводят номер лицензии автомобиля, и их переносной компьютер, оснащенный встроенным принтером, обращается к главному компьютеру, получает у него информацию об этом автомобиле и тут же печатает чек.
Беспроводная связь принимает различные формы. В некоторых университетах уже установлены антенны по всему кампусу, чтобы студенты могли обращаться к библиотечному каталогу, сидя под деревьями. В данном случае компьютеры общаются с беспроводной локальной сетью напрямую в цифровой форме. Еще одна возможность, предоставляемая беспроволочной связью, — использование сотового (то есть переносного) телефона с традиционным аналоговым модемом. Непосредственная цифровая сотовая служба CDPD (Cellular Digital Packet Data) становится доступной во многих городах.
Наконец, могут существовать различные комбинации кабельных и бескабельных сетей. Например, на рис. 1.7, а изображен самолет, в котором несколько человек используют модемы и телефоны, установленные на спинках сидений, для связи с офисом. Каждый звонок производится независимо. Однако значительно эффективнее использовать летающую локальную сеть (рис. 1.7, б).
Летающ Летающ ий маршрутизатор
Кабельная
локальная
сеть
телесрону
на компьютер
Рис. 1.7. Индивидуальные переносные компьютеры (а); летающая локальная сеть (б)
В этом случае каждое кресло оборудуется розеткой Ethernet, к которой пассажир может подключить свой компьютер. Радиосвязь осуществляется единым маршрутизатором самолета, который связывается с одним из маршрутизаторов, находящихся на земле. Последние сменяют друг друга по мере перемещения самолета. Конфигурация представляет собой обычную локальную сеть, с той разницей, что связь с внешним миром осуществляется не по кабелю, а по радио. Хотя большинство людей полагает, что беспроводные сети из переносных компьютеров имеют большое будущее, находятся и те, кто с этим не согласен. Так, например, изобретатель Ethernet Боб Меткаф (Bob Metcalfe) писал: “Переносные беспроводные компьютеры подобны переносным душевым кабинкам без трубочек Они будут весьма популярны на транспортных средствах, стройплощадках и рок-концертах. Советую вам протянуть кабель к вашему дому и оставаться там”.
Объединения сетей
Существующие ныне сети часто используют различное оборудование и программное обеспечение. Люди, связанные с одной сетью, хотят общаться с людьми, подключенными к другой сети. Для выполнения этого желания необходимо объединить вместе различные и часто несовместимые сети. С этой целью иногда используются машины, называемые шлюзами, обеспечивающие соединение и необходимое преобразование как в терминах аппаратуры, так и программного обеспечения. Набор соединенных сетей называется объединенной сетью или просто интерсетью.
Обычной формой объединенных сетей является набор локальных сетей, объединенных при помощи глобальной сети. Действительно, если заменить надпись “подсеть” на рис. 1.5 “глобальной сетью”, то в этом рисунке больше ничего не надо будет менять. Единственное различие между подсетью и глобальной сетью заключается в том, присутствуют ли в ней хосты или нет. Если система внутри овала содержит только маршрутизаторы, то это подсеть. Если же она содержит как маршрутизаторы, так и хосты, то это глобальная сеть.
Во избежание путаницы обратите внимание, что слово “интерсеть” (internet, написанное со строчной буквы) всегда будет использоваться в его исконном смысле. Напротив, Интернет (Internet, написанное с прописной), означает особую глобальную интерсеть, широко используемую для объединения университетов, правительственных учреждений, компаний и (в последнее время) частных лиц
Часто путают подсети, сети и интерсети. Термин “подсети” обычно употребляется в контексте глобальных сетей, где он означает набор маршрутизаторов и линий связи, принадлежащих одному сетевому оператору, например таким компаниям, как America Online и CompuServe. Аналогично телефонная система состоит из телефонных станций, соединенных друг с другом высокоскоростными каналами, а с домами и офисами — низкоскоростными каналами. Эти каналы и оборудование принадлежат телефонным компаниям, являющимся аналогами подсетей. Сами телефонные аппараты (аналоги хостов) не являются частью подсетей. Вместе с хостами подсеть образует сеть. В случае локальной сети сеть состоит из кабеля и хостов. Подсетей там нет.
Интерсеть образуется путем объединения нескольких сетей. С нашей точки зрения объединение локальной и глобальной сети или объединение двух локальных сетей образует интерсеть, однако в индустрии нет единого мнения по поводу терминологии в данной области.