Глобальные сети wan
Сегменты сети WAN представляют собой совокупности мощных магистралей, объединяющих отдельные локальные и территориальные информационные сети.
Магистральные линии связи являются дорогостоящими телекоммуникационными ресурсами, используемыми при транспортировке информационных потоков на огромные расстояния. Эффективное использование этих ресурсов составляет основную проблему при построении сетей WAN. Решение этой проблемы достигается применением специальных высокоскоростных технологий, ориентированных на использование в транспортных сетях. Это прежде всего представление всей передаваемой информации в едином цифровом виде и высокая концентрация цифровых потоков в узлах доступа к магистралям.
Принципы построения транспортных телекоммуникаций во многом повторяют принципы развития магистралей авто- и железнодорожного транспорта. В транспорте вместо узких автодорог строят широкие магистрали с односторонним движением, так называемые автобаны. Вместо перекрестков со светофорами сооружаются развязки различных по высоте уровней и съезды, обеспечивающие безостановочное движение транспорта. Для транспортировки грузов организуются контейнерные перевозки. Современные телекоммуникационные технологии позволяют организовывать нечто подобное в сетях связи. Это широкополосные волоконно-оптические линии связи, в которых скорости передачи цифровых потоков достигают нескольких десятков гигабит (Гбит). Асинхронный режим переноса обеспечивает транспортирование любых видов информации пакетами фиксированной длины, помещенными в специальные транспортировочные модули (виртуальные контейнеры). Узлы при этом выполняют функции распределителей и ответвителей потоков разной величины. Доступ к таким сетям осуществляется при помощи специального оборудования (коммутаторов, мультиплексоров, волновых конвертеров и т. п.), устанавливаемого в узлах доступа к сети WAN.
При построении сетей WAN используются все базовые топологии («точка–точка», древовидная, кольцо и т. д.), а также их сочетания.
Использование кроссовой автоматической коммутации в узлах сетей WAN обеспечивает возможность гибкого управления топологией на логическом уровне.
При рассмотрении в составе сегментов телекоммуникационной сети сеть WAN классифицируется как опорная сеть (Backbone Network). Основной задачей опорной сети является высокоскоростная транспортировка очень концентрированного трафика на большие расстояния, в связи с чем ее еще называют транспортной сетью.
Понятие «транспортная сеть» (Transport Network, Transmission Media) определяет телекоммуникационную среду как совокупность унифицированного оборудования широкополосных линий, распределительных узлов и узлов доступа к сети, посредством которого реализуется иерархия стандартизированных уровней скоростей передачи информационных потоков данных.
В отличие от опорной сети, все остальные телекоммуникационные сегменты (такие, как сети абонентского доступа, местные сети межузловой связи) выполняют двоякую задачу: с одной стороны – обеспечивают передачу и распределение локально сосредоточенных потоков информации, с другой – образуют сеть доступа к опорной (транспортной) сети.
В рамках концепции информационной сети вся совокупность сегментов телекоммуникационной сети, посредством которой обеспечивается взаимодействие терминальных систем пользователей с рабочими системами, может трактоваться как сеть доступа к информационным и вычислительным ресурсам информационной сети либо к ее базовой сети (Core Network).
Базовой сетью называется совокупность сегментов телекоммуникационной сети, объединяющая поставщиков услуг.
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.