Устройства, позволяющие расширить сеть

К устройствам, которые позволяют расширить сеть, относятся:

повторители; мосты; маршрутизаторы; мосты-маршрутизаторы; шлюзы.

Повторители. При распространении по кабелю сигнал искажается, поскольку уменьшается его амплитуда, и накладываются помехи. Причина этого явления — затухание. При достаточной длине кабеля, затухание и воздействие помех может исказить сигнал до неузнаваемости. Чтобы этого не произошло, устанавливают повторители, благодаря которым сигналы способны распространяться на большие расстояния. Повторитель работает на физическом уровне модели ISO, восстанавливая сигнал и передавая его в другие сегменты. Повторитель принимает затухающий сигнал из одного сегмента, восстанавливает его и передает в следующий сегмент. Повторители не имеют функций преобразования и фильтрации. Чтобы повторитель работал, оба соединяемые им сегмента должны иметь одинаковый метод доступа.

Мосты. Мост, как и повторитель, может соединять сегменты или локальные сети рабочих групп. Однако, в отличие от повторителя, мост позволяет разбить сеть на несколько сегментов, изолировав за счет этого часть трафика. Мосты предназначены для: увеличения размеров сети; соединения разнородных физических сред (витая пара и коаксиальный кабель); устранения узких мест, появляющихся в результате подключения избыточного числа компьютеров, и, как следствие, возрастания трафика; соединения сегментов разнородных сети (например, Ethernet и Token Ring) и переноса между ними пакетов. Мосты работают на канальном уровне модели OSI, поэтому им не доступна информация, содержащаяся на более высоких уровнях. Мосты допускают использование в сети всех протоколов (не отличая при этом один протокол от другого), поэтому каждый компьютер должен определять, с какими протоколами он работает. Мосты функционируют на подуровне управления доступом к среде, и выполняют следующие действия: "слушают" весь трафик; проверяют адреса источника и получателя каждого пакета; строят таблицу маршрутизации; передают пакеты.

Чтобы объединить несколько малых сетей в одну большую, используется несколько мостов.

Существует также мост-маршрутизатор, обладающий свойствами как моста, так и маршрутизатора (в зависимости от протоколов). С одними протоколами он работает как маршрутизатор, с другими как мост. Мосты-маршрутизаторы выполняют следующие функции: маршрутизируют протоколы; функционируют как мосты для немаршрутизируемых протоколов; обеспечивают более экономичное и более управляемое взаимодействие сетей по сравнению с раздельными мостами и маршрутизаторами.

Шлюзы также являются средствами расширения сетей. Они обеспечивают связь между различными архитектурами и сетевыми средами. Они распаковывают и преобразуют данные, передаваемые из одной среды в другую, чтобы каждая среда могла понимать сообщения извне. Шлюз связывает две системы, которые применяют разные: коммуникационные протоколы; структуры и форматы данных; языки; архитектуры.

Шлюзы создаются для выполнения конкретного типа преобразования данных. Обрабатывая данные, шлюз выполняет следующие операции: извлекает данные из приходящих пакетов, пропуская их снизу вверх через полный стек протоколов передающей сети; заново упаковывает полученные данные, пропуская их сверху вниз через стек протоколов сети назначения.

Маршрутизаторы. В среде, объединяющей несколько сетевых сегментов с различными протоколами и архитектурами, необходимо устройство, которое не только знает адрес каждого сегмента, но и определяет наилучший маршрут для передачи данных, а также фильтрует широковещательные сообщения. Маршрутизаторы работают на сетевом уровне модели OSI, поэтому они могут переадресовывать и маршрутизировать пакеты через множество сетей, обмениваясь информацией между отдельными сетями. Они считывают в пакете адресную информацию сложной сети и поскольку они функционируют на более высоком по сравнению с мостами уровне модели OSI, имеют доступ к дополнительным данным. Маршрутизаторы могут выполнять следующие функции мостов: фильтровать и изолировать трафик; соединять сегменты сети. Эти устройства оптимизируют доставку пакетов, обеспечивают управление трафиком, не пропускают широковещательные сообщения, также могут обмениваться данными о состоянии маршрутов и, основываясь на этой информации, обходить медленные и неисправные каналы связи. Таблица маршрутизации, находящаяся в маршрутизаторах, содержит сетевые адреса для определения адреса назначения. Для каждого протокола, используемого в сети, строится своя таблица.

Маршрутизаторы требуют специальной адресации: им понятны только номера сетей (что позволяет им обращаться друг к другу) и адреса локальных плат сетевого адаптера, однако они не могут обращаться к удаленным компьютерам. Так как маршрутизаторы выполняют сложную обработку каждого пакета, они медленнее большинства мостов. Но возможность контролировать данные, передаваемые через маршрутизатор, позволяет, во-первых, уменьшить трафик между сетями, и, во-вторых, использовать его гораздо эффективнее, чем это делают мосты.

Глобальные сети объединяют источники информации, территориально расположенные на больших пространствах. Прокладка высококачественных линий связи на большие расстояния обходится очень дорого, из-за чего в глобальных сетях используются существующие линии связи. Поэтому к глобальным сетям также относятся телефонные, телеграфные и телексные сети, получившие название интегрированных.

Основная функция, которую выполняют глобальные сети — предоставление транспортных и высокоуровневых услуг.

Глобальная вычислительная сеть (ГВС) должна передавать информацию любого типа: пакеты локальных сетей, мини-компьютеров и мейнфреймов, факсы, трафики офисных АТС с выходом в городские, междугородные и международные телефонные сети, видеоизображения и высококачественный звук при организации видеоконференций, трафики кассовых аппаратов, банкоматов и т.д.

К высокоуровневым услугам относятся:

- поддержка служб прикладного уровня для абонентов глобальной сети;

- распространение публично-доступной аудио-, видео- и текстовой информации;

- организация интерактивного взаимодействия абонентов сети в реальном масштабе времени.

Основные элементы сети — это коммутаторы, соединенные выделенными каналами связи. Коммутаторы обрабатывают пакеты, кадры, ячейки. Для подключения конечных пользователей используются коммутируемые каналы телефонных сетей.

Конечные узлы или терминалы (DTE — Data terminal equipment) — это отдельные компьютеры, локальные сети, маршрутизаторы и мультиплексоры, которые используются для одновременной передачи по компьютерной сети данных и голоса или изображения.

Все эти устройства вырабатывают данные для передачи в глобальной сети, поэтому являются для нее устройствами типа DTE (Data Terminal Equipment). Локальная сеть отделяется от глобальной маршрутизатором или удаленным мостом, поэтому локальная сеть представляется единым устройством DTE — портом маршрутизатора или моста.

При передаче данных через глобальную сеть мосты и маршрутизаторы работают так же, как и при соединении локальных сетей.

Так как конечные узлы глобальной сети должны передавать данные по каналу связи определенного стандарта, то каждое устройство типа DTE требуется оснастить устройством типа DCE (Data Circuit terminating Equipment), обеспечивающее необходимый протокол физического уровня данного канала. В зависимости от канала для связи используются DCE трех основных типов: модемы для работы по выделенным и коммутируемым аналоговым каналам, устройства DSU/CSU для работы по цифровым выделенным каналам сетей техноло - гии TDM и терминальные адаптеры для работы по цифровым каналам сетей ISDN и АТМ.

Типы глобальных сетей

Принято различать следующие виды глобальных сетей: сети на основе выделенных каналов (каналы дальней связи); на основе коммутации каналов (телефонные сети); на основе коммутации пакетов.

Выделенные аналоговые линии

Обеспечивают готовый к немедленному использованию коммуникационный канал. Арендуемая телефонная линия быстрее и надежнее, чем коммутируемое соединение, хотя и дороже. Для аналоговых сетей с коммутацией каналов характерна неустойчивость соединения. Каждый сеанс связи полностью зависит от качества каналов, скоммутированных для этого конкретного сеанса. Достоинством сетей с коммутацией каналов является их распространенность. Недостатком аналоговых телефонных сетей является низкое качество составного канала, которое объясняется использованием телефонных коммутаторов устаревших моделей. На такие коммутаторы сильно воздействуют внешние помехи.

Цифровые выделенные линии

Цифровые выделенные линии образуются путем постоянной коммутации в первичных сетях, работающих на принципе разделения канала во времени — ТДМ. Существует два поколения технологий первичных цепей — технология плезиосинхронной (почти) цифровой иерархии (PDH) и более поздняя технология синхронная цифровая иерархия (SDH/SONET).