Шпаргалка по "Вычислительным системам, сетям и телекоммуникациям"

15.

Как только компьютеров становится больше двух, появляется про блема выбора конфигурации физических связей, или топологии. Среди множества конфигураций различают связные и полносвяз ные. Если топология сети не полносвязная, то обмен данными меж ду произвольной парой конечных узлов (абонентов) должен идти

в  общем  случае через транзитные узлы. Последовательность транзитных узлов (сетевых интерфейсов) на пути от отправителя к получателю называется маршрутом. Организация  связи в многоточечном режиме, обеспечивающем экономию на транспортных расходах, популярна в компьютерных сетях (особенно в ЛВС) из-за снижения затрат.

Коммутируемой транспортной сетью называется сеть, в которой между двумя (или  более) конечными пунктами устанавливается  связь по запросу.

Существуют соединяющие коммутации: •коммутация каналов (цепей); •коммутация с промежуточным хранением, в свою очередь разделяемая на коммутацию сообщений и коммутацию пакетов.

Сети с  коммутацией каналов используются в вычислительных сетях в основном для удаленного доступа домашних пользователей, реже – для соединения локальных сетей.

Отличительными  особенностями всех сетей с коммутацией  каналов являются: работа в режиме установления соединений; возможность  блокировки вызова конечным абонентом  или промежуточным коммутатором, необходимость использования на общих концах сети устройств, поддерживающих одну и ту же скорость передачи данных, так как этот вид сетей не выполняет  промежуточной буферизации данных.

Сети с  коммутацией каналов делятся  на аналоговые и цифровые. Аналоговые сети могут использовать коммутацию аналоговую FDM (Frequency Division Multiplexing) и цифровую TDM (Time Division Multiplexing), в них всегда абонент подключен по аналоговому двух проводному окончанию. В цифровых сетях мультиплексирование и коммутация всегда выполняются по способу коммутации TDM, а  абоненты всегда подключаются по цифровому абонентскому окончанию DSL (Digital Subscriber Line).

Буферизация пакетов разных абонентов в коммутаторных  позволяет сгладить неравномерности  интенсивности трафика каждого  абонента и равномерно загрузить  каналы связи между коммутаторами. При коммутации пакетов все передаваемые пользователи сети сообщения разбиваются в исходном узле на сравнительно неболь шие части, называемые пакетами. Каждый пакет снабжается заголовком, в котором указывается адресная информация, необходимая для доставки пакета узлу назначения, а также номер пакета, который будет использоваться узлом назначения для сборки сообщения. Пакеты трансформируются в сети как независимые информационные блоки. Коммутаторы сети принимают пакеты от конечных узлов и на основании адресной информации передают их друг другу, а в конечном итоге – узлу назначения.

Коммутаторы пакетной сети отличаются от коммутаторов каналов тем, что имеют внутреннюю буферную память для временного хранения пакетов, когда выходной порт коммутатора  в момент принятия пакета занят передачей  другого пакета.

Сети с  коммутацией пакетов могут работать в одном из двух ре жимов: дейтаграммном режиме или режиме виртуальных каналов. Дейтаграммный способ передачи данных основан на том, что все передаваемые пакеты обрабатываются независимо друг от друга, пакет за пакетом. Механизм виртуальных каналов учитывает существование в сети потоков данных и прокладывает для всех пакетов потока единый маршрут.

В  глобальной сети с коммуникацией пакетов  обычно строго описан и стандартизирован интерфейс «пользователь – сеть» (User Network Interface, UNI). Это необходимо для того, чтобы пользователи могли без проблем подключаться к сети с помощью коммутационного оборудования любого производителя, который соблюдает стандарт UNI данной технологии (например, Х.25).

Протокол  взаимодействия коммутаторов внутри глобальной сети называется интерфейс «сеть  – сеть» (Network face, NNI) и используется в основном при взаимодействии двух территориальных сетей различных операторов.

Коммутация  сообщений по своим принципам  близка к коммутации пакетов. Под  коммутацией сообщений понимается передача единого блока данных между  транзитными компьютерами сети с  временной буферизацией этого блока по длине для каждого компьютера. Сообщение, в отличие от пакетов, имеет произвольную длину, которая определяется не технологическими соображениями, а содержанием информации, составляющей сообщение. Транзитные компьютеры могут соединяться между собой как сетью с коммутацией пакетов, так и сетью с коммутацией каналов. Сообщение хранится в транзитном компьютере на диске, причем время хранения может быть достаточно большим, если компьютер загружен другими работами или сеть временно перегружена.

По такой  схеме передаются сообщения, не требующие немедленного ответа, чаще всего сообщения электронной почты. Режим передачи с  промежуточным хранением на диске называется режимом хранения и передачи (store взаимодействия пользователей в автономном режиме. 

16.

Маршрутизация (англ. Routing) — процесс определения маршрута следования информации в сетях связи.

Маршруты  могут задаваться административно (статические маршруты), либо вычисляться  с помощью алгоритмов маршрутизации, базируясь на информации о топологии  и состоянии сети, полученной с  помощью протоколов маршрутизации (динамические маршруты).

Статическими  маршрутами могут быть: маршруты, не изменяющиеся во времени; маршруты, изменяющиеся по расписанию; маршруты, изменяющиеся по ситуации — административно в момент возникновения стандартной ситуации.

Маршрутизация в компьютерных сетях типично  выполняется специальными программно-аппаратными  средствами — маршрутизаторами; в  простых конфигурациях может  выполняться и компьютерами общего назначения, соответственно настроенными. 

Протокол  маршрутизации может работать только с пакетами, принадлежащими к одному из маршрутизируемых протоколов, например, IP, IPX, AppleTalk. Маршрутизируемые протоколы определяют формат пакетов (заголовков), важнейшей информацией из которых для маршрутизации является адрес назначения. Протоколы, не поддерживающие маршрутизацию, могут передаваться между сетями с помощью туннелей. Подобные возможности обычно предоставляют программные маршрутизаторы и некоторые модели аппаратных маршрутизаторов. Программная и аппаратная маршрутизация.

Первые маршрутизаторы представляли собой специализированное ПО, обрабатывающее приходящие IP-пакеты специфичным образом. Это ПО работало на компьютерах, у которых было несколько сетевых интерфейсов, входящих в состав различных сетей (между которыми осуществляется маршрутизация). В дальнейшем появились маршрутизаторы в форме специализированных устройств. Компьютеры с маршрутизирующим ПО называют программные маршрутизаторы, оборудование - аппаратные маршрутизаторы.

В современных  аппаратных маршрутизаторах для  построения таблиц маршрутизации используется специализированное ПО ("прошивка"), для обработки же IP-пакетов используется коммутационная матрица (или другая технология аппаратной коммутации), расширенная  фильтрами адресов в заголовке IP-пакета.

Аппаратная  маршрутизация.

Выделяют  два типа аппаратной маршрутизации: со статическими шаблонами потоков  и с динамически адаптируемыми  таблицами. 

Статические шаблоны потоков подразумевают  разделение всех входящих в маршрутизатор IP-пакетов на виртуальные потоки; каждый поток характеризуется набором  признаков для пакета такие как: IP-адресами отправителя/получателя, TCP/UDP-порт отправителя/получателя (в случае поддержки  маршрутизации на основании информации 4 уровня), порт, через который пришёл пакет. Оптимизация маршрутизации при этом строится на идее, что все пакеты с одинаковыми признаками должны обрабатываться одинаково (по одинаковым правилам), при этом правила проверяются только для первого пакета в потоке (при появлении пакета с набором признаков, не укладывающимся в существующие потоки, создаётся новый поток), по результатам анализа этого пакета формируется статический шаблон, который и используется для определения правил коммутации приходящих пакетов (внутри потока). Обычно время хранения не использующегося шаблона ограничено (для освобождения ресурсов маршрутизатора). Ключевым недостатком подобной схемы является инерциональность по отношению к изменению таблицы маршрутизации (в случае существующего потока изменение правил маршрутизации пакетов не будет "замечено" до момента удаления шаблона).

Динамически адаптируемые таблицы используют правила  маршрутизации "напрямую", используя  маску и номер сети из таблицы  маршрутизации для проверки пакета и определения порта, на который  нужно передать пакет. При этом изменения  в таблице маршрутизации (в результате работы, например, протоколов маршрутизации/резервирования) сразу же влияют на обработку всех новопришедших пакетов. Динамически адаптируемые таблицы также позволяют легко реализовывать быструю (аппаратную) проверку списков доступа.

Программная маршрутизация

Программная маршрутизация выполняется либо специализированным ПО маршрутизаторов (в случае, когда аппаратные методы не могут быть использованы, например, в случае организации туннелей), либо программным обеспечением на компьютере. В общем случае, любой компьютер  осуществляет маршрутизацию своих  собственных исходящих пакетов (как  минимум, для разделения пакетов, отправляемых на шлюз по умолчанию и пакетов, предназначенных  узлам в локальном сегменте сети).  

17.

Электронная почта – средства передачи сообщений или документов между пользователями без применения бумажного носителя. Электронная почта предназначена для передачи между пользователями любых сообщений, включающих тексты, речь, изображение. Для хранения сообщений перед их передачей используются электронные почтовые отделения. Они могут быть международными, национальными, региональными, фирменными и т. д. В отделениях создаются почтовые ящики пользователей.

Развитие  технологии электронной почты привело  к расширению видов ее сервиса, в  перечень которых входят:

•срочная  и несрочная доставка; •многоадресная доставка; •передача сообщений адресатам, не имеющих персональных компьютеров (при помощи доставки почтальонами); •временное хранение; •извещение о недоставленных сообщениях;

•информирование адресатов о поступивших для  них сообщениях; •предоставление  справочника адресатов; •проверка полномочий пользователей.

Передача  сообщений электронной почтой может  осуществляться через телефонную сеть, сеть коммутации пакетов, дискретную сеть с  интегральным сервисом (ISDN) и сети других типов. Единицей информации, посылаемой при помощи электронной почты, является сообщение. Под ним понимается любая информация, имеющая структуру, определяемую электронной почтой.

В  зависимости от типа сообщения, выделяют три вида электронной почты. Первый вид называется телетекстом. Он предназначен для передачи текстов. Видеотекст – обеспечивает передачу изображения и текстов. Речевой почта.

Основные  функции электронной почты:

•ввод документов в систему и вывод документов; •передача документов в постовые ящики пользователей и обмен ими между ящиками; •проверка и исправление ошибок, возникающих при передаче сообщений; •пересылка подтверждений о доставке документов; •рассылка документов по спискам адресов; •изменение адресов. 

Использование средств различных производителей требует интеграции систем электронной почты, поэтому наибольшее распространение получила сетевая служба MHS/MOTIS (Message Handling System) система управления сообщениями / Message (Oriented Text – Interchange System) – система обмена текстами, ориентированными на сообщения, предоставляющая почту, определяемую между народными стандартами.

MНS/MOTIS network service – сетевая служба, обеспечивающая работу электронной почты.

Задачами  этой сетевой службы являются хранение, копирование, передача и выдача адресатам самых разнообразных сообщений.

Структура сетевой службы MHS/MOTIS содержит два  основных компонента: агент передачи сообщений и агент пользователя.

Агент передачи сообщений, именуемый также электронным почтовым отделением, выполняет функции, связанные с хранением и обработкой сообщений. К ним относятся адресация, регистрация, копирование, уничтожение, пересылка сообщений. Агенты передачи сообщений в соответствии с протоколом Р1 взаимодействуют друг с другом, обеспечивая передачу и промежуточное хранение со общений. Протокол Р2 определяет передачу сообщений непосредственно между пользователями. К агенту передачи сообщений на основе протокола Р3 подключаются агенты пользователей. Агент передачи сообщений может также являться лишь промежуточным (пересылочным) почтовым отделением. Агент пользователя обеспечивает местный сервис, включающий ввод, редактирование, копирование, передачу и прием сообщений. Рассмотренные типы агентов размещаются в одной либо в нескольких системах.

Важнейшей характеристикой сетевой службы является межпользовательский обмен сообщениями, который осуществляется не между системами, а между конкретными пользователями. Роль пользователей могут выполнять не только определенные лица, но и прикладные программы, находящиеся в системах, работающих с сетевой службой.

Электронная почта используется не только для пересылки сообщений между пользователями. Она все в большей степени применяется в работе различных сетевых служб, например сетевой служ бы EDI – Electronic Data Interchange – электронный обмен данными передачей данных между прикладными программами и пользова телями.