Организация корпоративных сетей

ОРГАНИЗАЦИЯ КОРПОРАТИВНЫХ СЕТЕЙ

Общие сведения

Общие сведения
В настоящее время всё большее число компаний испытыва­ют необходимость в организации современных мощных корпоративных сетей.
Растут требования как к скорости передачи ин­формации (уменьшению времени доступа к сетевым ресурсам, находящимся в различных географических поясах), так и к надежности и защите передаваемых данных.
Модульность построе­ния аппаратно-программного обеспечения, новейшие техноло­гии в развитии сетевых технологий и решают эти задачи.

Общие сведения
Корпоративной сетью называется сеть, охватывающая большое количество компьютеров и располагающаяся в пределах од­ного предприятия.
Корпоративная сеть соответствует английско­му термину «enterprise-wide networks».
В связи с тем, что современные предприятия и их филиалы могут территориально охватывать разные города, страны и даже континенты, их корпоративные сети состоят из десятков и сотен локальных сетей, включающих в себя десятки тысяч компьюте­ров и сотни серверов.

Общие сведения
Для объединения корпоративных сетей используются глобальные сети посредством организации связи с помощью те­лефонии, спутниковых и радиоканалов.
Для управления доступом к ресурсам таких сетей обычно используют единые базы учетных записей пользователей, которые позволяют получать доступ к ресурсам всей сети из разных час­тей предприятия и избавляют администраторов сети от дополни­тельной необходимости дублировать одно и то же пользователь­ское имя на нескольких серверах локальных сетей.

Общие сведения
Одной из важнейших характеристик корпоративных сетей является их гетерогенность.
Гетерогенность - это способность обеспечивать обмен информацией компьютеров, имеющих различия:
• в коммуникаци­онной конфигурации,
• в аппаратной конфигурации,
• в программном обеспечении.

Общие сведения
Кроме того, оптимальность выбора маршрута от отправителя к получателю влияет на скорость передачи информации, что яв­ляется «узким» местом в современных сетях, за счет своей низ­кой скорости передачи информации и качества сетей.
Чтобы пе­редаваемому кадру добраться до пункта назначения, ему может потребоваться преодолеть несколько транзитных участков между маршрутизаторами.
Для решения этой задачи транспортный уро­вень располагает информацией о топологии сети.

Общие сведения
Как уже указывалось ранее, существует два варианта организации работы сетевого уровня:
• с использованием заранее установленных соединений,
• без использования заранее установленных соединений.
В контексте внутреннего устройства подсети соединение обычно называют виртуальным каналом.
Не­зависимые пакеты в системе без установления соединений назы­ваются дейтаграммами.

Общие сведения
Виртуальные каналы организованы таким образом, что для каждого посылаемого пакета не нужно выбирать маршрут заново.
Этот маршрут используется для всех данных, передаваемых за время соединения.
При разрыве соединения или выходе из строя маршрутизатора виртуальный канал перестает существовать.
Та­ким образом, передаваемые пакеты всегда перемещаются по од­ному и тому же маршруту.

Общие сведения
При передаче пакетов указывается но­мер виртуального канала.
Каждый маршрутизатор при такой ор­ганизации сетевого уровня должен помнить, куда направлять пакеты для каждого из открытых в данный момент виртуальных каналов.
Для этого, кроме системной информации, маршрутизато­ры хранят таблицу виртуальных каналов, проходящих через них.

Общие сведения
При организации сетевого уровня без установления соединения, в отличие от виртуальной организации, маршрут для каж­дой передачи пакета выбирается заново.
Перед передачей пакета необходимо рассчитать маршрут пересылки.
Это может приводить к не­которой задержке, особенно в больших корпоративных сетях.

Общие сведения
Однако, в отличие от виртуального канала, данный способ орга­низации более гибкий и позволяет легче приспосабливаться к неисправностям в сети и затруднениям передачи данных.
При передаче дан­ных используются адреса получателя, которые при увеличении сетей становятся довольно длинными, до нескольких байтов.
Маршрутизаторы при такой организации сети хранят номера входных и выходных линий для пунктов назначения пакетов.

Алгоритмы маршрутизации

Алгоритмы маршрутизации
Алгоритм маршрутизации – совокупность действий, которая выполняется активными компонентами сети для того, чтобы обеспечить возможность корректной доставки данных абонентам данной сети.
В сложных сетях всегда существует несколько альтернатив­ных маршрутов для передачи пакетов между двумя станциями.
Под маршрутом будем понимать последовательность маршрути­заторов, которую должен пройти пакет от станции отправителя до станции получателя.

Алгоритмы маршрутизации
При выполнении алгоритма маршрутизации узел должен получать информацию от соседних узлов.
Соседние узлы выполняют такой же алгоритм маршрутизации, о сетях.
Такие алгоритмы маршрутизации могут быть достижи­мы при передаче данных через каждый соседний узел.
Концентрируя такую информацию в так называемых таблицах маршрутизации, каждый узел может определить направление или маршрут передачи данных для каждой из доступных сетей.

Алгоритмы маршрутизации
В том случае, если таких маршрутов оказалось несколько, алгоритм маршрутизации предусматривает возможность использования специального критерия для выбора оптимального маршрута, например:
• задержка прохождения маршрута отдельным пакетом,
• количество пройденных промежуточных маршрутизаторов,
• и другая информация.
Чтобы по адресу назначения в сети можно было выбрать маршрут движения пакета, каждая станция анализирует таблицу маршрутизации.

Алгоритмы маршрутизации
Таблица маршрутизации представляет собой некую базу данных составных элементов сети, таких как:
• сетевых адресов маршрутизато­ров,
• сетей,
• расстояние до сети назначения,
• флаг канала,
• и др.

Алгоритмы маршрутизации
Флаг U свидетельствует о том, что маршрут в настоящее время занят.
Таблица маршрутизации строится и для станций сети, передающих и принимающих пакеты, и для самих маршрутизаторов, отвечающих за пересылку пакетов между различными сетями.
Когда на маршрутизатор поступает новый пакет, из него извлекается адрес сети, который сравнивается с адресами сети в таблице маршрутизации.
Строка с совпавшим адресом указывает, на какой ближайший маршрутизатор следует направить пакет.

Алгоритмы маршрутизации
С увеличением количества маршрутизаторов, а следовательно, и числа подсетей в больших корпоративных сетях, число записей в таблице маршрутизации также увеличивается.
Это при­водит к возрастанию времени поиска в ней нужной информа­ции.
В свою очередь, это уменьшает скорость передачи данных и приводит к снижению пропускной способности сети в целом.

Алгоритмы маршрутизации
Рациональным решением данной проблемы является следующий принцип построения таблицы: • в нее вносятся только адре­са маршрутизаторов, связывающих данную сеть с «соседними» сетями,
• все остальные сети идентифицируются в таблице специальной записью «маршрутизатор по умолчанию».
Через маршрутизаторы по умолчанию пролегает путь ко всем остальным сетям.

Алгоритмы маршрутизации
Пример по­строения таблицы маршрутизации для сети 1 представлен в следующей таблице:

Алгоритмы маршрутизации
Пример по­строения таблицы маршрутизации:

Алгоритмы маршрутизации
В зависимости от способа, который используется для обеспечения обмена информацией о маршрутах в сети между узлами при выполнении алгоритма маршрутизации, различают два типа протоколов маршрутизации:
• протоколы distant vector, предусматривающие передачу ин­формации о маршрутах периодически, через установленные интервалы времени.
Одним из примеров реализации такой технологии является протокол маршрутизации RIP (Routing Information Protocol), применяемый в сетях не­большого размера.

Алгоритмы маршрутизации
Второй тип протоколов маршрутизации, который используется для обеспечения обмена информацией о маршрутах в сети:
• протоколы link state.
Эти протоколы предусматривают передачу информации о маршрутах в момент первоначального включения или возникновения изменений в структуре информацион­ных каналов.
Прежде чем пакет будет передан через сеть, необходимо установить виртуальное соединение между абонентами сети.

Алгоритмы маршрутизации
Сущест­вует два типа виртуальных соединений:
• коммутируемый вирту­альный канал (Switched Virtual Circuit – SVC),
• постоянный вир­туальный канал (Permanent Virtual Circuit – PVC).
При создании коммутируемого виртуального канала коммутаторы сети настраи­ваются на передачу пакетов динамически, то есть по запросу абонента.
А создание постоянного виртуального канала происходит заранее.

Алгоритмы маршрутизации
Необходимость создания виртуальных каналов заключается в том, что маршрутизация пакетов между коммутаторами сети на основании таблиц коммутации происходит только один раз – при создании виртуального канала.
После создания виртуально­го канала передача пакетов коммутации происходит на основа­нии идентификаторов виртуальных каналов.

Уровни и протоколы

Уровни и протоколы
Диспетчер ввода/вывода, через который осуществляется доступ к сетевой среде, включает в себя большинство сетевых ком­понентов.
Они организованы в несколько уровней:
• драйверы плат сетевого адаптера, совместимые со спецификацией интерфейса сетевых устройств (Network Device lnterface Specification – NDIS), используя соответствующие сетевые платы и протоколы, соединяют компьютеры под управлением СОС (сетевых операционных систем);
• протоколы организуют надежную передачу данных между компьютерами в сети.

Уровни и протоколы
Драйверы файловой системы предоставляют приложениям доступ к локальным и удаленным файловым ресурсам, например сетевым принтерам.
Драйвер – это программа, непосредственно взаимодействующая с сетевым адаптером.
Модуль – это программа, взаимодей­ствующая с драйвером, сетевыми прикладными программами или другими модулями.
Драйвер сетевого адаптера и, возможно, другие модули, специфичные для физической сети передачи данных, предоставляют сетевой интерфейс для протокольных модулей семейства TCP/IP.

Уровни и протоколы
Все компоненты общаются через программные интерфейсы, называемые границами (boundaries).
Граница – это унифициро­ванный интерфейс между функциональными уровнями сетевой модели.
Появление границ в качестве средств доступа к сетевым уровням открывает сетевые компоненты ОС для сторонних раз­работчиков и облегчает написание сетевых драйверов и служб.

Уровни и протоколы
Пограничные слои делают сетевую архитектуру сетевой операционной системы модульной, предоставляя разработчикам базу для создания распределенных приложений.
Например, разработ­чикам транспортных протоколов достаточно реализовать только один уровень, а не всю модель OSI целиком.

Уровни и протоколы
Спецификация интерфейса сетевых устройств
Network Device lnterface Specification – спецификация интерфейса сетевых устройств.
Драйверы NDIS-совместимых сетевых устройств обеспечивают взаимодействие сетевого адаптера и программного, аппаратного и микропрограммного обеспече­ния компьютера.
Сетевые устройства являются физическим ин­терфейсом между компьютером и сетевым кабелем.

Уровни и протоколы
Каждая сетевая плата может иметь один или несколько драйверов.
Чтобы работать и надежно функционировать в ОС, они должны быть совместимы с данной спецификацией.
Эта специ­фикация обеспечивает независимую привязку одного или более протоколов к одному или более драйверу сетевой платы.
Так как сетевые устройства и их драйверы не зависят от протоколов, смена протокола не требует реконфигурации сетевых устройств.

Уровни и протоколы
NDIS (спецификация интерфейса сетевых устройств) определяет программный интерфейс, используемый протоколами для взаимодействия с драйверами сетевых плат.
Любой протокол, совместимый с данной спецификацией, может взаимодействовать с любым NDIS-совместимым драйвером сете­вой платы.
Поэтому нет необходимости включать в сам протокол код для работы со специфическими драйверами сетевых адап­теров.
Канал связи между драйвером протокола и драйвером сетевого устройства устанавливается во время привязки (binding).

Уровни и протоколы
Спецификация NDIS обеспечивает:
• каналы связи между сетевыми платами и соответствующими драйверами;
• независимость протоколов и драйверов сетевых плат;
• неограниченное число сетевых плат;
• неограниченное число протоколов, привязываемых к одной сетевой плате.

Уровни и протоколы
Протоколы
Протоколы организуют связь между двумя или более компьютерами.
Некоторые протоколы часто называют транспортны­ми, например:
• TCP/IP,
• NWLink,
• NetBEUI,
• AppleTalk.
Протоко­лы расположены над уровнем интерфейса NDIS.

Уровни и протоколы
Существуют следующие виды протоколов:
Тransmission Control Protocoi/Intemet Protocol (ТСР/IP).
Это маршрутизируемый протокол, поддерживающий глобальные вы­числительные сети (Wide Area Network – WAN).
Протокол ТСР/IP используется в сети lntemet.
NWLink IРХ/SРХ-совместимый транспорт.
Это версия про­токола Internetwork Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange (IPX/SPX), совместимая со спецификацией NDIS.

Уровни и протоколы
NetBEUI.
Очень быстрый и эффективный немаршрутизируе­мый протокол, который в основном полагается на широковещательную передачу и используется в небольших сетях.
Apple Talk.
Используется на компьютерах под управлением Windows NT Server совместно с Services for Macintosh для под­держки клиентов Apple Macintosh.

Уровни и протоколы
Протокол TCP/IP
Семейство протоколов ТСР/IP работает на любых моделях компьютеров, произведенных различными производителями компьютерной техники и работающих под управлением различ­ных операционных систем.
С помощью протоколов ТСР/IP можно объединить практически любые компьютеры.
Архитектура протоколов TCP/IP предназначена для объединенной сети, состоящей из соединенных друг с другом шлюзами отдельных разнородных пакетных подсетей, к которым подклю­чаются разнородные машины.

Уровни и протоколы
Каждая из подсетей работает в со­ответствии со своими специфическими требованиями и имеет свою природу средств связи.
Однако предполагается, что каждая подсеть может принять пакет информации (данные с соответст­вующим сетевым заголовком) и доставить его по указанному ад­ресу в этой конкретной подсети.
Не требуется, чтобы подсеть га­рантировала обязательную доставку пакетов и имела надежный сквозной протокол.
Таким образом, две машины, подключенные к одной подсети, могут обмениваться пакетами.

Уровни и протоколы
Сетевой протокол TCP/IP обеспечивает взаимодействие компьютеров с различными архитектурами и ОС через взаимосвя­занные сети.
ТСР/IP – это гибкий стек протоколов, созданных для глобальных вычислительных сетей (ГВС).
Он легко адаптируе­тся к широкому спектру сетевого оборудования.
ТСР/IP можно применять для взаимодействия с системами на основе Windows NT, с устройствами, использующими другие сетевые продукты, с системами других фирм, например с UNIХ-системами.

Уровни и протоколы
ТСР/IP – это маршрутизируемый сетевой протокол, предоставляющий такие средства как:
• стандартный маршрутизируемый корпоративный сетевой протокол;
• архитектура, облегчающая взаимодействия в гетерогенных средах;
• доступ к Internet и его ресурсам.
Каждый компьютер в сети ТСР/IP имеет адреса трех уровней.

Уровни и протоколы
1. Локальный адрес узла, определяемый технологией, с помощью которой построена отдельная сеть, в которую входит данный узел.
Для узлов, входящих в локальные сети, это МАС-адрес сетевого адаптера или порта маршрутизатора, напри­мер:
23-В4-65-7С-DС-11.
Эти адреса назначаются производите­лями оборудования и являются уникальными адресами, так как управляются централизованно.

Уровни и протоколы
Для всех существующих техноло­гий локальных сетей МАС-адрес имеет формат 6 байтов:
• стар­шие 3 байта – идентификатор фирмы производителя,
• младшие 3 байта назначаются уникальным образом самим производите­лем.
Для узлов, входящих в глобальные сети, такие как Х.25 или frame.relay, локальный адрес назначается администратором гло­бальной сети.

Уровни и протоколы
2. IР-адрес, состоящий из 4 байт, например 192.15.0.30.
Этот адрес используется на сетевом уровне и назначается админист­ратором во время конфигурирования компьютеров и маршрути­заторов.
3. Символьный идентификатор-имя, например:
COMP21.AUD221.COM,
также назначаемый администратором.
Его также называют DNS-именем.
DNS (Domain Name System «система доменных имён») — компьютерная распределённая система для получения информации о доменах.

Уровни и протоколы
Распределённая база данных DNS поддерживается с помощью иерархии DNS-серверов, взаимодействующих по определённому протоколу.
Основой DNS является представление об иерархической структуре доменного имени и зонах.
Каждый сервер, отвечающий за имя, может делегировать ответственность за дальнейшую часть домена другому серверу (с административной точки зрения — другой организации или человеку), что позволяет возложить ответственность за актуальность информации на серверы различных организаций (людей), отвечающих только за «свою» часть доменного имени.

Уровни и протоколы
ТСР/IP – это стек протоколов, созданный для межсетевого обмена.
На следующем рисунке представлена структура протокола TCP/IP.
В SNMP (Simple Network Management Protocol — простой протокол сетевого управления) содержатся данные мониторинга MIB (Management Information Base).
Windows Sockets (WinSock) – стандартный интерфейс между sосkеt-приложениями и протоколами TCP/IP.

Уровни и протоколы
NetBT (NetBIOS над TCP/ IP) – службы NetBIOS, в том чис­ле службы имен, дейтаграмм и сессий.
Также предоставляет стандартный интерфейс между NеtВIОS-приложениями и про­токолами ТСР/IP.
Протокол ТСР (Transmission Control Protocol – протокол управления передачей) представляет гарантированную доставку пакетов с установлением соединения.
Протокол UDP (User Datagram Protocol – протокол пользовательских дейтаграмм) представляет негарантированную доставку пакетов без установления соединения.

Уровни и протоколы
Протоколы ТСР и UDP предоставляют разные услуги прикладным процессам.
Большинство прикладных программ пользуются только одним из них.
Если вам нужна надежная и эффективная доставка по длинному и ненадежному каналу передачи данных, то лучшим может быть ТСР.
Если вам нужна доставка дейта­грамм и высокая эффективность на быстрых сетях с короткими соединениями, то лучше может быть UDP.

Уровни и протоколы
Если ваши потребно­сти не попадают ни в одну из этих категорий, то выбор транс­портного протокола не ясен.
Однако прикладные программы мо­гут устранять недостатки выбранного протокола.
Если вы выбра­ли ТСР, а вам нужно передавать записи, то прикладная программа должна вставлять маркеры в поток байтов так, чтобы можно было различить записи.

Уровни и протоколы
Протокол ICMP (lntemet Control Message Protocol – протокол межсетевых управляющих сообщений) обеспечи­вает специальную связь между хостами, отчет о сообщениях и ошибках доставки пакетов.
Хост (host) – это главный компью­тер, ведущий узел.
Протокол IP (lnternet Protocol – межсетевой протокол) выполняет функции адреса­ции и маршрутизации.
Протокол ARP (Address Resolution Protocol – протокол определения адреса) осуществляет ото­бражение адресов IP в адреса подуровня управления доступом к среде передачи.

Уровни и протоколы
Адрес IP обязателен для каждого компьютера, ис­пользующего TCP/IP.
Он представляет собой логический 32-раз­рядный адрес, применяемый для идентификации ТСР/IР-хоста.
Подуровень управления доступом к среде передачи напрямую взаимодействует с сетевой платой и отвечает за безошибочную передачу данных между двумя компьютерами в сети.
Другими словами, протокол ARP служит для определения локального ад­реса (МАС-адреса) устройства по IР-адресу передаваемого пакета.
Существует также протокол, решающий обратную задачу, нахождение IР-адреса по известному локальному адресу – RARP (Reverse Address Resolution Protocol – реверсивный ARP).

Уровни и протоколы
Основные параметры протокола TCP/IP
Логический 32-разрядный IР-адрес – это адрес, используемый для идентификации TCP/IP-xocтa.
IР-адрес состоит из двух частей:
• иден­тификатора сети,
• идентификатора хоста.
IР-адрес имеет длину 4 бай­та – первая часть определяет номер сети, вторая – номер узла в сети.
Каждый компьютер, использующий протокол ТСР/IP, должен иметь уникальный адрес IP, например 10.0.0.2.

Уровни и протоколы
Подсеть – это сеть в многосетевой среде, использующая ад­реса IP с общим идентификатором сети.
Применяя подсети, ор­ганизация может разделить одну большую сеть на несколько фи­зических сетей и соединить их маршрутизаторами.
Для разбие­ния IР-адреса на идентификаторы сети и хоста служит маска подсети.
При попытке соединения ТСР/IP с помощью маски подсети определяет, находится ли целевой хост в локальной или удаленной сети.
Пример маски подсети – 255.255.0.0. Чтобы взаимодействовать напрямую, компьютеры в сети должны иметь одинаковую маску подсети.

Уровни и протоколы
Чтобы действовала связь с хостом из другой сети, должен быть указан IР-адрес основного шлюза.
Если на локальном хосте не указан маршрут до целевой сети, то ТСР/IP посылает пакеты для удаленных сетей на основной шлюз.
Если он не указан, связь будет ограничена только локальной сетью (подсетью).
Например, адрес основного шлюза может быть, например:
157.0.2.2.

Уровни и протоколы
Компьютеры IР-сетей обмениваются между собой информацией, используя в качестве адресов 4-байтные коды.
Это коды принято представлять соответствующей комбинацией десятич­ных чисел, напоминающей нумерацию абонентов в телефонии, например:
157.104.15.15.
Это означает, что каждое из четырех чи­сел в IP-адресе больше или равно 0 и меньше или равно 255.
Как можно увидеть на приведенном примере, числа условно отделя­ются друг от друга точками.

Уровни и протоколы
Протокол NWLink
Протокол NWLink IPX/SPX CompatiЬle Transport – это разработанная Microsoft 32-разрядная NDIS 4.0-совместимая версия протокола IPX/SPX (lntemetwork Packet Exchange/ Sequenced Packet Exchange) фирмы Novell.
NWLink чаще всего применяется в сетевых средах, где компьютеры должны иметь доступ к клиент-серверным приложениям.
NWLink позволяет компьютерам под управлением Windows NT взаимодействовать с другими сетевыми устройствами, использующими IPX/SPX, такими как принтер-серверы.

Уровни и протоколы
При установке и конфигурировании NWLink IPX/SPX необходимо указать тип пакетов и номер сети.
Тип пакетов определя­ет способ, по которому сетевая плата будет форматировать дан­ные для отправки по сети.
Многие операционные системы по­зволяют автоматически определять тип передаваемых пакетов.

Уровни и протоколы
Протокоп NetBEUI
Протокол NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface — расширенный пользовательский интерфейс дейтаграммной передачи NetBIOS) разра­ботан для небольших локальных вычислительных сетей (ЛВС), состоящих из 20-200 компьютеров.
В середине 1990-х годов широко использовался для небольших ЛВС, затем постепенно вытесняется протоколом TCP/IP.
Так как этот протокол не­маршрутизируемый, он не подходит для глобальных сетей.

Уровни и протоколы
Протокол NetBEUI реализует следующие возможности:
• связь между компьютерами с установлением или без установления со­единения;
• автоматическую настройку;
• защиту от ошибок;
• невы­сокие требования к памяти.
Так как NetBEUI полагается на широковещательную переда­чу при выполнении многих функций, например, при обнаружении и регистрации имен, его применение приводит к увеличе­нию широковещательного трафика по сравнению с другими протоколами.

Уровни и протоколы
Transport Driver Interface
Transport Driver Interface (TDI) – пограничный слой, предоставляющий общий программный интерфейс взаимодействия транспортных протоколов с драйверами файловой системы, та­кими как служба Workstation (Рабочая станция) – редиректор – или служба Server (Сервер).
TDI обеспечивает их независимость друг от друга.
Так как ТDI обеспечивает независимость сетевых компонен­тов друг от друга, можно добавлять, удалять или менять протоколы, не перенастраивая всю сетевую подсистему узла.

Уровни и протоколы
Драйверы файловой системы
Драйверы файловой системы служат для доступа к файлам.
Всякий раз, когда вы делаете запрос на чтение или запись файла, в работу включается драйвер файловой системы.
Несколько основных сетевых компонентов реализованы в виде драйверов файловой системы, например:
• службы Workstation (Рабочая стан­ция),
• Server (Сервер).

Уровни и протоколы
Редиректор
Диспетчер ввода/вывода определяет, кому адресован запрос на ввод/вывод: локальному диску или сетевому ресурсу.
Если последнему, редиректор перехватывает запрос и посылает (пере­направляет) eгo соответствующему сетевому ресурсу.
Реднректор (RDR) – это компонент, расположенный над TDI и взаимодей­ствующий с транспортными протоколами средствами TDI.
Реди­ректор обеспечивает подсоединение к Windows for Workgroups, LAN Manager, LAN Server и другим сетевым серверам Microsoft.

Уровни и протоколы
Редиректор реализован в виде драйвера.
Это дает следующие преимущества: • приложения могут применять доступ к файлам как на локальном, так и на уда­ленном компьютере.
С точки зрения диспетчера ввода/вы­вода, нет никакой разницы между обращением к файлам на локальном жестком диске и использованием редиректо­ра для доступа к файлам на удаленном компьютере в сети;
• редиректор может выполняться в режиме ядра и напрямую вызывать другие драйверы и компоненты, такие как дис­петчер кэша, повышая таким образом производительность;

Уровни и протоколы
• редиректор, как любой драйвер файловой системы, можно динамически загружать и выгружать;
• редиректор сетевой операционной системы может сосуществовать с редиректорами сторонних производителей.

Уровни и протоколы
Сервер
Вторым компонентом сети является служба Server (Сервер).
Как и редиректор, она располагается над ТDI, реализована в виде драйвера файловой системы и напрямую взаимодействует с другими драйверами файловой системы, выполняя запросы на чтение и запись.
Server предоставляет соединения, запрашиваемые клиентскими редиректорами, и обеспечивает доступ к требуемым ре­сурсам.

Уровни и протоколы
Когда эта служба получает от удаленного компьютера запрос на чтение файла, который расположен на локальном диске сер­вера, происходит следующее:
• сетевые драйверы нижнего уровня получают запрос и пере­дают его Server;
• Server передает запрос на чтение файла соответствующему локальному драйверу файловой системы;

Уровни и протоколы
• для доступа к файлу этот драйвер вызывает низкоуровневые драйверы дисков;
• данные от них передаются локальному драйверу файловой системы;
• тот передает их обратно Server;
• служба передает их низкоуровневому сетевому драйверу, который обеспечивает до­ставку данных до машины-клиента.

Адресация компьютеров в lnternet

Адресация компьютеров в lnternet
Под lntemet подразумевается совокупность сетей, базирующихся на IР-технологии обмена данными (IP-Internet Protocol) и обеспечивающих пользователям наивысшую степень удобства на коммутируемых или выделенных линиях:
• макси­мально высокие скорости,
• работу с электронной почтой,
• пре­доставление самых современных услуг, в числе которых цен­тральное место занимает WWW-технология (World Wide Web-Всемирная информационная паутина).

Адресация компьютеров в lnternet
Каждый узел в объединенной сети, как указывалось выше, должен иметь свой уникальный IР-адрес, состоящий из двух частей:
• номера сети,
• номера узла.
Какая часть адреса отно­сится к номеру сети, а какая к номеру узла, определяется значе­ниями первых битов адреса.

Адресация компьютеров в lnternet
Если адрес начинается с 0, то сеть относят к классу А, и но­мер сети занимает один байт, а остальные 3 байта интерпретируются как номер узла в сети.
Сети класса А имеют номера в диа­пазоне от 1 до 126 (смотри рисунок на следующем слайде).
В таких сетях количество узлов должно быть больше 216, но не превышать 224.
Если первые два бита адреса равны 10, то сеть относится к классу В и является сетью средних размеров с числом узлов 28-216.
Если адрес начинается с последовательности 110, то это сеть класса С с числом узлов не больше 28.

Адресация компьютеров в lnternet
Если адрес начинается с последовательности 1110, то он является адресом класса D и обозначает особый, групповой ад­рес-multicast.
Если в пакете в качестве адреса назначения ука­зан адрес класса D, то такой пакет должны получить все узлы, которые образуют группу с номером, указанным в поле адреса.
Если адрес начинается с последовательности 11110, то это адрес класса Е, он зарезервирован для будущих применений.

Адресация компьютеров в lnternet
В общем случае, такие числовые адреса могут иметь некоторое разнообразие трактовок, из которых приведем здесь сле­дующую:
<класс сети> <номер сети> <номер компьютера>.
Такая комбинация подразумевает, что множество представимых числовых номеров делится на сети разного масштаба.
С помощью специального механизма маскирования любая сеть, в свою очередь, может быть представлена набором более мелких сетей.

Адресация компьютеров в lnternet

Адресация компьютеров в lnternet
В общем случае, такие числовые адреса могут иметь некоторое разнообразие трактовок, из которых приведем здесь сле­дующую:
<класс сети> <номер сети> <номер компьютера>.
Такая комбинация подразумевает, что множество представимых числовых номеров делится на сети разного масштаба.
С помощью специального механизма маскирования любая сеть, в свою очередь, может быть представлена набором более мелких сетей.

Адресация компьютеров в lnternet
Определение номеров сети по первым байтам адреса –не вполне гибкий механизм для адресации.
На сегодняшний день получили широкое распространение маски.
Маска – это тоже 32-разрядное число, она имеет такой же вид, как и IР-адрес.
Маска используется в паре с IР-адресом, но не совпадает с ним.

Адресация компьютеров в lnternet
Принцип определения номера сети и номера узла IР-адреса с использованием маски состоит в следующем:
• двоичная запись маски содержит единицы в тех разрядах, которые в IР-адресе должны представляться как номер сети,
• нули в тех разрядах, которые представляются как номер хоста.
Кроме того, поскольку номер сети является целой частью адреса, единицы в маске должны представлять непрерывную последовательность.

Адресация компьютеров в lnternet
Каждый класс IР-адресов (А, В, С) имеет свою маску, используемую по умолчанию:
Класс А – 11111111.00000000.00000000.00000000 (255.0.0.0);
Класс В – 11111111.11111111.00000000.00000000 (255.255.0.0);
Класс С – 11111111.11111111. 11111111.00000000 (255.255.255.0);
Например, если адресу 190.215.124.30 задать маску 255.255.255.0, то номер сети будет 190.215.124.0,
а не 190.215.0.0, как это определяется правилами системы классов.

Адресация компьютеров в lnternet
В отличие от IP-адреса, нули и единицы в ней не могут чередоваться.
Всегда сначала идут единицы, потом нули.
Не может быть маски:
120.22.123.12=01111000.00010110.01111011.00001100.
Но может быть маска:
255.255.248.0=11111111.11111111.11111000.00000000.

Адресация компьютеров в lnternet
Сначала N единиц, потом 32-N нулей.
Легко догадаться, что такая форма записи избыточна.
Вполне хватило бы числа N, называемого длиной маски.
Так и делают:
пишут 192.168.11.10/21 вместо 192.168.11.10 255.255.248.0.
Обе формы имеют один и тот же смысл, но первая заметно удобнее.

Адресация компьютеров в lnternet
Чтобы определить границы подсети, компьютер делает побитовое умножение (логическое И) между IP-адресом и маской.
А на выходе получает адрес с обнулёнными битами в позициях нулей маски.
Например ip- адрес 192.168.11.10/21:
11000000.10101000.00001011.00001010
11111111.11111111.11111000.00000000
11000000.10101000.00001000.00000000 = 192.168.8.0
Адрес 192.168.8.0 называется адресом подсети.

Адресация компьютеров в lnternet
Обратите внимание на все обнулённые биты на позициях, которые соответствуют нулям в маске.
Адрес подсети обычно нельзя использовать в качестве адреса для интерфейса того или иного хоста.
Если, наоборот нулевые биты превратить в единицы:
11000000.10101000.00001000.00000000
11000000.10101000.00001111.11111111, то получится адрес 192.168.15.255. Такой адрес называется направленным бродкастом (то есть широковещательным) для данной сети. Сейчас особого смысла в нём нет, но когда-то раньше считалось, что все хосты в подсети должны на него откликаться. Сейчас это неактуально, однако этот адрес тоже (обычно) нельзя использовать как адрес хоста.

Адресация компьютеров в lnternet
Получается, из каждой подсети выбрасывается два адреса.
Остальные адреса в диапазоне от 192.168.8.1 до 192.168.15.254 включительно — это полноправные адреса хостов внутри подсети 192.168.8.0/21.
Их, все без исключения, можно использовать для назначения на компьютерах.

Адресация компьютеров в lnternet
Альтернативный формат записи маски подсети

Адресация компьютеров в lnternet
Зрительно адрес как бы делится на две части.
Та часть адреса, которой соответствуют единицы в маске, является идентификатором подсети — или адресом подсети.
Обычно её называют "префикс".
Вторая часть, которой соответствуют нули в маске — это идентификатор хоста внутри подсети.
Очень часто встречается адрес подсети в таком виде:
192.168.8.0/21 или
192.168.8.0 255.255.248.0

Адресация компьютеров в lnternet
Когда маршрутизатор прокладывает в сети маршруты для передачи трафика, он оперирует именно префиксами.
Как ни странно, он не интересуется местонахождением хостов внутри подсетей.
Об этом знает только шлюз по умолчанию конкретной подсети (технологии канального уровня могут отличаться).
Главное: в отрыве от подсети адрес хоста не используется совсем.

Адресация компьютеров в lnternet
Количество хостов в подсети определяется как 232-N-2, при этом N — длина маски.
Логичный вывод: чем длиннее маска, тем меньше в ней хостов.
Ещё один полезный логический вывод: максимальной длиной маски для подсети с хостами будет N=30.
Именно сети /30 чаще всего используют для адресации на point-to-point-линках между маршрутизаторами, то есть в соединениях от «точке к точке».

Адресация компьютеров в lnternet

Адресация компьютеров в lnternet
Большинство маршрутизаторов сегодня отлично работает и с масками /31, используя адрес подсети (нуль в однобитовой хостовой части) и бродкаст (единица) в качестве адресов интерфейсов.
Однако администраторы и сетевые инженеры иногда просто боятся такого подхода, согласно проверенному принципу «мало ли что».

Адресация компьютеров в lnternet
А вот «маска IP-адреса» /32 используется гораздо чаще.
С ней удобно работать, во-первых, при адресации так называемых loopback-интерфейсов.
Во-вторых, практически невозможно ничего напутать: /32 — это подсеть, состоящая из одного хоста, то есть по сути никакая и не сеть.
Маска /32 записывается как:
255.255.255.255

Адресация компьютеров в lnternet
Если администратору сети приходится оперировать не группами хостов, а индивидуальными машинами, то с каждым разом сеть становится всё менее масштабируемой.
В ней резко увеличивается вероятность всяческого беспорядка и никому не понятных правил.
Другими словами, с пользователями лучше обращаться не индивидуально, а массово, целыми подсетями, иначе сеть быстро станет неуправляемой.

Адресация компьютеров в lnternet
С ростом объемов информации в Intemet увеличилось и количество его узлов.
В результате путешествие по глобальной сети с помощью адресов, представленных в виде чисел, стало неудоб­ным.
На смену им приходят так называемые доменные имена.
Домен (domain) – территория, область, сфера-фрагмент, описывающий адрес в текстовой форме.

Адресация компьютеров в lnternet
Адрес конечного узла представляется в виде не цифрового кода, как было указано выше, а в виде набора текстовой информации формата:
domain4.domain3.domain2.domain1,
где domain1 – буквенное обозначение страны, например ru, uk и др., или одной из следующих спецификаций:
com – коммерческие организации;
edu – учебные и научные организации;
gov – правительственные организации;

Адресация компьютеров в lnternet
mil – военные организации;
net – сетевые организации разных сетей;
org – другие организации;
domain4, domain3, domain2 описывают, как правило, более низшие уровни адреса, например наименование:
• города,
• отдела,
• раздела,
• д.р.

Адресация компьютеров в lnternet
DNS (Domain Name System) – это распределенная база дан­ных, поддерживающая иерархическую систему имен для идентификации узлов в сети lntemet.
Служба DNS предназначена для автоматического поиска IР-адреса по известному символьному имени узла.
Спецификация DNS определяется стандартами RFC 1034 и 1035.
DNS требует статической конфигурации своих таб­лиц, отображающих имена компьютеров в IР-адрес.

Адресация компьютеров в lnternet
Протокол DNS является служебным протоколом прикладно­го уровня.
Этот протокол несимметричен – в нем определены DNS-серверы и DNS-клиенты.
DNS-серверы хранят часть рас­пределенной базы данных о соответствии символьных имен и IР-адресов.
Эта база данных распределена по административным

Адресация компьютеров в lnternet
Протокол DNS является служебным протоколом прикладно­го уровня.
Этот протокол несимметричен – в нем определены DNS-серверы и DNS-клиенты.
DNS-серверы хранят часть рас­пределенной базы данных о соответствии символьных имен и IР-адресов.
Эта база данных распределена по административным доменам сети Intemet.
Клиенты сервера DNS знают IР-адрес сервера DNS своего административного домена и по протоколу IP передают запрос, в котором сообщают известное символьное имя и просят вернуть соответствующий ему IР-адрес.

Адресация компьютеров в lnternet
Если данные о запрошенном соответствии хранятся в базе данного DNS-сервера, то он сразу посылает ответ клиенту, если же нет, то он посылает запрос DNS-серверу другого домена, кото­рый может сам обработать запрос либо передать его другому DNS-серверу.
Все DNS-серверы соединены иерархически, в соот­ветствии с иерархией доменов сети Intemet.
Клиент опрашивает эти серверы имен, пока не найдет нужные отображения.

Адресация компьютеров в lnternet
Этот про­цесс ускоряется из-за того, что серверы имен постоянно кэширу­ют информацию, предоставляемую по запросам.
Клиентские ком­пьютеры могут использовать в своей работе IР-адреса нескольких DNS-серверов для повышения надежности своей работы.
Каждый домен DNS администрируется отдельной организа­цией, которая обычно разбивает свой домен на поддомены и пе­редает функции администрирования этих поддоменов другим организациям.

Адресация компьютеров в lnternet
Каждый домен имеет уникальное имя, а каждый из поддоменов имеет уникальное имя внутри своего домена.
Имя домена может содержать до 63 символов.
Каждый хост в сети lnternet однозначно определяется своим полным доменным именем (fully qualified domaiп пате-FQDN), которое включает имена всех доменов по направлению от хоста к корню.
Пример полного DNS-имени:
citint.dol.ru.

Адресация компьютеров в lnternet
Номера сетей назначаются:
• централизованно, если сеть является частью Intemet,
• либо произвольно, если сеть работает автономно.
Номера узлов и в том и в другом случае администра­тор волен назначать по своему усмотрению, не выходя, разуме­ется, из разрешенного для этого класса сети диапазона.

Адресация компьютеров в lnternet
Координирующую роль в централизованном распределении IР-адресов до некоторого времени играла организация lnterNIC.
Однако с ростом сети задача распределения адресов стала слишком сложной, и InterNIC делегировала часть своих функций дру­гим организациям и крупным поставщикам услуг Intemet.
Уже сравнительно давно наблюдается дефицит IР-адресов.
Очень трудно получить адрес класса В и практически невозможно стать обладателем адреса класса А.

Адресация компьютеров в lnternet
При этом надо отметить, что дефицит обусловлен не только ростом сетей, но и тем, что имеющееся множество IР-адресов используется нерационально.
Очень часто владельцы сети класса С расходуют лишь небольшую часть из имеющихся у них 254 адресов.
Для смягчения проблемы дефицита адресов разработчики сте­ка ТСР /IP предлагают разные подходы.

Адресация компьютеров в lnternet
Принципиальным реше­нием является переход на новую версию IPv6, в которой резко расширяется адресное пространство за счет использования 16-байтовых адресов.
Однако и текущая версия IPv4 поддержива­ет некоторые технологии, направленные на более экономное рас­ходование IР-адресов.
Одной из таких технологий является тех­нология масок и ее развитие – технология бесклассовой междо­менной маршрутизации (Classless lnker-Domain Roиting-CIDR).

Адресация компьютеров в lnternet
Технология CIDR отказывается от традиционной концепции разделения адресов протокола IP на классы, что позволяет получать в пользование столько адресов, сколько реально необходимо.
Благодаря CIDR поставщик услуг получает возможность «нарезать» блоки из выделенного ему адресного пространства в точном соответствии с требованиями каждого клиента.
При этом у него остается пространство для маневра на случай его будущего роста.

Службы обмена данными

Службы обмена данными
Сети Х.25
Сети X.25 являются на довольно распро­страненными сетями с коммутацией пакетов, используемыми для построения корпоративных сетей.
Данные сети могут работать на ненадежных линиях передачи информации благодаря протоколам с установлением соединения и коррекцией ошибок на двух уровнях:
• канальном,
• сетевом.

Службы обмена данными
Сети Х.25 базируются на следующих основополагающих принципах организации, отличающих их от других:
• наличие в структуре сети специального устройства – PAD (Packet Assebler Disassebler), предназначенного для вы­полнения операции сборки нескольких низкоскоростных потоков байт от алфавитно-цифровых терминалов в паке­ты, передаваемые по сети и направляемые компьютерам для обработки;
• наличие трехуровневого стека протоколов с использовани­ем на канальном и сетевом уровнях протоколов с установ­лением соединения, управляющих потоками данных и ис­правляющих ошибки;

Службы обмена данными
• ориентация на однородные стеки транспортных протоколов во всех узлах сети – сетевой уровень рассчитан на работу только с одним протоколом канального уровня и не может подобно протоколу IP объединять разнородные сети.
Дополнительными устройствами в сети Х.25 являются также коммутаторы (центры коммутации пакетов), расположенные в различных географических областях и соединенные высокоскоростными каналами связи, обеспечивающими обмен данными между ними (смотри рисунок на следующем слайде).

Службы обмена данными
Уровень передачи данных АТМ
Технология передачи данных АТМ (Asynchronous Transfer Mode – асинхронный режим передачи) основана на передаче данных пакетами фиксированной длины.

Службы обмена данными
Общий размер пакета – 53 байта.
Из них:
• 4 байта – управляющая информация,
• 1 байт – контрольная сумма.
Сети АТМ предполагают передачу данных при установлен­ном соединении, т. е. сначала устанавливается соединение между источником информации и приемником и только затем начинается передача пакетов данных, после чего соединение разры­вается.

Службы обмена данными
Сети SDH
Появление стандартов синхронной цифровой иерархии передачи данных (SDH) в 1988 году ознаменовало собой новый этап развития транспортных сетей.
Технология SDH широко исполь­зуется для организации надежной передачи данных.
Системы синхронной передачи не только преодолели ограни­чения систем-предшественниц (PDH), но и снизили накладные расходы на передачу информации.

Службы обмена данными
SDH была разработана для того, чтобы получить стандартный протокол для взаимодействия провайдеров – поставщиков сетевых услуг;
уни­фицировать американские, европейские и японские цифровые системы;
обеспечить мультиплексирование цифровых сигналов на гигабитных скоростях;
обеспечить поддержку функций экс­плуатации и технического обслуживания ОА&М (operation, administration and maintenance -функционирование, админист­рирование и техническое обслуживание).

Службы обмена данными
Системы синхронной передачи не только преодолели ограничения систем-предшественниц (PDH), но и снизили накладные расходы на передачу информации.
Ряд уникальных достоинств, такие как:
• доступ к низкоскоростным каналам без полного демультиплексирования всего потока,
• высокая отказоустойчивость,
• развитые средства мониторинга и управления,
• гибкое управление постоян­ными абонентскими соединениями,
обусловил ее высокий темп развития, ставший основой первичных сетей нового поколения.

Службы обмена данными
Стек протоколов SDH состоит из протоколов трех основных уровней: • уровень соединения контролирует доставку данных между двумя конечными пользователями сети;
• уровень управления передачей данных поддерживает физическую целостность сети, поддерживает операции административного контроля, осуществляет различные операции реконфигурирования в случае отказа какого-либо элемента сети и др.;
• физический уровень, названный в стандарте фотонным (photonic), имеет дело с кодированием бит информации с помощью модуляции света.

Службы обмена данными
На сегодняшний день технология SDH считается не только перспективной, но и достаточно апробированной технологией для создания транспортных сетей.
Технология SDH обладает ря­дом важных достоинств с пользовательской, эксплуатационной и инвестиционной точек зрения:
• умеренная структурная сложность, снижающая затраты на монтаж, эксплуатацию и развитие сети, в том числе подключение новых узлов;
• широкий диапазон возможных скоростей от 155,520 Мбнт/с (STM-1) до 2,488 Гбит/с (STM-16) и выше;

Службы обмена данными
• возможность интеграции с каналами PDH, поскольку цифровые каналы PDH являются входными каналами для се­тей SDH;
• высокая надежность системы благодаря централизованно­му мониторингу и управлению, а также возможности ис­пользования резервных каналов;
• высокая степень управляемости системы благодаря полно­стью программному управлению;
• возможность динамического предоставления услуг – кана­лы для абонентов могут создаваться и настраиваться дина­мически, без внесения изменений в инфраструктуру сис­темы;

Службы обмена данными
• высокий уровень стандартизации технологии, что облегчает интеграцию и расширение системы, дает возможность применения оборудования различных производителей;
• высокая степень распространения стандарта в мировой практике.
Стандарт SDH обладает достаточной степенью зрелости, что делает его надежным для инвестиций.

Службы обмена данными
В дополнение к перечисленным достоинствам необходимо отметить развитие магистральных телекоммуникаций российских операторов связи на основе SDH, что предоставляет допол­нительные возможности для привлекательных интеграционных решений.
Перечисленные достоинства делают решения, осно­ванные на технологии SDH, рациональными с точки зрения ин­вестиций.
В настоящее время она может считаться базовой для построения современных транспортных сетей как для корпоративных сетей различного масштаба, так и для сетей связи обще­го пользования.

Список литературы:
Компьютерные сети. Н.В. Максимов, И.И. Попов, 4-е издание, переработанное и дополненное, «Форум», Москва, 2015.
Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы, В. Олифер, Н. Олифер (5-е издание), «Питер», Москва, Санк-Петербург, 2016.
Компьютерные сети. Э. Таненбаум, 4-е издание, «Питер», Москва, Санк-Петербург, 2003.
Построение сетей на базе коммутаторов и маршрутизаторов / Н.Н. Васин, Национальный Открытый Университет «ИНТУИТ», 2016.
Компьютерные сети : учебное пособие / А.В. Кузин, 3-е издание, издательство «Форум», Москва, 2017.

Список ссылок:
https://ru.all.biz/img/ru/service_catalog/114429.png
http://ok-t.ru/studopediaru/baza2/2064451368537.files/image044.gif
https://cf.ppt-online.org/files2/slide/y/YXO6iTale5FdqBHgjZJNnQrVPxsvA2R1KtEk73/slide-25.jpg