Глобальные сети и физический уровень

Физический уровень WAN описывает интерфейс между терминальным оборудованием (Data Terminal Equipment, DTE) и оборудованием передачи данных (Data Communications Equipment, DCE). К терминальному оборудованию относятся устройства, которые входят в интерфейс " пользователь-сеть" со стороны пользователя и играют роль отправителя данных, получателя данных или и того и того вместе. Устройства DCE обеспечивают физическое подключение к сети, пропуск трафика и задание тактовых сигналов для синхронизации обмена данными между устройствами DCE и DTE (рис. 4.9). Обычно устройство DCE расположено у сервис-провайдера, a DTE — подключаемое устройство. В этой модели сервисы предоставляются DTE-устройствам с помощью модемов или устройств CSU/DSU.

Интерфейс " пользователь-сеть" определяется несколькими стандартами физического уровня.

Рисунок 4.9. Сервисы доступны DTE-устройствам через модемы или устройства CSU/DSU

 

• EIA/TIA-232 — общий стандарт интерфейса физического уровня, разработанный EIA и TIA, который поддерживает скорость передачи данных в несбалансированном канале до 64 Кбит/с. Этот стандарт очень похож на спецификацию V.24 и ранее был известен как RS232.
• EIA/TIA-449 — популярный интерфейс физического уровня, разработанный EIA и TIA. По существу, это более быстрая (до 2 Мбит/с) версия стандарта EIA/TIA-232, позволяющая работать с кабелями большей длины.
• V. 24 — стандарт для интерфейса физического уровня между терминальным оборудование (DTE) и оборудованием передачи данных (ОСЕ). Он был разработан ITU-T. По сути, V.24 — то же самое, что и стандарт EIA/TIA-232.
• V.35 — разработанный ITU-T стандарт, который описывает синхронный протокол физического уровня, используемый для связи между устройствами доступа к сети и пакетной сетью. Наибольшее распространение V.35 получил в США и Европе. Он рекомендован для скоростей передачи данных вплоть до 48 Кбит/с.
• Х.21 — разработанный ITU-T стандарт, который используется для последовательной связи по синхронным цифровым линиям. В основном протокол Х.21используется в Европе и Японии.
• G.703 — разработанные ITU-T электрические и механические спецификации для связи между оборудованием телефонных компаний и терминальным оборудованием (DTE) с использованием байонетных ВМС-разъемов и на скоростях, соответствующих каналу типа Е1.
• EIA-530 — описывает две электрические реализации протокола EIA/TIA-449: RS-442 и RS423.

Глобальные сети и канальный уровень

Существует несколько методов канальной инкапсуляции, связанных с линиями синхронной последовательной передачи данных (рис 4.10).

• HDLC (High-level Data Link Control — высокоуровневый протокол управления каналом).
• Frame Relay.
• РРР (Point-to-Point Protocol — протокол связи " точка-точка" ).
• ISDN.

Рисунок 4.10. Канальная инкапсуляция для линий синхронной последовательной передачи данных, включая протоколы HDLC, Frame Relay, PPP и ISDN

HDLC

HDLC — это битово-ориентированный протокол, разработанный Международной организацией по стандартизации (ISO). HDLC описывает метод инкапсуляции в каналах синхронной последовательной связи с использованием символов кадров и контрольных сумм. HDLC является ISO-стандартом, реализации которого различными поставщиками могут быть несовместимы между собой по причине различий в способах его реализации, и поэтому этот стандарт не является общепринятым для глобальных сетей. Протокол HDLC поддерживает как двухточечную, так и многоточечную конфигурации.

Frame Relay

Протокол Frame Relay предусматривает использование высококачественного цифрового оборудования. Используя упрощенный механизм формирования кадров без коррекции ошибок, Frame Relay может отправлять информацию канального уровня намного быстрее, чем другие протоколы глобальных сетей. Frame Relay является стандартным протоколом канального уровня при организации связи по коммутируемым каналам, позволяющим работать сразу с несколькими виртуальными каналами, в которых используется инкапсуляция по методу HDLC. Frame Relay является более эффективным протоколом, чем протокол Х.25, для замены которого он и был разработан.

РРР

Протокол РРР обеспечивает соединение маршрутизатор—маршрутизатор и хост-сеть как по синхронным, так и по асинхронным каналам. РРР содержит поле типа протокола для идентификации протокола сетевого уровня.

ISDN

ISDN является набором цифровых сервисов для передачи голоса и данных. Разработанный телефонными компаниями, этот протокол позволяет передавать по телефонным сетям данные, голос и другие виды трафика.

Резюме

• Глобальные сети (WAN) используются для объединения локальных сетей, разделенных значительными географическими расстояниями.
• Глобальные сети работают на физическом и канальном уровнях эталонной модели OSI.

• Глобальные сети обеспечивают обмен пакетами данных между локальными сетями и поддерживающими их маршрутизаторами.
• Существует несколько методов канальной инкапсуляции, связанных с синхронными последовательными линиями:

-HDLC

-Frame Relay

-РРР

-ISDN

В этой главе:

• Что такое IР-адрес
• Представление чисел в двоичной системе исчисления
• Представление IP-адреса с помощью точечно-десятичной нотации
• Присвоение каждой сети в Internet уникального адреса
• Две составные части IP-адреса
• Понятия классов сетевых адресов
• Зарезервированные сетевые IP-адреса
• Понятие подсети и адреса подсети

Введение

В главе 3, " Сетевые устройства", рассказывалось, что сетевые устройства используются для объединения сетей. Было выяснено, что повторители восстанавливают форму и усиливают сигнал, а затем отправляют его дальше по сети. Вместо повторителя может использоваться концентратор, который также служит центром сети.

Кроме того, говорилось, что область сети, в пределах которой формируются пакеты и возникают конфликты, называется доменом конфликтов; что мосты устраняют ненужный трафик и минимизируют вероятность возникновения конфликтов путем деления сети на сегменты и фильтрации трафика на основе МАС-адресов. В заключение речь шла о том, что маршрутизатор способен принимать решение о выборе наилучшего пути доставки данных по сети.

В этой главе будут рассмотрены IP-адресация и три класса сетей в схеме IP-адресации; будет рассказано, что некоторые IP-адреса зарезервированы ARIN и не могут быть присвоены ни одной сети. В заключение будут рассмотрены подсеть, маска подсети и их схемы IP-адресации.

Обзор адресации

В главе 2, " Физический и канальный уровни", говорилось, что МАС-адресация существует на канальном уровне эталонной модели OSI, и поскольку большинство компьютеров имеют одно физическое подключение к сети, то они имеют один МАС-адрес. МАС-адреса обычно уникальны для каждого сетевого подключения. Перед тем как отправить пакет данных ближайшему устройству в сети, передающее устройство должно знать МАС-адрес назначения Поэтому механизм определения местоположение компьютеров в сети является важным компонентом любой сетевой системы. В зависимости от используемой группы прото-колов применяются различные схемы адресации. Другими словами, адресация Apple Talk отличается от IP-адресации, которая, в свою очередь, отличается от адресации OSI, и т.д.

В сетях используются две схемы адресации. Одна из этих схем, МАС-адресация, была рассмотрена ранее. Второй схемой является IP-адресация. Как следует из названия, IP-адресация базируется на протоколе IP (Internet Protocol). Каждая ЛВС должна иметь свой уникальный IP-адрес, который является определяющим элементом для осуществления межсетевого взаимодействия в глобальных сетях.

В IP-сетях конечная станция связывается с сервером или другой конечной станцией. Каждый узел имеет IP-адрес, который представляет собой уникальный 32-битовый логический адрес. IP-адресация существует на уровне 3 (сетевом) эталонной модели OSI. В отличие от МАС-адреса, которые обычно существуют в плоском адресном пространстве, IP-адреса имеют иерархическую структуру.

Каждая организация, представленная в списке сети, видится как одна уникальная сеть, с которой сначала надо установить связь и только после этого можно будет связаться с каждым отдельной хост-машиной этой организации. Как показано на рис. 5.1, каждая сеть имеет свой адрес, который относится ко всем хост-машинам, принадлежащим данной сети. Внутри сети каждая хост-машина имеет свой уникальный адрес.

Рисунок 5.1. Уникальная адресация позволяет конечным станциям связываться между собой

IP-адрес устройства состоит из адреса сети, к которой принадлежит устройство, и адреса устройства внутри этой сети. Следовательно, если устройство переносится из одной сети в другую, его IP-адрес должен быть изменен так, чтобы отразить это перемещение (рис. 5.2-5.5).

Так как IP-адреса имеют иерархическую структуру, в некотором смысле подобную структуре телефонных номеров или почтовых кодов, то он более удобен для организации адресов компьютеров, чем МАС-адреса, имеющие плоскую структуру, подобно номерам карточек социального страхования IP-адреса могут устанавливаться программно и поэтому более гибки в использовании, в отличие от МАС-адресов, которые прошиваются аппаратно. Обе схемы адресации являются важными для эффективной связи между компьютерами.

Рисунок 5.2. В сети А сервер с адресом 197.10.97.10. который нужно перенести в сеть В

Рисунок 5.3

IP-адреса имеют сходство с почтовыми адресами, которые описывают местонахождение адресата, включая страну, город, улицу, номер дома и имя. Хорошим примером плоского адресного пространства является принятая в США система присвоения номеров персональным карточкам социального страхования, когда каждому человеку присваивается отдельный уникальный номер. Человек может перемещаться по стране и получать новые логические адреса — город, улицу, номер дома и почтовый индекс, — но у него будет оставаться все тот же номер карточки социального страхования.

Рисунок 5.4. Сервер доставлен на другой континент

Рисунок 5.5. Файл-сервер подключен к сети В, и ему присвоен новый адрес 215.99.38.49

IP-адресация позволяет данным находить пункт назначения в сети Internet. Причина, по которой IP-адреса записываются в виде битов, состоит в том, что содержащаяся в них информация должна быть понятной компьютерам. Для того чтобы данные могли передаваться в среде передачи данных, они должны быть сначала преобразованы в электрические импульсы. Когда компьютер принимает эти электрические импульсы, он распознает только два состояния: наличие или отсутствие напряжения в кабеле. Поскольку распознаются только два состояния, то для представления любых данных, передаваемых по сети, может быть использована схема на основе двоичной математики (рис. 5.6). В этой схеме для связи между компьютерами используются числа 0 и 1.

Двоичная система счисления

Наиболее часто встречающейся и, вероятно, наиболее известной читателю является десятичная система счисления, которая основана на возведении в степень числа 10: 10', 10², 10³, 10⁴ и т.д. 10' — это то же самое, что и 10 х 1, или 10. 10² — то же самое, что и 10 х 10, или 100. 10³ — то же самое, что и 10 х 10 х 10 или 1000. Двоичная система исчисления базируется на возведении в степень числа 2: 2¹, 2², 2³, 2⁴ и т.д.

IP-адрес представляет собой 32-разрядное двоичное число, записанное в виде четырех октетов, т.е. четырех групп, каждая из которых состоит из восьми двоичных знаков (нулей и единиц). Таким образом, в IP-адресе, записанном как 11000000.00000101.00100010.00001011, первый октет представляет собой двоичное число 11000000, второй октет — двоичное число 00000101, третий октет — двоичное число 00100010, четвертый октет — двоичное число 00001011 (рис. 5.7).

Рисунок 5.7. IP-адрес выражается в виде двоичных чисел, состоящих из нулей и единиц

Так как двоичная система основана на возведении в степень числа 2, каждая позиция в октете представляет различные степени от 2. Величина показателя степени 2 назначается каждому разряду двоичного числа, начиная с крайнего правого. Чтобы определить, чему равно двоичное число, необходимо сложить значения всех разрядов в октете. Следовательно, для двоичного числа первого октета, показанного на рис. 5.7 (11000000), справедливо следующее: 0 умножается на 2° (1), что равно 0 0 умножается на 2¹ (2), что равно 0 0 умножается на 2² (4), что равно 0 0 умножается на 2' (8), что равно 0 0 умножается на 2⁴ (16), что равно 0 0 умножается на 2⁵ (32), что равно О 1 умножается на 2^б (64), что равно 64 1 умножается на 2⁷ (128), что равно 128

Таким образом, двоичное число 11000000 равно десятичному числу 192.

Двоичная IP-адресация

Достаточно трудно запомнить число, состоящее из 8 цифр, не говоря уже о числах из 32 цифр, которые используются в IP-адресах. Поэтому для обозначения 32-битовых чисел в IP-адресах используются десятичные числа. Это называется представлением в десятичной форме с разделением точками.

В представлении в десятичной форме с разделением точками IP-адреса, или точечно-десятичные адреса, записываются следующим образом (рис. 5.8): каждое десятичное число представляет один байт из четырех, составляющих весь IP-адрес.

Рисунок 5.8. Четырехбайтовый IP-адрес состоит из четырех однобайтовых октетов

Чтобы перевести IP-адрес 11000000.00000101.00100010.00001011 в этот упрощенный формат, для начала его надо представить в виде 4 отдельных байтов (по 8 бит); другими словами, IP-адрес необходимо разделить на 4 октета: 11000000

00000101 00100010 00001011

Затем каждое из этих 8-битовых чисел преобразовывается в его десятичный эквивалент. В результате двоичное число 11000000.00000101.00100010.00001011 преобразуется в точечно-десятичное число 192.5.34.11.

Классы IP-адресов

Благодаря тому, что каждая сеть, подключенная к Internet, имеет уникальный сетевой адрес, данные могут найти требуемый адресат в Internet. Для того чтобы каждый сетевой адрес был уникальным и отличался от любого другого номера, организация под названием American Registry for Internet Numbers (Американский реестр Internet-номеров, ARIN) выделяет компаниям блоки IP-адресов в зависимости от размера их сетей. Адрес ARIN в Internet — www.arin.net .

Каждый IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера хоста (рис. 5.9). Сетевой номер идентифицирует сеть, к которой подключено устройство. Номер хоста идентифицирует устройство в этой сети.

ARIN определяет три класса IP-адресов. Класс А составляют IP-адреса, зарезервированные для правительственных учреждений, класс В — IP-адреса для компаний среднего уровня и класс С — для всех остальных организаций. Если записать IP-адреса класса А в двоичном формате, то первый бит всегда будет равен 0 (рис. 5.10). Если записать IP-адреса класса В в двоичном формате, то первые два бита всегда будут 0 и 1. Если записать IP-адреса класса С в двоичном формате, то первые три бита всегда будут 1, 1 и 0.

Рисунок 5.9. IP-адрес состоит из номера сети и номера хоста

Рисунок 5.10. Общий вид IP-адресов классов А, В и С

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. I HAVE A STRANGE VISITOR (я принимаю странного посетителя)
2. VIII. Читательские стратегии посетителей библиотек для детей и юношества
3. Абсолютная форма деградации является критерием структурно-оппозиционной сети с параллельно существующим балансом прогрессии.
4. Автоматизированные системы управления вагонным парком на сети железных дорог.
5. Адреса в подсети, зарезервированные для широковещания
6. Аэродинамический расчет нагнетательной части вентиляционной сети
7. Возникновение и становление системы Интернет-СМИ. Влияние сети Интернет на традиционные СМИ. Интернет-журналистика на современном этапе ее развития. Новые форматы в рамках конвергенции.
8. ВЫБОР КАБЕЛЕЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ
9. Выбор сечения линий распределительной сети предприятия
10. Вымогательство в Сети: встреча с шантажом онлайн
11. Глава 11 Глобальные проблемы человечества
12. ГЛАВА 2. НАХОЖДЕНИЕ ОЖИДАЕМОГО ДОХОДА ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЗАМКНУТОЙ СЕТИ ДЛЯ СЛУЧАЯ, КОГДА ДОХОДЫ ОТ ПЕРЕХОДОВ ЗАЯВОК МЕЖДУ СИСТЕМАМИ СЕТИ ЯВЛЯЮТСЯ СВ С ЗАДАННЫМИ МОМЕНТАМИ ПЕРВЫХ ДВУХ ПОРЯДКОВ