Кабельные системы для локальных сетей Мосты и коммутаторы Протоколы транспортного уровня

Протоколы TCP и UDP

Протоколы транспортного уровня не используются для маршрутизации пакетов, а служат для повышения надежности доставки данных протоколов прикладного уровня, а также мультиплексируют протокол сетевого уровня с различными протоколами прикладного уровня.

Протокол UDP (User Datagram Protocol) так же, как IP является дейтаграммным протоколом, поэтому надежности при передаче данных прикладных протоколов он не прибавляет, а является просто мультиплексором между протоколом IP и такими протоколами как TFTP, ВООТР и др. Мультиплексирование происходит на основании таких полей пакета UDP, как порт источника данных и порт назначения данных. Номер порта соответствует определенному протоколу прикладного уровня или же определенной функции какого-либо протокола. Например, порт 67 закреплен за сервером протокола ВООТР, а порт 68 - за клиентом этого протокола.

Протокол TCP также выполняет роль мультиплексора между протоколом IP и протоколами прикладного уровня, за которыми также закреплены соответствующие значения портов пакета TCP. Однако TCP выполняет и вторую функцию протоколов транспортного уровня - он обеспечивает надежную передачу пакетов за счет установления соединения и нумерации пакетов по алгоритму скользящего окна. Номером соединения является пара конечных точек соединения, где конечная точка сама образуется из пары (номер узла, номер порта) приложения.

По сравнению с образованием виртуального канала, когда каждому соединению присваивается номер виртуального канала, который затем указывается в пакетах транспортного уровня для маршрутизации пакетов, использование обозначения соединений парой конечных точек позволяет стеку TCP/IP маршрутизировать каждый

IP-пакет отдельно, что повышает производительность и отказоустойчивость сети, и в то же время нумеровать TCP пакеты внутри, каждого соединения, обеспечивая их надежную доставку.

Маршрутизаторы для выполнения своих функций обычно работают только с заголовками пакетов сетевого уровня, то есть с IP-заголовками, но при выполнении функций фильтрации трафика могут просматривать и заголовки пакетов транспортного уровня, что позволяет использовать номер порта как условие фильтрации и в гораздо более удобной форме, чем при использовании мостов, запрещать использование того или иного сервиса (идентифицируемого номером порта) всем пользователям или определенному пользователю (на основании его IP-адреса).

Протокол IPX

  Протокол IPX, так же, как и IP, является протоколом дейтаграммного типа. Однако он разрабатывался для применения в локальных сетях и поэтому некоторые возможности, имеющиеся в протоколе IP, не поддерживает.

Адрес получателя в протоколе IPX - это межсетевой адрес, который содержит три поля, а именно: номер сети (32 бита), номер узла (48 битов) и номер сокета (16 битов).

• Номер сети идентифицирует каждый сегмент в общем случае многосерверной сети; эти номера назначают администраторы сети, когда инициализируют файл-серверы.

• Адрес узла является МАС-адресом узла, то есть в данном случае на сетевом уровне используется локальный адрес узла.

• Сокет (socket - гнездо или разъем) определяет собственно прикладную программу-получатель, работающую на станции назначения. Прикладные программы открывают и закрывают сокеты во многом так же, как они открывают и закрывают файлы.

Наличие поля сокета (аналога порта протоколов UDP и TCP) в пакете IPX говорит о том, что этот протокол поддерживает не только маршрутизацию в составных сетях, но и выполняет роль мультиплексора по отношению к протоколам прикладного уровня. В стеке Novell это свойство явным образом используется при работе файлового сервиса -протокол NCP непосредственно работает с протоколом IPX, минуя транспортный протокол SPX, что уменьшает накладные расходы, связанные с многоуровневостью.

Протокол IPX является одним из наиболее легко настраиваемых протоколов сетевого уровня. Номер сети задается администратором только на серверах, а номер узла вообще вручную не задается, так как он автоматически считывается из сетевого адаптера компьютера. Административные издержки при конфигурировании сети сводятся из-за этого к минимуму. При этом отпадает необходимость в использовании протокола типа ARP. выясняющего соответствие между сетевыми адресами узлов и их МАС-адресами. Однако при смене сетевого адаптера нужно скорректировать адрес узла, если для его выяснения используется справочная служба типа NDS.

В версии стека IPX для локальных сетей соответствие символьных имен серверов их сетевым адресам устанавливалось с помощью широковещательного протокола Service Advertising Protocol (SAP), поэтому проблем при смене у сервера сетевого адаптера не возникало, Однако широковещательные рассылки - не очень хороший способ взаимодействия в глобальной сети, недаром в стеке TCP/IP они для выяснения соответствия символьных имен IP-адресам не используются. Модернизируя свой стек для применения в глобальных сетях, компания Novell использует теперь справочную службу NDS для нахождения разнообразной информации о имеющихся в сети ресурсах и сервисах, в том числе и о соответствии имени сервера его сетевому адресу. Так как служба NDS поддерживается только серверами с версией NetWare 4 и выше, то для работы с версиями NetWare 3.х маршрутизаторы распознают пакеты SAP по номеру их определенного сокета и передают их на все порты, имитируя широковещательные рассылки локальной сети, что, конечно, съедает значительную часть пропускной способности медленных глобальных линий.

Еще несколько особенностей протокола IPX ограничивают его применение в глобальных сетях.

• Отсутствие полей, поддерживающих фрагментацию пакетов верхнего уровня, требует задания такого размера пакета IPX, который бы гарантированно уложился бы во все кадры локальных и глобальных сетей на всем пути следования по составной сети. Возможно поэтому длина поля данных пакета IPX ограничена 546 байтами. При заголовке в 30 байтов (его большая длина связана с большим размером адреса, включающего 6-байтовый МАС-адрес узла) накладные расходы на служебную информацию оказываются достаточно большими.

• Время жизни пакета ограничено числом 15, что может оказаться недостаточным для большой сети.

• Отсутствие поля качества сервиса не позволяет маршрутизаторам автоматически подстраиваться к требованиям приложения по передаче трафика.

 Удачными примерами расширяемых RISCсуперсерверов являются системы:

• AlphaServer 2100 и 8400 фирмы Digital Equipment

• SPARCcenter 2000 фирмы Sun Microsystems

• AV9500 фирмы DG

• HP9000 Model T500 фирмы HewlettPackard

 Путем постепенных аппаратных расширений их можно превратить из серверов среднего масштаба в очень крупные. Обычно это осуществляется за счет установки в суперсервер новых ЦП, плат памяти, дисков и прочих компонентов, а также связывания или кластеризации нескольких систем через внешние соединения между системными шинами.

 Системы AlphaServer допускают установку до четырех мощных 64разрядных процессоров Alpha с тактовыми частотами 190 и 275 МГц. Они обладают внутренней шиной с высокой пропускной способностью, высокопроизводительным контроллером жестких дисков Fast Wide SCSI и 64разрядной сетевой платой. На этих серверах могут быть установлены операционные системы VMS, Unix, Windows NT. Минимальная цена сервера в четырехпроцессорной конфигурации находится в диапазоне от 22 до 34 тысяч долларов. Многие серверы фирмы Digital имеют систему контроля температуры, избыточные источники питания, средства удаленного управления, память ЕСС, встроенные массивы RAID. Компьютеры автоматически переконфигурируются и

запускаются, если из строя выходят процессоры или элементы памяти.

 Суперсервер SPARCcenter 2000 фирмы Sun, работающий под управлением ОС Solaris 2.3. в режиме СМП способен поддерживать до 20 ЦП Super SPARC с тактовой частотой 50 МГц. В модели предусмотрены 2 системные шины XDBus от Sun, каждая из которых обеспечивает пропускную способность 640 Мб/с между разными ЦП, а также ЦП и памятью. Компьютер имеет ОЗУ объемом 2 Гбайт, совместно используемое процессорами, и общесистемную оперативную память до 5 Гбайт, 40 разъемов расширения для сетевых адаптеров, рассредоточенных по 4 шинам ввода/вывода с пропускной способностью 320 Мб/с, и внутренние одновременно подключенные дифференциальные дисковые матрицы Fast/Wide типа SCSI2 на 600 Гбайт. Внешние дисковые матрицы в стандарте SCSI2 позволяют процессорам SPARCcenter 2000 работать более, чем с одним Тбайт оперативных данных.

Следующее ограничение относится к протоколу NCP, так как именно он обеспечивает надежную передачу данных между клиентом и сервером, являясь протоколом с установлением соединения.

Фиксированная маршрутизация. Этот алгоритм применяется в сетях с простой топологией связей и основан на ручном составлении таблицы маршрутизации администратором сети.

Типы и характеристики маршрутизаторов Основная функция маршрутизатора - чтение заголовков пакетов сетевых протоколов, принимаемых и буферизуемых по каждому порту (например, IPX, IP, AppleTalk или DECnet), и принятие решения о дальнейшем маршруте следования пакета по его сетевому адресу, включающему, как правило, номер сети и номер узла.

Перечень поддерживаемых сетевых протоколов. Магистральный маршрутизатор должен поддерживать большое количество сетевых протоколов и протоколов маршрутизации, чтобы поддерживать трафик всех существующих на предприятии вычислительных систем (в том числе и устаревших, но все еще успешно эксплуатирующихся), а также систем, которые могут появиться на предприятии в ближайшем будущем.

Трансляция протоколов канального уровня. Эта важная функция была одной из основных причин применения маршрутизаторов для объединения сетей с разными протоколами канального уровня, например Ethernet и Token Ring,

Типовые структуры интрасетей. Очевидно, что архитектура сети, стек коммуникационных протоколов, тип кабельной системы зависят в конечном счете от специфики предприятия и выбранных приложений.

Стянутая в точку магистраль (collapsed backbone) В этой модели магистралью сети является внутренняя шина устройства межсетевого взаимодействия.

Коммутатор не требует сложного предварительного конфигурирования, поддерживает любые сетевые протоколы (так как просто не обращает внимания, какие протоколы он переносит в кадрах канального уровня, с которыми он имеет дело) и объединяет сегменты сети быстро и за существенно меньшую цену, чем маршрутизатор.

Концепция организации сетей и сетевые компоненты

Современные офисные средства ЛВС должны предоставлять:

• простые методы совместного доступа, передачи и защиты данных;

• средства совместного использования приложений;

• способы взаимодействия пользователей сети друг с другом;

• методы совместного использования периферийных устройств. Рассмотрим эти вопросы несколько подробнее.


Концепция и преимущества структурированной кабельной системы