Линии связи
Физическая и логическая топологии сети
В компьютерной сети принято различать физические и логические связи.
Физическая топология – это конфигурация физических соединений компьютеров (например, кабельная система).
Логическая топология – это маршруты информационных потоков между узлами сети.
Логическая и физическая топологии сети могут совпадать (например, физическая топология «кольцо», в которой данные передаются по кругу). Однако они могут и быть различными (например, физическая топология «звезда» с концентратором, а логическая – «общая шина», так как данные, получаемые от любого компьютера, рассылаются концентратором всем остальным компьютерам).
Линии связи подразделяются на:
- Индивидуальные
- Разделяемые
Индивидуальные линии связывают пары устройств, обменивающихся между собой данными. При этом скорость обмена данными между этими устройствами будет максимально возможной, но какую-то часть времени линия будет не использоваться (так как не всегда есть данные для передачи). Кроме того, на организацию индивидуальных линий связи расходуется больше кабеля, чем на организацию разделяемых.
|
|
Разделяемые линии связи – это линии, которые попеременно используются разными устройствами. Они вводились исходя из экономических соображений. Для их организации необходимо разрешить ряд проблем:
Обеспечение электрических характеристик сигнала при подключении нескольких приемников и передатчиков к одному проводу.
Разделение во времени данных, передаваемых разными устройствами, то есть определение порядка доступа станций к общей линии связи, поскольку в один момент времени может передавать данные только одна станция.
При большом количестве компьютеров быстродействие разделяемой среды оказывается ниже, чем среды с индивидуальными линиями, так как устройствам приходится ожидать доступа к общей линии. Однако при этом более эффективно используются сами линии (отсутствуют простои).
Поскольку решение перечисленных выше проблем, связанных с организацией разделяемой среды, в глобальных сетях резко усложняется, то в этих сетях разделяемые среды не используются.
В пределах одной компьютерной сети адреса всех узлов должны быть уникальными. Выделяют три типа адресов, которые можно использовать одновременно в ЛВС.
1. Аппаратные или MAC-адреса. Они применяются для идентификации узлов ЛВС и жестко связаны с аппаратурой, например, сетевыми адаптерами. Они выглядят, например, так: 0081005e24a8. Уникальность адресов гарантируется фирмой-изготовителем, каждой из которых выделяется определенный диапазон адресов.
|
|
При замене аппаратуры изменяется и адрес узла, например, при замене адаптера – адрес компьютера.
2. Числовые адреса применяются для структурированных сетей, то есть таких, которые состоят из подсетей. Эти адреса назначаются программным путем при настройке узлов и легко могут быть изменены. Такие адреса имеют иерархическую структуру. Типичными примерами иерархических числовых адресов являются сетевые адреса IP и IPX. В них поддерживается двухуровневая иерархия, адрес делится на старшую часть – номер сети и младшую часть – номер узла. Такое деление позволяет передавать сообщения между сетями только на основании номера сети, а номер узла используется после доставки сообщения в нужную сеть – точно так же, как название улицы используется почтальоном только после того, как письмо доставлено в нужный город. Пример IP-адреса – 126.82.11.103.
3. Символьные адреса и имена предназначены для запоминания людьми и поэтому обычно являются осмысленными. Они могут использоваться как в небольших сетях, где за их уникальность отвечает сетевой администратор (например, cad, dragon2), так и в крупных сетях. В крупных сетях такие адреса имеют многоуровневую иерархическую организацию. Пример такого адреса – www.jpl.nasa.gov.
За уникальность числовых и символьных адресов в крупных сетях ответственен ряд специальных организаций, например, в Internet – InterNIC, IANA.
В современных сетях, как правило, используются все типы адресов. Пользователи адресуют компьютеры символьными именами, которые автоматически заменяются в передаваемых сообщениях на числовые. С помощью числовых адресов сообщения передаются из одной сети в другую, а после доставки сообщения в сеть-адресат вместо числового адреса используется аппаратный адрес компьютера-адресата.
Проблема установления соответствия между адресами различных типов, которой занимаются протоколы разрешения адресов, может решаться как централизованными, так и распределенными средствами. В случае централизованного подхода в сети выделяются один или несколько компьютеров (серверов имен), в которых хранится таблица соответствия друг другу имен различных типов, например, символьных и числовых. Все остальные компьютеры обращаются к серверам имен, чтобы по символьному имени определить числовое имя компьютера, с которым необходимо обменяться данными.
При другом, распределенном, походе, каждый компьютер сам решает задачу установления соответствия между адресами. Например, если пользователь указал в качестве узла назначения числовой номер, то перед началом передачи данных компьютер-отправитель посылает всем компьютерам сети широковещательное сообщение с просьбой опознать это числовое имя. Все компьютеры, получив это сообщение, сравнивают полученное имя с собственным. Компьютер, обнаруживший совпадение, посылает ответ, содержащий его аппаратный адрес, после чего становится возможным обмен данными.
Хотя распределенный подход упрощает организацию разрешения адресов, но сильно загружает сеть широковещательными запросами и потому пригоден лишь для небольших локальных сетей. В качестве примера можно привести протокол ARP (ARP – Address Resolution Protocol), который применяется для нахождения соответствия между сетевыми и аппаратными адресами. Централизованный подход может использоваться в сетях любого масштаба. Наиболее известная служба централизованного разрешения адресов – это служба доменных имен (DNS – Domain Name Service) в Internet, который применяется для нахождения соответствия между символическими и сетевыми адресами.
Перечисленные три типа адресов могут быть индивидуальными, то есть идентифицировать конкретный порт узла сети (компьютера или коммуникационного устройства). Также они могут быть групповыми – то есть адресами нескольких узлов, которым одновременно передаются данные, или широковещательными – данные, направленные по таким адресам, должны быть переданы всем узлам сети. Групповые и широковещательные адреса при необходимости назначаются узлам в дополнение к их индивидуальным адресам.
|
|
После того, как пересылаемые по сети данные достигают узла-адресата, ПО компьютера - адресата должно направить их соответствующей программе – процессу, адрес которого прилагается к адресу узла. Уникальность адреса процесса должна обеспечиваться только в пределах компьютера. Примерами адресов процессов являются номера портов протоколов TCP и UDP из стека TCP/IP.