УиАИС. УиАИС1. Формализовать исходные данные. Осуществить выбор участвующих в разработке технологий и протоколов
 Скачать 151.21 Kb.
|
|
Выполнение: 2.1. Проанализировать виды архитектур современных мультисервисных сетей и выбрать наиболее подходящую из них для проектируемой сети. Архитектура терминал – главный компьютер Архитектура терминал – главный компьютер (terminal – host computer architecture) – это концепция информационной сети, в которой вся обработка данных осуществляется одним или группой главных компьютеров. Рассматриваемая архитектура предполагает два типа оборудования: 1. Главный компьютер, где осуществляется управление сетью, хранение и обработка данных; 2. Терминалы, предназначенные для передачи главному компьютеру команд на организацию сеансов и выполнения заданий, ввода данных для выполнения заданий и получения результатов. Главный компьютер через мультиплексоры передачи данных (МПД) взаимодействуют с терминалами. Классический пример архитектуры сети с главными компьютерами – системная сетевая архитектура (System Network Architecture – SNA). Архитектура клиент – сервер Архитектура клиент – сервер (client-server architecture) – это концепция информационной сети, в которой основная часть ее ресурсов сосредоточена в серверах, обслуживающих своих клиентов. Рассматриваемая архитектура определяет два типа компонентов: серверы и клиенты. Сервер - это объект, предоставляющий сервис другим объектам сети по их запросам. Сервис- это процесс обслуживания клиентов. Сервер работает по заданиям клиентов и управляет выполнением их заданий. После выполнения каждого задания сервер посылает полученные результаты клиенту, пославшему это задание. Клиенты – это рабочие станции, которые используют ресурсы сервера и предоставляют удобные интерфейсы пользователя. Интерфейсы пользователя - это процедуры взаимодействия пользователя с системой или сетью. Клиент является инициатором и использует электронную почту или другие сервисы сервера. В этом процессе клиент запрашивает вид обслуживания, устанавливает сеанс, получает нужные ему результаты и сообщает об окончании работы. В сетях с выделенным файловым сервером на выделенном автономном ПК устанавливается серверная сетевая операционная система. Этот ПК становится сервером. Программное обеспечение (ПО), установленное на рабочей станции, позволяет ей обмениваться данными с сервером. Модель OSI Модель взаимодействия открытых систем (модель OSI) определяет правила и уровни взаимодействия в сетевых системах, то есть информационная сеть рассматривается как вертикальный стек уровней. В модели выделяют 7 уровней взаимодействия. Уровень 7: уровень приложений. Является ближайшим к пользователю и предоставляет службы его приложениям. От других уровней он отличается тем, что не предоставляет служб другим уровням; вместо этого он предоставляет службы только приложениям, которые находятся вне рамок эталонной модели OSI. Уровень приложений определяет доступность партнеров по сеансу связи друг для друга, а также синхронизирует связь и устанавливает соглашение о процедурах восстановления данных в случае ошибок и процедурах контроля целостности данных. Уровень 6: уровень представления данных. Задача этого уровня состоит в том, чтобы информация уровня приложений, которую посылает одна система (отправитель), могла быть прочитана уровнем приложений другой системы (получателя). При необходимости уровень представления преобразует данные в один из многочисленных существующих форматов, который поддерживается обеими системами. Другой важной задачей этого уровня является шифрование и расшифровка данных. Уровень 5: сеансовый уровень. Устанавливает сеанс связи между двумя рабочими станциями, управляет им и разрывает его. Сеансовый уровень предоставляет свои службы уровню представления данных. Он также синхронизирует диалог между уровнями представления двух систем и управляет обменом данными. Кроме своей основной постоянной функции — управления, уровень сеанса связи обеспечивает эффективную передачу данных, требуемый класс обслуживания и рассылку экстренных сообщений о наличии проблем на сеансовом уровне, уровне представления данных или уровне приложений. Уровень 4: транспортный уровень. Сегментирует данные передающей станции и вновь собирает их в одно целое на принимающей стороне. Границу между транспортным уровнем и уровнем сеанса связи можно рассматривать как границу между протоколами приложений и протоколами передачи данных. В то время как уровни приложений, представления данных и сеанса связи занимаются аспектами коммуникаций, которые связаны с работой приложений, нижние четыре уровня решают вопросы транспортировки данных по сети. Транспортный уровень пытается обеспечить службу передачи данных таким образом, чтобы скрыть от верхних уровней детали процесса передачи данных. В частности, задачей транспортного уровня является обеспечение надежности передачи данных между двумя рабочими станциями. Уровень 3: сетевой уровень. Является комплексным уровнем, обеспечивающим выбор маршрута и соединение между собой двух рабочих станций, которые могут быть расположены в географически удаленных друг от друга сетях. Кроме того, сетевой уровень решает вопросы логической адресации. Уровень 2: канальный уровень. Обеспечивает надежную передачу данных по физическому каналу. При этом канальный уровень решает задачи физической (в противоположность логической) адресации, анализа сетевой топологии, доступа к сети, уведомления об ошибках, упорядоченной доставки фреймов и управления потоками. Уровень 1: физический уровень. Определяет электрические, процедурные и функциональные спецификации для активизации, поддержки и отключения физических каналов между конечными системами. Спецификациями физического уровня определяются уровни напряжений, синхронизация изменений напряжения, физическая скорость передачи данных, максимальная дальность передачи, физические соединения и другие аналогичные параметры. TCP/IP TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) – набор протоколов, которые обеспечивают связь в гетерогенной (неоднородной) среде, т.е. обеспечивает совместимость между компьютерами разных типов. Совместимость – одно из основных преимуществ TCP/IP, поэтому большинство ЛВС поддерживает его. TCP/IP маршрутизируемый протокол – используется в качестве межсетевого протокола. TCP/IP стал стандартом де-факто для межсетевого взаимодействия. Стек протоколов TCP/IP включает в себя четыре уровня: • Прикладной уровень (Application Layer), • Транспортный уровень (Transport Layer), • Межсетевой уровень (Сетевой уровень) (Internet Layer), • Канальный уровень (Network Access Layer). Протоколы этих уровней полностью реализуют функциональные возможности модели OSI. На стеке протоколов TCP/IP построено всё взаимодействие пользователей в IP-сетях. Стек является независимым от физической среды передачи данных, благодаря чему, в частности, обеспечивается полностью прозрачное взаимодействие между проводными и беспроводными сетями. Трехуровневая модель сети Иерархическая модель сети (англ. Hierarchical internetworking model) — трёхуровневая модель организации сети компании, подразделяющая сеть компании на три уровня иерархии: ядро сети (англ. core layer), уровень распределения (англ. distribution layer), уровень доступа (англ. access layer). Данная модель нацелена на построение надежной, масштабируемой и высокопроизводительной сетевой конструкции. Этот высокоэффективный сетевой иерархический подход обеспечивает экономичный, модульный, структурированный и простой метод (обеспечивает несложный и единообразный проект) для удовлетворения существующих и будущих потребностей роста сети. Каждый из уровней имеет свои особенности и функциональность, что еще больше упрощает сети. Уровень ядра (также называется сетевым магистральным уровнем) находится на самом верху иерархии и представляет собой комплекс сетевых устройств (маршрутизаторов и коммутаторов), обеспечивающих резервирование каналов и высокоскоростную и надежную передачу больших объемов данных. Трафик, передаваемый через ядро, является общим для большинства пользователей. Сами пользовательские данные обрабатываются на уровне распределения, который, при необходимости, пересылает запросы к ядру. Для уровня ядра большое значение имеет его отказоустойчивость, поскольку сбой на этом уровне может привести к потере связности между уровнями распределения сети. Уровень распределения (иногда называют уровнем рабочих групп) является связующим звеном между уровнями доступа и ядра. Этот уровень является самым «умным» в иерархической модели. В зависимости от способа реализации на уровне распределения решаются задачи агрегации широковещательных доменов и доменов маршрутизации, фильтрации и настройки QoS, агрегации больших проводных сетей в коммуникационном шкафу, обеспечение высокого уровня доступности ядра для конечных пользователей, переход от одной технологии к другой. Маршрутизаторы, использующиеся на уровне распределения также могут брать на себя функции обеспечения доступа в Интернет для подразделений компании. Уровень доступа Служит для подключения рабочих станций и серверов к сети компании. В большинстве случаев уровень доступа представлен в сети коммутаторами второго уровня (также в редких случаях могут использоваться и L3-коммутаторы). Основной задачей уровня доступа является создание точек входа/выхода пользователей в сеть. Уровень выполняет следующие функции: управление доступом пользователей и политиками сети; создание отдельных доменов коллизий (сегментация); подключение рабочих групп к уровню распределения; использование технологии коммутируемых локальных сетей. Таким образом, будем использовать трехуровневую модель. 2.2. Осуществить выбор технологий и протоколов, применяемых при проектировании и привести их краткое описание. Ethernet – сетевой стандарт организации сетей, описанный в спецификациях IEEE 802.3. Fast Ethernet (FE) — общее название для набора стандартов передачи данных в компьютерных сетях по технологии Ethernet, определяет стандарт протокола канального уровня для сетей работающих при использовании как медного, так и волоконно-оптического кабеля со скоростью до 100 Мбит/с. Gigabit Ethernet (GE, GbE, или 1 GigE) в компьютерных сетях — термин, описывающий различные технологии передачи Ethernet-кадров со скоростью 1 гигабит в секунду, определяемые рядом стандартов группы IEEE 802.3. Используется для построения проводных локальных сетей с 1999 года, постепенно вытесняя Fast Ethernet благодаря значительно более высокой скорости передачи данных. При этом необходимые кабели и часть сетевого оборудования мало отличаются от используемых в предыдущих стандартах, широко распространены и обладают низкой стоимостью. При подключении рабочих станций к коммутаторам уровня доступа используем технологию Gigabit Ethernet; при подключении коммутаторов уровня доступа к маршрутизаторам уровня распределения используем технологию Gigabit Ethernet; при подключении маршрутизаторов уровня распределения к коммутаторам уровня ядра используем технологию Gigabit Ethernet; при подключении коммутаторов уровня ядра к серверным коммутаторам используем технологию Gigabit Ethernet. Используя модель TCP/IP, осуществим выбор протоколов: На уровне сетевого интерфейса выбираем протокол Ethernet (Уровень Сетевой) . Одна из основных функций протокола Ethernet - это инкапсуляция в кадр данных, поступивших от протокола сетевого уровня, и их подготовка для передачи по сети. Кадр состоит из заголовка и трейлера, разделенных на поля, которые содержат информацию, необходимую для доставки пакета по назначению. На сетевом уровне взаимодействия сетей выбираем протокол IP (Уровень Сетевой. Internet Protocol) – протокол межсетевого взаимодействия. Интернет протокол, отвечает за передачу пакета данных от узла к узлу. IP пересылает каждый пакет на основе четырехбайтного адреса назначения (IP-адрес). Именно IP стал тем протоколом, который объединил отдельные компьютерные сети во всемирную сеть Интернет. Передача данных Без гарантии доставки Без сохранения порядка следования сообщений Протокол IP использует передачу данных без установки соединений Задачи IP Объединение сетей Маршрутизация – поиск маршрута от отправителя к получателю в крупной составной сети через промежуточные узлы маршрутизаторы Качество обслуживания На транспортном уровне выбираем протокол TCP (Уровень Транспортный. Transmission Control Protocol – протокол управления передачей) – это сетевой протокол, который «заточен» под соединение. Иными словами, прежде, чем начать обмен данными, данному протоколу требуется установить соединение между двумя хостами. Данный протокол имеет высокую надежность, поскольку позволяет не терять данные при передаче, запрашивает подтверждения о получении от принимающей стороны и в случае необходимости отправляет данные повторно. При этом отправляемые пакеты данных сохраняют порядок отправки, то есть можно сказать, что передача данных упорядочена. Минусом данного протокола является относительно низкая скорость передачи данных, за счет того, что выполнение надежной и упорядоченной передачи зан Сервис TCP: Надежная передача потока байт Гарантии TCP: Доставка данных Cохранения порядка следования сообщений Механизм реализации: Нумерация сообщений Подтверждение получения сообщений Повторная отправка при отсутствии подтверждения Так же, для трафика реального времени выбираем протокол UDP – (Уровень Транспортный. User Datagram Protocol) – протокол дейтаграмм пользователя, он подразумевает, что проверка ошибок и исправление либо не нужны, либо должны исполняться в приложении. Чувствительные ко времени приложения часто используют UDP, так как предпочтительнее сбросить пакеты, чем ждать задержавшиеся пакеты, что может оказаться невозможным в системах реального времени. При необходимости исправления ошибок на сетевом уровне интерфейса приложение может задействовать TCP Основная задача – указать порты отправителя и получателя Сообщение UDP называется дейтаграмма Аналогия с телеграммой Особенности UDP Нет соединения Нет гарантии доставки данных Нет гарантии сохранения порядка сообщений Надежность доставки по сравнению с IP повышается. Применение UDP Преимущество UDP – скорость работы Нет накладных расходов на установку соединения Надежность В современных сетях ошибки происходят редко Ошибку может обработать приложение Область применения Клиент-сервер Коротки запросы ответы OSPF (Уровень Сетевой. Open Shortest Path First) – протокол динамической маршрутизации, основанный на технологии отслеживания состояния канала (link-state technology) и использующий для нахождения кратчайшего пути алгоритм Дейкстры. Протокол с учетом состояния канала (link-state protocol) Используется алгоритм Дейкстры (Shortest Path First) Передача данных через IP Особенности OSPF Децентрализованный глобальный алгоритм Расчёт стоимости путей после получения полной информации о сети Этапы работы Изучение топологи сети: Маршрутизаторы изучают подключенные сети и ближайших соседей Информация о топологии распространяется по всей сети с помощью лавинной рассылки Расчет стоимости маршрутов в сети: Выполняется после того, как будет известна полная конфигурация сети Каждый маршрутизатор выполняет расчет самостоятельно Обновление информации о конфигурации сети: Маршрутизаторы проверяют доступность соседей Рассылка информации об изменении конфигурации сети Стоимость маршрута Метрика маршрута в OSPF: Каждое соединение между маршрутизатором имеет стоимость Стоимость задается администратором сети Предпочтительны маршруты с низкой стоимостью Факторы, влияющие на стоимость: Пропускная способность канал Загрузка канала Особенности архитектуры сети и предпочтительные пути для трафика На прикладном уровне используем протокол HTTP (Уровень Прикладной - широко распространённый протокол передачи данных, изначально предназначенный для передачи гипертекстовых документов (то есть документов, которые могут содержать ссылки, позволяющие организовать переход к другим документам). TELNET (сокр. от англ. teletype network) — сетевой протокол для реализации текстового терминального интерфейса по сети (в современной форме — при помощи транспорта TCP). Его основная задача заключается в том, чтобы позволить терминальным устройствам и терминальным процессам взаимодействовать друг с другом. Предполагается, что этот протокол может быть использован для связи вида терминал-терминал («связывание») или для связи процесс-процесс («распределенные вычисления»). FTP (Уровень Прикладной англ. File Transfer Protocol) — протокол передачи файлов по сети, является одним из старейших прикладных протоколов, появившихся задолго до HTTP, и даже до TCP/IP, в 1971 году. Он и сегодня широко используется для распространения ПО и доступа к удалённым хостам. Протокол построен на архитектуре «клиент-сервер» и использует разные сетевые соединения для передачи команд и данных между клиентом и сервером. Пользователи FTP могут пройти аутентификацию, передавая логин и пароль открытым текстом, или же, если это разрешено на сервере, они могут подключиться анонимно |