3. Определение Internet. Топология глобальных и локальных сетей (гвс, лвс). Функциональная модель Internet.
В настоящее время Интернет — это глобальная, межконтинентальная сеть, она объединяет десятки миллионов компьютеров и локальных сетей.
Интернет (англ. Internet) — всемирная система объединённых компьютерных сетей, построенная на использовании протокола IP и маршрутизации пакетов данных. Интернет образует глобальное информационное пространство, служит физической основой для Всемирной паутины и множества других систем (протоколов) передачи данных.
Интернет — это общедоступная сеть, открытая для любого пользователя, имеющего компьютер с модемом 1 и некоторое специальное программное обеспечение. К середине 2008 года число пользователей, регулярно использующих Интернет, составило около 1,5 млрд человек.
Основу Интернета составляют высокоскоростные телекоммуникационные магистральные сети 2. К магистральной сети через точки сетевого доступа NAP (Network Access Point) подсоединяются автономные системы, каждая из которых уже имеет свое административное управление, свои внутренние протоколы маршрутизации. Примерами таких автономных систем могут служить сеть EUNet, охватывающая страны центральной Европы, сеть RUNet (Рунет), объединяющая университеты России, и т. п. Автономные сети формируют компании-провайдеры, предоставляющие услуги доступа в Интернет.
Основные ячейки Интернета — это локальные вычислительные сети. Но существуют и локальные компьютеры, самостоятельно подключенные к Интернету. Компьютеры сетевые или локальные, непосредственно подключенные к Интернету, называются хост-компьютерами. Если некоторая локальная сеть подключена к Интернету, то и каждая рабочая станция этой сети также имеет выход в Интернет через хост-компьютер сети. В качестве хоста может использоваться web-сервер или сервер-шлюз (часто именуемый прокси-сервером) — рабочая станция, имеющая специализированное программное обеспечение для непосредственной работы в Интернете, например программы EasyProxy, WinProxy, WinGate2.. Каждый подключенный к Интернету компьютер имеет свой адрес, по которому его может найти абонент из любой точки света.
Структура сети Интернет — типичная клиент-серверная, то есть имеются компьютеры, в основном получающие информацию из сети — «клиенты», а есть компьютеры, снабжающие клиентов информацией — «серверы» (серверы также накапливают ее, но основная их функция — отдавать). Важной особенностью Интернета является то, что он, объединяя различные сети, не создает при этом никакой иерархии — все компьютеры, подключенные к сети, равноправны.
Топология глобальных сетей
Глобальная (WAN — Wide Area Network) — сеть, покрывающая большие географические регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства. Глобальные сети являются открытыми и ориентированы на обслуживание любых пользователей. Иногда – объединение локальных сетей.
Она объединяет компьютеры, которые называются хостами. Хосты соединяются коммуникационными подсетями, для краткости называемые подсетями. Задачей подсети является передача сообщений от хоста к хосту и, таким образом в глобальных сетях коммуникативный аспект отделен от прикладного, что значительно увеличивает структуризацию сети, а следовательно, упрощает ее разработку и обслуживание.
Подсеть в свою очередь состоит из компонентов двух типов: линий связи и маршрутизаторов. Задачей маршрутизаторов является определение маршрута передаваемого информационного пакета.
Если какие-либо два маршрутизатора не соединены напрямую, то они общаются через промежуточные маршрутизаторы. Тогда переданный пакет получается каждым промежуточным маршрутизатором целиком, хранится на нем до тех пор, пока не освободится требуемая линия связи, а затем передается дальше. Подсети, работающие по такому принципу, называются подсетями с промежуточным хранением. На сегодняшний день все подсети глобальных сетей за исключением тех, которые используют спутники связи, являются подсетями с промежуточным хранением.
В глобальных сетях обычно используется коммутация пакетов. Ниже представлен алгоритм работы коммутации пакетов:
1) Приложение, выполняемое на передающем хосте, дает запрос на пересылку сообщения приложению, выполняемому на принимающем хосте.
2) Передающий хост осуществляет разбивку сообщения на пакеты, каждый из которых имеет порядковый номер.
3) Пакеты друг за другом направляются в линию связи и по отдельности передаются по подсети.
4) Маршрутизаторы подсети определяют оптимальный маршрут прохождения пакетов. Решение о выборе маршрута маршрутизаторами осуществляется на локальном уровне согласно алгоритму маршрутизации. При этом предпринимается попытка проложить оптимальный путь, учитывая степень загруженности линий связи.
5) Принимающий хост собирает пакеты и реконструирует начальное сообщение.
14. Топологии глобальной сети
Глобальные сети (WAN) — сетевая инфраструктура, которая охватывает обширную географическую область. Управление глобальными сетями обычно осуществляется операторами связи (SP) или Интернет-провайдерами (ISP).
- WAN связывают локальные сети в обширных географических областях, таких как города, регионы, страны или континенты.
- Управление глобальными сетями обычно осуществляется различными операторами связи.
- Глобальные сети обычно обеспечивают более низкоскоростные соединения между локальными сетями.
Глобальные сети часто подключены с помощью следующих физических топологий.
- Двухточечная топология («точка-точка»): это простейшая топология, которая представляет собой постоянное соединение между двумя конечными устройствами. Именно по этой причине данная топология наиболее распространена в глобальной сети.
- Топология hub-and-spoke (звезда): версия топологии типа «звезда» для глобальной сети, в которой центральный узел подключает филиалы с помощью двухточечных соединений.
- Полносвязная (mesh) топология: эта топология предоставляет высокую доступность, но требует, чтобы каждая конечная система была связана с каждой другой системой. Поэтому административные и физические расходы могут быть весьма значительными. Каждый канал является двухточечным каналом для другого узла. Варианты этой топологии включают в себя сильносвязную (partial mesh) топологию, к которой подключены некоторые, но не все оконечные устройства.
На рисунке показаны три наиболее распространённые физические топологии глобальной сети.
29. Протоколы транспортного уровня
Протокол передачи данных — набор соглашений интерфейса логического уровня, которые определяют обмен данными между различными программами. Эти соглашения задают единообразный способ передачи сообщений и обработки ошибок при взаимодействии программного обеспечения разнесённой в пространстве аппаратуры, соединённой тем или иным интерфейсом. Транспортный уровень отвечает за установление временного сеанса связи и передачу данных между двумя приложениями.
- Транспортный протокол — протокол управления передачей (TCP): управляет отдельными сеансами связи между серверами и клиентами в Интернете. TCP делит сообщения HTTP на более мелкие части, называемые сегментами. Эти сегменты передаются между веб-сервером и клиентскими процессами, запущенными на узле назначения. TCP также отвечает за управление размером и скоростью, с которой происходит обмен сообщениями между сервером и клиентом.
Как уже упоминалось ранее, TCP считается надёжным транспортным протоколом, а это значит, что он использует процессы, которые обеспечивают надёжную передачу данных между приложениями с помощью подтверждения доставки. Передача с использованием TCP аналогична отправке пакетов, которые отслеживаются от источника к получателю. Если заказ службы Federal Express разбивается на несколько отправок, заказчик может зайти на веб-сайт компании и просмотреть порядок доставки. TCP использует следующие три основные операции для обеспечения надёжности:
- отслеживание переданных сегментов данных
- подтверждение полученных данных
- повторная отправка всех неподтвержденных данных
TCP разбивает сообщение на фрагменты меньшего размера, которые называются сегментами. Этим сегментам присваиваются порядковые номера, после чего они передаются IP-протоколу, который собирает их в пакеты. TCP отслеживает количество сегментов, отправленных на тот или иной узел тем или иным приложением. Если отправитель не получает подтверждения в течение определённого периода времени, то TCP рассматривает эти сегменты как утраченные и повторяет их отправку. Повторно отправляется только утраченная часть сообщения, а не все сообщение целиком. Протокол TCP на принимающем узле отвечает за повторную сборку сегментов сообщений и их передачу соответствующему приложению. Протокол передачи файлов (FTP) и протокол передачи гипертекста (HTTP) — это примеры приложений, которые используют TCP для доставки данных. Такие процессы обеспечения надёжности повышают нагрузку на сетевые ресурсы, что связано с необходимостью подтверждения, отслеживания и повторной отправки данных. Для поддержки перечисленных выше процессов между отправляющими и получающими узлами пересылаются дополнительные управляющие данные. Эта контрольная информация содержится в заголовке TCP.
Что такое топология глобальной сети?
Топология глобальной сети (WAN) описывает расположение сетевых компонентов и соединений в данной глобальной сети. Хотя проектирование глобальной сети может показаться сложным, большинство таких сетей основаны на одной из нескольких простых топологий. Изучение этих топологий поможет понять структуру крупных современных сетей и может дать представление о работе сети вашего собственного предприятия.
Двухточечная
Сети типа “точка-точка” представляют собой узлы глобальной сети, соединенные сетевыми кабелями высокой пропускной способности, известными как магистральные. Узлы соединены как бы в линию, причем каждый узел (кроме тех, что находятся на концах линии) связан только с узлами непосредственно до и после него. Это простая в реализации топология, которая обеспечивает экономическую выгоду, поскольку требует минимальной прокладки кабелей. Но она делает сети уязвимыми для сбоев, поскольку одна ошибка в магистрали может вывести из строя целые участки сети.
Кольцо
Кольцевая топология такая же, как и топология “точка-точка”, за исключением того, что узлы в конце магистрали также соединены друг с другом. Это делает глобальные сети с кольцевой топологией менее уязвимыми для сбоев, поскольку, если в сети обнаружен сбой, трафик может быть перенаправлен в обратном направлении по кольцу. Но добавление новых узлов в глобальные сети с кольцевой топологией требует дополнительной работы и затрат по сравнению с настройками “точка-точка”, поскольку для каждого нового узла требуется два подключения вместо одного.
Звезда
Топология “звезда” видит все узлы, подключенные к центральному узлу, немного похожему на спицы колеса. Концентраторы глобальной сети используют технологию, известную как маршрутизатор-концентратор, для обеспечения отправки данных в нужное место назначения. Эта топология позволяет легко добавлять узлы в сеть – важное соображение для глобальных сетей – и не подвержена риску сбоя одного кабеля, приводящего к отключению всей сети. Но возможность её запуска полностью зависит от маршрутизатора-концентратора.
Многоуровневая
Многоуровневая глобальная сеть видит множество более мелких глобальных сетей звездообразного типа, соединенных вместе маршрутизаторами-концентраторами. Это обеспечивает преимущества масштабируемости сети Star WAN при одновременном снижении зависимости сети от отдельных компонентов сетевого оборудования. Если один из маршрутизаторов выходит из строя, трафик может быть перенаправлен, чтобы избежать повреждённой области. Некоторые многоуровневые сети также включают прямые ссылки между узлами, известные как зацепление. Принципиальным недостатком многоуровневых и сетевых сетей является сложность – они могут включать в себя много узлов и требуют хорошего управления.