Тема 2 Концепции межсетевого взаимодействия n Сети с

Тема 2. Концепции межсетевого взаимодействия n. Сети с коммутацией пакетов и каналов n. Структуризация сетей на основе мостов и коммутаторов n. Понятие "internetworking"

Принцип коммутации Коммуникационная сеть Конечные узлы Коммутаторы Среда, разделяемая между коммутаторами

Задачи коммутации • Адресация – локальные, глобальные и иерархические адреса • Метод коммутации – каналов или пакетов • Метод мультиплексирования информации в общем канале – FDM, TDM, DWDM

Коммутация каналов Конечные узлы Составной канал Среда, разделяемая между коммутаторами

• Данные нарезаются порциями – пакетами , каждый из которых обрабатывается коммутаторами независимо • Не требуется предварительной процедуры установления соединения • Каждый пакет содержит адрес назначения и адрес отправителя

Сравнение методов коммутации каналов и пакетов Коммутация каналов Коммутация пакетов Гарантированная пропускная способность (полоса) для взаимодействующих абонентов Пропускная способность сети для абонентов неизвестна, задержки передачи носят случайный характер Сеть может отказать абоненту в установлении соединения Сеть всегда готова принять данные от абонента Трафик реального времени передается без задержек Ресурсы сети используются эффективно при передаче пульсирующего трафика Адрес используется только на этапе установления соединения Адрес передается с каждым пакетом

Области применимости методов коммутации Коммутация каналов применяется для передачи трафика с постоянной скоростью и чувствительного к задержкам. Пример: речь Недостатки - в случае временного не использования канала абонентами его пропускную способность нельзя отдать другим абонентам – отсутствует адресная информация в потоке данных Коммутация пакетов применяется для передачи пульсирующего трафика с переменной скоростью и не чувствительного к задержкам. Пример: передача текстовых документов, просмотр Web-страниц Недостатки - нет гарантий пропускной способности, переменные задержки – сложно передавать потоковый трафик реального времени – речь, видео

Структуризация сетей

·Маршрутизаторы свободны ограничений мостов и коммутаторов: от ¨ Более надежно изолируют части сети – ограничивают широковещательные сообщения Позволяют контролировать трафик Способны объединять подсети различных технологий Нет ограничений на топологию составной сети

Проблемы структуризации сетей Элементы простых структур (Ethernet, Token Ring) nкомпьютеры nсетевые адаптеры nкабели Свойства простых структур: nоднородность nтиповая топология (кольцо, ОШ) nплохо масштабируются nхорошо отлажены Ограничения: nна длину линий связи ( 185 м тонкий Ethernet) nна количество станций (30 для сегмента Ethernet) nна наличие резервных связей nна интенсивность трафика

Сложные структуры снимают ограничения, но требуют дополнительного оборудования: nповторители nконцентраторы nмосты nмаршрутизаторы nшлюзы

Логическая и физическая структура сети А B C D E F Физическое кольцо и логическое кольцо а) А B Физическая общая логическое кольцо C D шина, б) а E F

Средства физической структуризации Повторитель (repeater) улучшает сигнал, позволяет увеличить расстояние между станциями Повторитель Терминатор 185 м

Концентратор (hub, concentrator)- n многопортовый повторитель, повторяет сигнал, улучшая его, на всех остальных портах, либо на следующем порту n. Концентратор Ethernet

n. Концентратор Token Ring

n. Внешний вид концентратора

n. В результате физической структуризации логическая структура не изменилась

n. Структура информационных потоков не изменилась

Средства логической структуризации n. Мост (bridge, switch) изолирует трафик одной части сети от другой, анализирует адрес пакета и передает его на соответствующий порт

Отдел 1 Отдел 3 Концентратор A Концентратор Рабочая группа А Мост B Отдел 2 Концентратор Рабочая группа В Концентратор

Коммутатор (switch) Функционально подобен мосту, но обрабатывает кадры в параллельном режиме работает со скоростью провода

Маршрутизатор (router) Отдел 1 Маршрутизатор 1 Сеть ATM Сегмент Ethernet Концентратор Маршрутизато р3 А Отдел 3 Отдел 2 Маршрутизато р2 Сеть Token Ring В Концентратор PPP n. Допустимы резервные связи n. Допустимы разные технологии

n. Передняя панель маршрутизатора Cisco 7206

Сеть как открытая система Универсальный прием - декомпозиция задачи n¨ Разбиение задачи на подзадачи - модули n¨ Четкое определение функций каждого модуля и интерфейсов между ними n¨ Результат - ясность структуры и простота модификации системы на уровне модулей

n. Многоуровневый подход - создание иерархии задач Уровень 3 Интерфейс 2 - 3 Уровень 2 Интерфейс 1 - 2 Уровень 1

Многоуровневая модель файловой системы

Две взаимодействующие системы Предприятие А Предприятие В Протокол взаимодействия директоров Интерфейс директора с секретарем Для доклада Протокол взаимодействия секретарей

Модель взаимодействия открытых систем ISO/OSI Система 2 Система 1 Прикладные процессы Прикладные процессы Протоколы Прикладной Представительный Сеансовый Транспортный Сетевой Канальный Физический Интерфейсы n. Модель ISO/OSI определяет только функции уровней и названия

Функции уровней модели OSI n. Физический уровень передача битов по физическим каналам n¨ формирование электрических сигналов n¨ кодирование информации n¨ синхронизация n¨ модуляция Реализуется аппаратно

Канальный уровень надежная доставка пакета между двумя соседними станциями в сети с произвольной топологией, либо между любыми станциями в сети с типовой топологией n¨ проверка доступности разделяемой среды n¨ группирование данных в пакеты n¨ подсчет и проверка контрольной суммы Реализуется программно-аппаратно

Сетевой уровень - Сеть 1 доставка пакета Сеть 3 Маршрутизаторы между любыми двумя узлами сети с произвольной топологией n 3 1 nлибо между любыми двумя сетями в составной сети А Сеть 2 2 n“Сеть” В А В 1 - 3 1 - 2 - 3 Сеть 4 - совокупность компьютеров, использующих для обмена данными единую сетевую технологию n. Маршрут - последовательность прохождения пакетом маршрутизаторов в составной сети

Транспортный уровень обеспечение доставки информации с требуемым качеством между любыми узлами сети n¨ разбивка сообщения сеансового уровня на пакеты, нумерация их n¨ буферизация принимаемых пакетов n¨ упорядочивание прибывающих пакетов n¨ адресация прикладных процессов n¨ управление потоком

Сеансовый уровень - управление диалогом объектов прикладного уровня nустановление способа обмена сообщениями (дуплексный или полудуплексный) nсинхронизация обмена сообщениями nорганизация “контрольных точек” диалога

Уровень представления - согласовывает представление (синтаксис) данных при взаимодействии двух прикладных процессов nпреобразование данных из внешнего формата во внутренний nшифровка и расшифровка данных

Прикладной уровень - набор всех сетевых сервисов, которые предоставляет система конечному пользователю nидентификация, проверка прав доступа пользователя nпринт- и файл-сервис, почта, удаленный доступ. . .

Уровни, на которых работают коммуникационные устройства Шлюз Прикладной Представительный Сеансовый Маршрутизатор Транспортный Сетевой Мост/коммутатор/сетевой адаптер Канальный Повторитель Физический Физические сегменты Логические сегменты Сети (подсети) Интерсети