Структура сетей и протоколов

Александр Дудкин

Различные типы сетей все плотнее интегрируются в нашу жизнь, хотя мы этого порой даже не замечаем, в то время как они раскрывают перед нами все более широкие возможности. Кто-то про себя подумает: «Да не нужны мне эти буржуйские штучки!», - и будет неправ. В ближайшее время всевозможные сети опутают нашу жизнь со всех сторон. Все, начиная от общения, заканчивая удаленным управлением бытовыми устройствами у нас дома и на работе, будет управляться по сети. У кого сейчас нет сотового телефона, в то время как еще 4 года назад они были не так уж и распространены. Так в ближайшие годы не останется человека без ноутбука с беспроводной технологией Wi-Fi. Уже сейчас вы можете проверять факсы и почту, пришедшие на ваш домашний телефонный номер удаленно. Если учесть, что все они могут коммутироваться между собой и на аппаратном уровне могут быть интегрированы в любые устройства, то их возможности практически безграничны. Вы, например, сможете на расстоянии проверять готовкой пищи в микроволновой печи, с компьютера проверять безопасность у вас в квартире, смотреть за ребенком, оставшимся одним дома. Естественно, за прокладку и настройки таких сетей в ближайшие годы вы выложите кругленькую сумму, но есть вариант все сделать самому, что гораздо выгоднее и приятнее.

За последнее время появилось большое количество новых стандартов в области сетей. Это породило немало споров и замешательства. Чтобы уметь строить собственные сети или хотя бы уметь настраивать существующие, необходимо понимание принципов работы сетей. Чтобы разобраться в существующей ситуации с сетями, мы предлагаем этот материал.

Классификация

Все вычислительные сети (ВС), в основном, классифицируются по географическому признаку. Они подразделяются на локальные (LAN), региональные (MAN) и глобальные (WAN). LAN работают на территории одного здания или части города. В качестве среды передачи данных используется «витая пара» (UTP), коаксиальный кабель и иногда оптоволокно («оптика» в просторечье). MAN объединяет локальные сети и как правило, использует оптоволокно. WAN, в отличие от предшественников имеет низкую скорость передачи данных и большее количество ошибок передачи. Для этого используются средства телекоммуникации: телефонные линии, спутниковые средства и микроволновые передатчики.

По способу разделения ресурсов ВС могут быть одноранговыми, клиент-серверными (с выделенным сервером) и смешанными. В одноранговых сетях все компьютеры равноправны и отсутствует централизованное управление ресурсами и службами на компьютерах. В каждый конкретный момент каждый компьютер может быть сервером или клиентом, предоставляя или используя ресурсы других компьютеров. Такие сети имеют смысл при наличии в сети 5-15 компьютеров и отсутствии единых распределяемых приложений. При работе с выделенным сервером используется клиент-серверная схема, которая позволяет централизованно обеспечивать безопасность и управление, предоставлять централизованное хранилище ресурсов и обеспечивать различные сервисы (например, Web-сервисы, распределенное использование приложений). Такая система более сложна в обслуживании, но предоставляет гораздо больше удобства, безопасности и хорошо масштабируется.

Способ, с помощью которого сообщение обрабатывается структурными элементами (каналами связи и интерфейсами) и передается по сети, называется сетевым протоколом. Проблемы совмещения различных элементов ВС привели Международную организацию стандартизации ISO к созданию эталонной модели архитектуры ВС OSI. В модели OSI принят принцип слоистой архитектуры, в которой все функции сети разделены на уровни таким образом, что вышележащие уровни используют услуги по переносу информации, предоставляемые нижележащими уровнями, т. е. взаимодействуют через интерфейс, который должен сохраняться, а сами уровни могут быть заменены в любой момент. Единственной проблемой может служить тот факт, что некоторые фирмы производители к тому времени уже разработали и внедрили свой стандарт, который может вписываться, а может несколько отличаться от модели OSI

Модель OSI

Итак, эта эталонная модель распределяет сетевые функции по семи уровням:

Уровень 7. Прикладной

Уровень 6. Представления данных

Уровень 5. Сеансовый

Уровень 4. Транспортный

Уровень 3. Сетевой

Уровень 2. Канальный

Уровень 1. Физический

При передаче информации в модели OSI используется 3 типа адресов:

Физический адрес или MAC-адрес, который записывается изготовителем на сетевой плате и однозначно определяет физическое устройство.

Служебный (логический) адрес, определяющий порт или сокет для служб провайдера или сервера.

Сетевой (логический) адрес, который определяет сегмент сети, к которому присоединено устройство и его логический порядковый номер в сегменте.

Таблица 1. Многоуровневая архитектура связи

На физиче