Обзор локальных и глобальных сетей По прочтении этой главы и после выполнения практических заданий вы сможете

Компания AT&T запускает на орбиту вокруг Земли первый коммерческий спутник связи – Telstar I. Также в 1962 году компания IBM создает стандарт кодирования, известный как Extended Binary Coded Decimal Interchange Code (EBCDIC) (Расширенный двоично-десятичный код обмена информацией) и определяющий 256 различных 8-разрядных символов.

В качестве альтернативы коду EBCDIC разрабатывается другой метод кодирования символов, названный American Standard Code for Information Interchange (ASCII) (Американский стандартный код обмена информацией). Код ASCII i содержит 96 заглавных и строчных символов и цифр, а также 32 непечатных символа. Также в 1963 году Дуг Энгельбарт (Doug Engelbart) изобретает компьютерную мышь.

Гордон Мур (Gordon Moore) предсказывает удвоение производительности компьютеров каждые 18 месяцев, и это предсказание в целом оправдывается до сих пор. Позже, в 1968 году, Мур становится одним из основателей компании Intel. Компания Digital Equipment Corporation (DEC) создает первую серийную мини-ЭВМ – PDP-8. Поль Бэрэн (Paul Baran) из компаний RAND Corporation публикует основополагающую статью по сетям с коммутацией пакетов, названную "On Distributed Communications Networks" ("О распределенных коммуникационных сетях").

Томас Меррил (Thomas Merrill) и Лоуренс Роберте (Lawrence Roberts) создают первую глобальную сеть между Массачусетским технологическим инстатутом и компанией System Development Coiporation (SDC). Тед Нельсон (Ted Nelson) впервые использует термин "гипертекст".

Исследователи впервые используют волоконную оптику для передачи телефонных сигналов. Дональд Дэйвис (Donald Davies) применяет термины "пакеты" и "коммутация пакетов" при описании метода использования нескольких цепей (маршрутов) для передачи пакетов. Боб Тейлор (Bob Teylor), сотрудник ARPA, получает средства на создание экспериментальной сети между несколькими университетами США, и этот проект через три года развития получает имя Advanced Research Projects Agency Network (ARPANET).

На конференции исследователей ARPA Уэс Кларк (Wes Clark) предлагает идею использования специализированных аппаратных средств для выполнения сетевых функций. Позднее эти устройства были названы "интеллектуальными процессорами сообщений" (Interface Message Processors, IPM). В этом же году Лоуренс Роберте публикует первый проектный документ по ARPANET — "Multiple Computer Networks and Intercomputer Communications" ("Межкомпьютерные сети и коммуникации").

Национальная исследовательская лаборатория Великобритании (National Research Laboratory, NRL) испытывает первую глобальную сеть, использующую коммутацию пакетов. В августе управление ARPA распространяет среди производителей коммерческие предложения на реализацию ARPANET. IBM и другие крупные компании отказываются их рассматривать, поскольку не верят в возможность создания сетей такого типа. Контракт получает небольшая консалтинговая фирма Bolt Beranek and Newman (BBN), расположенная в Кэмбридже, штат Массачусетс. Фирма получает менее года времени и 1 миллион долларов на создание работающей сети. Кен Томпсон (Ken Thompson) и Дэннис Ритчи (Dennis Ritchie) из AT&T Bell Labs разрабатывают операционную систему UNIX, которая впоследствии становится одной из основных серверных операционных систем, используемых в информационных сетях.

Производители телефонного оборудования просят у компании AT&T разрешения на подключение к ее телефонной сети устройств сторонних разработчиков. Федеральная комиссия связи США (Federal Communications Commission, FCC) решает, что телекоммуникационные устройства независимых производителей могут использоваться, если эти устройства не нарушают работу телефонной сети. Решение комиссии открывает путь на рынок телекоммуникационного оборудования производителям модемов и компаниям, выпускающим средства передачи данных.

Первый прототип интеллектуального процессора сообщений (IMP), модификация компьютера Honeywell 516, был создан компанией Honeywell и передан фирме BBN. Этот прототип, названный IMP 0, функционировал неправильно, на повторный монтаж потребовалось несколько недель. Также в этом году Стивом Крокером (Steve Crocker) был написан первый запрос на комментарий (Request for Comment, RFC), озаглавленный "Host Software" ("Программное обеспечение хоста"). (Вы можете прочесть текст этого RFC в практическом задании 1-5.) RFC 1 описывает интерфейс между IMP-устройствами и хост-компьютерами.

В это время хосты представляют собой мини-ЭВМ, доступные через сеть. (В структуре сети хост (host) является узлом сети: это компьютер или сетевое устройство, имеющее уникальный собственный адрес.) Каждая вычислительная система, входящая в ARPANET, отвечает за создание базового программного обеспечения для подключения своих компьютеров к IMP-J устройствам сети ARPANET.

В сентябре сетевые инженеры фирмы BBN устанавливают первый 1МР-узел ARPANET в Калифорнийском Университете Лос-Анжелеса (UCLA), и этот узел без проблем стыкуется с университетским компьютером Sigma-7. В октябре в Стэндфордском исследовательском институте (SRI) создают второй узел, который подключают к своему компьютеру SDS 940. После некоторых настроек оба вновь созданных узла ARPANET оказываются связанными меж собой каналом со скоростью передачи свыше 50 Кбит/с. В ноябре Калифорнийский Университет в Санта-Барбаре (UCSB) становится третьим узлом сети, а Университет штата Юта в декабре создает четвертый узел.

1970

Норманн Абрахамсон (Norman Abrahamson) из Университета штата Гавайи на средства ARPA создает сеть ALOHAnet, которая передает данные со скоростью не быстрее 4,8 Кбит/с, однако создает основу для популярного транспортного сетевого протокола Ethernet. Кроме этого, главный офис фирмы BBN становится пятым узлом ARPANET. Протокол, используемый хост-компьютерами для подключения к ARPANET, называется Network Control Protocol (NCP) (Протокол управления сетью). Его не нужно путать I совершенно другим протоколом — NetWare Control Protocol, который также имеет аббревиатуру NCP.

Сеть ARPANET охватывает 15 вычислительных систем и в общей сложности 23 хост-компьютера в следующих организациях: UCLA, SRI, Университет штата Юта, UCSB, MIT, BBN, RAND Corporation, System Development Corporation, Lincoln Lab, Стэнфорд, Гарвард, Университет штата Иллинойс, центр NASA в Эймсе (Ames), Case Western Reserve University и Central Michigan University. Дневной сетевой трафик достигает 700 000 пакетов. Кроме того, RFC 172 определяет спецификацию протокола передачи файлов File Transfer Protocol (FTP).

Рей Томлинсон (Ray Tomlinson) из BBN создает электронную почту, которая вскоре становится самой популярной программой в сети ARPANET. Также, Ион Постел (Jon Postel) в FRC 318 предлагает сетевую эмуляцию терминала (terminal emulation) при помощи прикладного протокола Telnet. Позднее в этом же году Боб Канн (Bob Kahn) демонстрирует сетевое взаимодействие 40 компьютеров по сети ARPANET на Международной конференции по компьютерным коммуникациям, а для создания стандартов ARPANET и сетей образуется Inter-Networking Group (INWG).

Английский University College of London и норвежская организация Royal Radar Establishment реализуют первое международное подключение к ARPANET. К этому моменту ARPANET передает более трех миллионов пакетов в день. В марте Винтон Серф (Vinton Cerf) создает эскизный проект шлюза, а в мае Роберт Меткалф (Robert M. Metcalfe) предлагает применение Ethernet-коммуникаций как тему своей докторской диссертации в Гарварде. Позднее Меткалф и Дейвид Боггс (David Boggs) создали первую сетевую операционную систему с использованием протокола Ethernet, имеющую скорость передачи около трех миллионов бит в секунду. Экспериментальные компьютеры в их сети назывались Michelson и Morley – в честь ученых XIX века, доказавших, что эфир не существует¹. Шестью годами позже Меткалф стал основателем компании 3Com Corporation, производящей сетевые устройства.

Серийное цифровое оборудование и устройства, выпускаемые компанией Dataphone Digital Service (DDS), подталкивают фирму Bell Systems к переходу от аналоговых телекоммуникационных сетей к цифровым. Винтон Серф и Боб Канн в своей статье "A Protocol for Packet Network Internetworking" ("Протокол для взаимодействия пакетных сетей") предлагают протокол Transmission Control Protocol (TCP) и впервые используют термин "Internet".

Ответственность за регулярное функционирование сети ARPANET перекладывается на Управление связи Министерства обороны США (Defense Communications Agency), которое отныне называется Агентством по оборонным информационным системам (Defence Information System Agency). Кроме того, компания Northen Telecom выпускает первый цифровой телефонный коммутатор, названный SL-1.

Идея коммутации получает признание специалистов по компьютерным сетям, благодаря работе Леонарда Клейрока (Leonard Kleinrock) "Queuing Systems Volume II – Computer Applications" ("Системы массового обслуживания, Том 2 – Компьютерные приложения"). Также создается новый протокол для общедоступных сетей с коммутацией пакетов, названный Х.25; к концу 1970-х годов этот протокол получает широкое распространение в открытых сетях Tymnet и Telenet.

Компания Tymshare развертывает общедоступную сеть Tymnet. Позже в этом же году к сети ARPANET подключается первый шлюз беспроводной связи. Эта система передает пакеты с помощью радиоволн, используя технологию, называемую "пакетной радиосвязью" и применяемую до настоя­щего времени.

Винтон Серф, Стив Крокер и Дэнни Коэн (Danny Cohen) начинают разрабатывать протокол Internet Protocol (IP). Он предлагается как средство маршрутизации, отдельное от TCP. В последующие годы протоколы TCP и IP становятся жизненно важными компонентами коммуникаций Интернета. В этом же году в Массачусетском технологическом институте демонстрируется первый гипермедиа-видеодиск.

Организуется Internet Configuration Control Board (ICCB) (Совет по управлению структурой Интернета), работа которого направлена на проблемы сетевых шлюзов. Том Траскот (Tom Truscott), Стив Белловин (Steve Bellovin) и Джим Эллис (Jim Ellis) создают сеть USENET, связывающую Университет Дюка (Duke University) и Университет штата Северная Каролина. Также в конце 1970-х годов интегральные микросхемы (integrated circuits, 1C) применяются во всех типах электронных устройств. Создаются сложные кристаллы, использующие интеграцию высокого (large scale integration, LSI) и сверхвысокого (very large scale integration, VLSI) уровней (БИС и СБИС). БИС и СБИС прокладывают путь более быстрым и дешевым цифровым устройствам, таким как компьютеры и компьютерные терминалы, после чего открывается дверь для появления персональных компьютеров.

Аира Фукс (Ira Fucks) и Грейдон Фриман (Greydon Freeman) создают академическую сеть Because It's Time NETwork² (BITNET), соединившую Городской Университет Нью-Йорка и Йельский Университет. К концу 1989 года сеть BITNET является обширным и успешно работающим объединением колледжей и университетов всех районов США. В этом же году рыночная стоимость Personal Computer (PC) фирмы IBM снижается до 4500 долларов, и этот продукт пользуется неожиданным успехом. Компания Microsoft разрабатывает версию MS-DOS, названную PC DOS, что означает "операционная система, используемая на IBM PC". Кроме того, 1981 год отмечен как начало быстрого развития технологии модемов для коммутируемых линий передачи.

Протоколы TCP и IP принимаются как основной набор протоколов для ARPANET. Для использования в военных целях в США начинает работу сеть Defense Data Network, впоследствии названная Milnet (Military Network) (Военная сеть). На Национальной компьютерной конференции в июне Дрю Мэйжер (Drew Major), Кэейл Пауэл и Дейл Нейбор представляют первую локальную сеть персональных компьютеров, используя при этом программное обеспечение, явившееся основой для сетевой операционной системы Novell NetWare.

ARPANET становится по-настоящему общедоступной сетью, в то время как сеть Milnet развивается своим путем и ориентируется на использование в военных целях. Разделение этих сетей знаменует появление Интернета. В сети ARPANET протокол NCP заменяется на TCP/IP, а система Berkeley UNIX начинает поддерживать TCP/IP. Количество хостов, подключенных к ARPANET, достигает 500.

К Интернету подключено свыше 1000 хостов, и в романе Уильяма Гибсона (William Gibson) "Neuromancer"³ появляется термин "киберпространство". Разукрупнение компании AT&T Bell Systems стимулирует новые телекоммуникационные компании усилить конкурентную борьбу на рынке коммерческих коммуникаций. Особенно острая конкуренция в области высокоскоро­стных технологий, что приводит к появлению ИКМ-систем типа Т, работающих на скорости 1,544 Мбит/с.

Число хостов Интернета превышает 5000. Национальный научный фонд США (National Science Foundation) выделяет средства на создание пяти университетских суперкомпьютерных центров, расположенных в разных частях США. Эти центры соединяются каналами 56 Кбит/с в рамках новой сети NSFNET. Суперкомпьютеры и NSFNET открывают возможность выполнения широкомасштабных исследовательских проектов для множества колледжей и университетов США, уже подключенных к сетям, таким как BITNET и Интернет.

Интернет соединяет свыше 10 000 хост-компьютеров. Компания Apple Computer выпускает на рынок первую систему для создания гипермедиа, что оз­начает начало эры авторских средств для настольных компьютеров и продуктов мультимедиа. Управление сетями является предметом интересов Джефа Кейса (Jeff Case), Марка Федора (Mark Fedor), Мартина Шофстала (Martin Schoffstall) и Джеймса Дейвина (James Davin), которые создают протокол Simple Gateway Monitoring Protocol (SGMP) (Простой протокол управления шлюзом), впоследствии интегрированный со стеком TCP/IP и названный Simple Network Management Protocol (SNMP) (Простой протокол сетевого управления). По стечению обстоятельств первая демонстрация протокола SGMP срывается из-за широкомасштабной аварии Интернета, что подчеркивает важность сетевого управления.

Число хостов Интернета превышает 60 000, и сеть NSFNET работает со скоростью 1,544 Мбит/с, что увеличивает трафик в этой сети до 75 миллионов пакетов в день. В этом же году Европа и Северная Америка соединяются первым трансатлантическим оптоволоконным кабелем, способным одновременно передавать 40 000 телефонных звонков. Internet Worm, первый вирус, созданный Робертом Моррисом младшим (Robert Morris Jr.) специально для Интернета, поражает около 10 процентов интернет-хостов.

Еще 40 000 хостов подключается к Интернету, что в конечном результате дает цифру 100 000. Тим Бернерз Ли (Tim Berners-Lee) распространяет среди интернет-сообщества первый проект "всемирной паутины" – сети World Wide Web. К концу 1980-х годов локальные сети распространены повсеместно, обеспечивая передачу данных как в отдельных помещениях, так и в целых зданиях. Пользователи компьютеров осознают тот факт, что они могут в любой точке обращаться к любым ресурсам – компьютерам, принтерам и глобальным сетям, таким как Интернет, и что они получили в свое распоряжение феноменальные технологические и программные технологии. Новое сетевое оборудование во все возрастающей степени способно расширить область обслуживания локальных сетей и увеличить скорость передачи данных. Хосты Интернета и сетей перемещаются с мэйнфреймов на небольшие рабочие станции и персональные компьютеры, поскольку распространяются сетевые операционные системы UNIX и NetWare.

Сеть ARPANET, вытесненная Интернетом, официально прекращает существование. В общедоступных телефонных сетях в качестве протокола цифровой коммутации внедряется Signaling System 7 (SS7), которая обеспечивает работу нескольких абонентских служб и позволяет быстро локализовать проблемы в телефонных сетях, а также перестраивать сетевые маршруты. США и Швеция среди первых реализуют SS7 в телекоммуникациях, используя новую технологию, названную сигнализацией по общему каналу (common channel signalling) и позволившую использовать в сочетании с телекоммуникационными серверами следующие возможности:

• 
  динамическую переадресацию вызова, проведение телеконференций и ожидание вызова;
  
• 
  автоматический повторный вызов и обратный звонок;
  
• 
  несколько телефонных адресов по одной активной телефонной линии;
  
• 
  голосовую почту;
  
• 
  идентификатор абонента (caller ID);
  
• 
  речевой набор номера;
  
• 
  переадресацию при необходимости вызова служб "800", что необходимо при чрезмерной нагрузке.
  

Количество хостов Интернета превышает 600 000, при этом каждый месяц включаются в работу тысячи новых хостов. Сеть NSFNET становится доступной для коммерческого использования – кардинальный шаг, изменивший характер ее применения. Теперь NSFNET работает со скоростью 44,736 Мбит/с, обеспечивая передачу 10 миллиардов пакетов за месяц. На индивидуальных хостах Интернета можно размещать службы Gopher и World Wide Web, что инициирует гонку за лидерство той или иной технологии.

Имеется свыше миллиона хостов Интернета и 13 новых стран – от холодной Антарктики до жаркого Эквадора — подключаются к Интернету. Теперь пользователи по новому выражению, придуманному Жаном Армором Полли (Jean Armour Polly), занимаются "веб-серфингом" (surfing the net).

Количество интернет-хостов переваливает за 2 миллиона и 17 стран из Африки, Азии, Центральной Америки и Европы становятся новыми членами сети NSFNET. Президент и вице-президент США начинают пользоваться Интернетом и получают адреса электронной почты. В начале года имеется 50 веб-серверов, к концу года их количество достигает 500. Выпускается веб-браузер Mosaic.

Имеется свыше 3 миллионов хостов Интернета и к нему подключаются 20 новых стран: от Армении до Узбекистана. Скорость передачи по сети NSFNET достигает 155 Мбит/с, что позволяет за месяц передавать свыше 10 триллионов (10¹²) пакетов. Начинает работу первый кибербанк "First Virtual", а также компания Mosaic Communications Corporation, предшественница фирмы Netscape Communications.

Количество хостов Интернета равно 4 миллионам, а наибольший Интернет-трафик приходится на долю обращений к веб-ресурсам. Сеть NSFNET прекращает работу и Национальный научный фонд США преобразует ее в специализированную исследовательскую сеть, названную "very high-speed Back bone Network Service" (vBSN) (Суперскоростная магистральная сетевая служба). Национальный и международный сетевой трафик в основном создается различными поставщиками услуг, называемыми провайдерами Интернета (Internet service provider, ISP); совокупность провайдеров, пользователей и хостов рассматривается как "Интернет".

В Интернете 9 миллионов хостов, подключаются 30 новых стран, телекоммуникационная компания MCI достигает скорости передачи, равной 622 Мбит/с.

Закон о телекоммуникациях (Telecommunications Act) от 1996 года поддерживает развитие новых интерактивных коммуникационных функций, включая сетевые операции по телевизионным кабелям и кабелям связи.

1997

Количество хостов в Интернете превысило 16 миллионов, 20 новых стран подключилось к Интернету.

Трафик в Интернете удваивается каждые 100 дней, значительно расширяется использование Интернета в бизнесе. Свыше 10 миллионов человек в США и Канаде вовлечены в Интернет-бизнес, покупая авиабилеты, книги, аппаратуру и домашнюю технику, компьютеры и автомобили. Также в 1998 году поставщики сетевого оборудования начали широко предлагать 1-гигабитные коммуникационные устройства.

Академическая и исследовательская сеть Internet2 начинает охватывать университетские сети в Европе и США. В Интернете создан первый полноценный банк, базирующийся в штате Индиана и предлагающий весь спектр услуг. Для ускорения сетевого взаимодействия фрагменты интернет-магистрали США начинают передачу данных со скоростью 2,5 Гбит/с. Магистраль (backbone) состоит из высокопроизводительных коммуникационных каналов, объединяющих сети в одном здании, в пределах кампуса или на больших расстояниях.

Кроме того, законодательство США закрепляет право собственности за доменными именами.

2000

Для магистральных каналов сети Internet2 используется новая версия протокола IP – IPv6. Европейские страны определяют основу для реализации новой межгосударственной гигабитной сети, названной Geant. Кроме того, многие новые сети позволяют просматривать по Интернету видеоклипы, а множество радиостанций вещает через Интернет.

Поставщики предлагают 10-гигабитные сетевые коммуникационные устройства. Кроме этого, дается толчок развитию беспроводной телекоммуникации. Некоторые компании (например, Microsoft) реализуют в своих кампусах широкополосные беспроводные сети. Многие радиостанции прекращают вещание через Интернет из-за юридических проблем с отчислениями за использование интеллектуальной собственности (в данном случае — музыки). Высшие школы (университеты) в США получают доступ к исследовательской и академической сети Internet2.

Выполнив практические задания 1-6 и 1-7, вы узнаете больше об истории компьютерных сетей.

2002

Утверждение стандартов на 10-гигабитные сети откладывается, поскольку соответствующим уполномоченным организациям необходимо переписать процедуры тестирования таких сетей, а полное тестирование оказалось сложнее, чем предполагалось изначально. Тем не менее, цены на 1-гигабитные устройства значительно упали, т. к. на рынок вышло много производителей, включая новые компании. Усовершенствования в 1-гигабитных средствах передачи данных, осуществляемых по обычным медным проводам, позволили использовать эту передающую среду во многих существующих сетях. Кроме того, основные компании, выпускающие кредитные карты, развернули свои сети и информационные центры в Европе, на Дальнем Востоке и в Латинской Америке, что стимулировало более широкое использование протокола TCP/IP в сетевой среде этих районов.

С 1960-х и до начала 1980-х годов процедура передачи цифровых данных подразумевала непосредственное подключение неинтеллектуальных (без своего центрального процессора) терминалов к мэйнфреймам и мини-ЭВМ с использованием протокола Systems Network Architecture (SNA) компании IBM. На рис. 1.6 изображена простая сеть, в которой терминалы непосредственно подключены к мэйнфрейму через шлюз SNA (шлюзы будут рассматриваться в данной главе позже). В настоящее время SNA является проверенным традиционным методом коммуникаций, однако с началом распространения локальных сетей в 1982 году пользователи персональных компьютеров и рабочих станций применяют для сетевого подключения к мэйнфреймам как протокол SNA, так и более совершенные методы доступа. Кроме того, хотя мэйнфреймы могли одновременно выполнять множество задач, в настоящее время серверы меньшей мощности, такие как файловые серверы, серверы приложений, баз данных и электронной почты, выполняют те же задачи. Устаревший метод непосредственного подключения к мэйнфреймам почти повсеместно заменен сетями, которые позволяют соединяться с любыми устройствами, в число которых входят следующие:

• 
  серверы;
  
• 
  мэйнфреймы и мини-ЭВМ;
  
• 
  равноправные компьютеры, например, рабочие станции, работающие под управлением операционных систем Windows XP или UNIX;
  
• 
  дисковые устройства централизованного хранения данных;
  
• 
  массивы приводов CD-ROM;
  
• 
  принтеры;
  
• 
  факсимильные аппараты.
  

Компьютерные сети также позволяют реализовать клиент-серверные вычисления, при которых вычислительные мощности распределяются между серверами и клиентскими рабочими станциями. Такой тип обработки данных позволяет объединить мощности новых настольных персональных компьютеров и специализированных серверов, которые не всегда превосходят по параметрам эти настольные компьютеры. Мэйнфреймы по-прежнему позволяют компаниям сохранять их средства, вложенные в программное обеспечение 10-20-летней давности, в то время как клиент-серверные системы поддерживают самые современные технологии обработки данных, позволяя при этом использовать графический пользовательский интерфейс (GUI) и новые возможности обращения к базам данных. Оба типа организации вычислительных мощностей сосуществуют в локальных и глобальных сетях, чтобы пользователи могли работать с жизненно важными программами и данными.

Дальнейшим развитием клиент-серверных систем является архитектура .NET, разработанная компанией Microsoft. Она взаимодействует с Интернетом и предназначена для такой интеграции данных и пользовательских функций, чтобы их выполнение могло осуществляться в любой точке и на многих типах устройств, включая карманные компьютеры и сотовые телефоны. Кроме того, архитектура .NET позволяет объединять различные языки программирования и использовать их для построения крупномасштабных приложений. Например, некоторая компания может применять существующий, давно проверенный программный код и объединять его с новым кодом, который может использоваться веб-сервером, отдельным персональным компьютером или устройством с перьевым вводом. С внедрением архитектуры .NET граница между настольными компьютерами и серверами становится менее заметной, поскольку настольные компьютеры могут, в принципе, выполнять те же роли в совместном использовании данных и ресурсов, которые имеются у существующих серверных систем.

Каждый день растут требования к комплексным сетям, которые могли бы связать организации, находящиеся в разных странах или на разных континентах. Перед сетевыми администраторами ставится множество задач, в т. ч. подключение к различным локальным и глобальным сетям, обеспечение деятельности надомных сотрудников, развертывание служб мультимедиа, а также поддержка старых и новых компьютеров в пределах одной сети. Другой важнейшей задачей является увеличение пропускной способности магистральных каналов локальных и глобальных сетей с целью удовлетворения потребностей возросшего сетевого трафика.

Построение локальных, региональных, глобальных и корпоративных сетей возможно благодаря использованию сетевых устройств, позволяющих расширять область охвата сети, связывать сети воедино, преобразовывать протоколы, а также направлять фреймы и пакеты в нужные сети, т. е. выполнять все операции по межсетевому обмену (internetworking). Несмотря на наличие большого количества типов сетевых устройств, имеются четыре группы устройств, играющих основную роль при объединении сетей:

• 
  мосты;
  
• 
  маршрутизаторы;
  
• 
  шлюзы;
  
• 
  коммутаторы.
  

Сетевые администраторы также применяют мосты для разбиения локальной сети на небольшие подсети с целью повышения производительности, при этом можно распределять сетевой трафик, локализовать сетевые проблемы и управлять доступом к каждой подсети. Для решения этих задач мосты проверяют адреса принимающих и передающих устройств в тех фреймах, которые на них поступают, и, используя соответствующее программное обеспечение, определяют – передавать фрейм дальше или отбросить его. Также мосты могут соединять разные локальные сети, в которых применяются различные типы передающей среды. Например, они могут подключать кабель к оптоволокну или УКВ-оборудованию и, следовательно, могут использоваться для связи локальной сети с глобальной.

Маршрутизаторы соединяют сети, которые могут использовать различные протоколы, и обеспечивают больше коммуникационных функций, чем мосты. Например, маршрутизаторы могут определять кратчайший путь между двумя компьютерами, разделенными локальной или глобальной сетями. Они также могут устанавливать разные сетевые маршруты, соответствующие типу передаваемых данных (например, для видеоданных может выбираться маршрут с высокой стоимостью, а для символьной информации – с низкой).

Маршрутизаторы регулярно взаимодействуют друг с другом и динамически изменяют информацию о сетевых маршрутах по мере того, как меняется топология сети или условия передачи информации.



Примечание

Маршрутизатор может быть специализированным устройством или компьютером с программным обеспечением, выполняющим функции маршрутизации. Например, в качестве маршрутизатора может использоваться компьютер под управлением операционных систем NetWare, Windows 2000, Windows Server 2003 или UNIX. Практические задания 1-8 и 1-9 демонстрируют настройку опций маршрутизации в системах Windows 2000 и Server Red Hat Linux 7.2.

Подобно маршрутизаторам шлюзы могут быть автономными устройствами или службами операционной системы. Например, компьютер под управлением IBM AIX можно сконфигурировать как шлюз SNA, или же сервер Windows 2000 с установленным протоколом TCP/IP может работать как шлюз к серверу NetWare, использующему протокол IPX/SPX. Практическое задание 1-10 рассказывает о том, как настроить систему Windows 2000 Server в качестве шлюза NetWare.

Первоначально коммутаторы (switch) предназначались для выполнения функций мостов (2-й уровень модели OSI), обеспечивающих более высокую производительность, чем обычные мосты. Это достигалось за счет того, что коммутаторы могут передавать данные непосредственно в заданный сетевой порт или сегмент. В настоящее время коммутаторы некоторых производителей имеют возможности, близкие к возможностям мар­шрутизаторов (3-й уровень модели OSI), поскольку они анализируют адреса протокола IP и на основе этого анализа посылают сетевые пакеты по указанному маршруту. Другие коммутаторы могут определять назначение передаваемой информации в зависимости от того, какая прикладная программа ее генерирует. На рис. 1.10 проиллюстрирована работа коммутатора. Мосты, маршрутизаторы, шлюзы и коммутаторы более подробно будут описаны в последующих главах этой книги.