PspoClasses/080702/01Theory

Теория построения сетей

Прежде чем перейти к подробному описанию организации компьютерных сетей, следует рассмотреть некоторые общие положения. Выясним, какие задачи необходимо решить человеку, перед которым встала задача организации сети передачи данных между компьютерами.

1. Определение типа носителя данных, то есть способа передачи. Передача может вестись по проводам различных типов, по оптоволокну, по радиоволнам, или, например, при помощи голубиной почты --- как предлагает один юмористический стандарт). Чем больше размер сети, тем больше вероятность того, что в ней используется различные типы носителей данных. Предположим для определенности, что данные в сети передаются по кабелю с четырьмя проводам. Тогда необходимо также выяснить, как выглядит этот носитель, какие его физические характеристики, какие провода используются для передачи, а какие --- для приема данных, и как выглядит представление двоичных данных в носителе. Кроме того, нужно отличать факт передачи от отсутствия передачи: допустим, наличие напряжения --- есть данные (+5 вольт --- единица, -5 вольт --- ноль), отсутствие напряжения --- нет данных.

Но до тех пор, пока носитель не подключен к компьютеру, мы все равно не можем организовать передачу данных. Поэтому следующая проблема --- организация интерфейса.

2. Обеспечение интерфейса между компьютером и средой передачи данных.

Вообще говоря, после решения этих двух задач уже можно обмениваться данными между двумя компьютерами. Но изначально планировалось обеспечить средой передачи данных множество машин. Для решения этой проблемы надо разработать дисциплину,то есть организацию передачи данных. Даже если к среде подключены только два компьютера, то всё равно надо договориться, например, о том, как выглядит отсутствие данных (как абонент поймет, что сейчас передача не идет). Например, для начала передачи можно использовать некие последовательности из 0 и 1. Когда же компьютеров несколько, то надо точно указывать адресата. Также дисциплина должна обеспечивать одновременную передачу от нескольких компьютеров друг другу.

Достаточно очевидно, что задача объединения большого количества компьютеров в сеть еще не решена. Мы решили задачу объединения лишь небольшого числа компьютеров в рамках одной СПД, внутри которой каждый компьютер может непосредственно связаться с каждым, или, другими словами, каждый виден другому. Как только появится несколько таких сред передачи данных, то мы вернемся к первой из описываемых нами проблем, а именно: придется снова налаживать передачу между абонентами этих сред. Для этого необходимо их всех проидентифицировать. То есть,

3. Класс задач уровня организации сети содержит две задачи:

• пронумеровать вообще все компьютеры, например, выдать им какие-то уникальные идентификаторы.
• объединять разные среды передачи данных. Когда сетей много, и в каждой устройства пронумерованы, и возникает задача переброски информации от одного компьютера к другому, то, очевидно, что они будут переброшены через несколько сред передачи данных, в частности, на пути будут несколько устройств, которые и занимаются передачей из одной среды в другую. Такие устройства в некоторых случаях называются маршрутизаторами, поэтому эта задача называется задачей маршрутизации.

Фактически, после решения этих проблем возможен обмен информацией в больших сетях и между ними, но ее целостность и безопасность все еще не обеспечена. У нас есть способ связаться между любыми двумя машинами, мы это делаем, но мы не проверяем, насколько качественно происходит передача. Можно сказать, что речь идет о работе с каналом передачи данных. То есть фактически мы забываем, что у нас есть какой-то маршрут и компьютеры перекидывают друг другу массивы данных, и представляем себе канал, открытый между отправителем и получателем.Соответственно, сейчас речь пойдёт о проблемах доставки.

4. Контроль за доставкой информации. Способов нарушить сохранность данных немного: данные можно либо изменить при передаче, т.е. испортить, либо вообще потерять, т.е. адресат их не получит. Есть и такой изощренный способ, когда вы отправляете один массив данных, а приходит два. Такое случается, когда какое-либо устройство послало данные, а ему вдруг пришло сообщение об ошибке и оно отправило их еще раз, а на самом деле ошибки не случилось. Потому в задачу контроля качества доставки (QoS --- Quality of Service) входят следующие компоненты:

• доставка в целости и сохранности(контроль самих данных) - security & integrity. Сюда также входят такие компоненты, как обязательное оповещение отправителя об успешной доставке или наоборот, запрос на повторную посылку в случае неудачи;

• отслеживание состояния канала передачи данных. Приведем пример ситуации, когда это жизненно важно: пусть в сеть через очень быстрый интерфейс включена очень мощная машина, которая извергает многогигабайтные потоки данных, а на стороне получателя находится обычный модем... Было бы неплохо не только сообщать отправителю, его данные никуда не пришли и произошла ошибка по дороге, но еще отслеживать, параметры качества этого виртуального канала, организованного между двумя компьютерами.
• управление потоками данных (идентификация разных потоков, также надо следить, чтобы они не перемешивались). Если отказаться от этого, создастся ситуация, такая же, как у одного бизнесмена из анекдота, который торговал повидлом по рублю за килограмм и секундными стрелками по рублю за тысячу. когда у него спрашивали, отчего так дешево, он отвечал, что по пути они перемешались у него в вагоне. Эта задача решается при пакетной передаче данных. Если в потоке есть несколько элементов (пакетов), которые передаются от одного компьютера другому, то каждый пакет содержит информацию о том, к какому потоку он сам относится.

5. Интерпретация полученных при передаче данных, которые, как правило, имеют свою семантику.

Сведения о ресурсах