что такое коммуникационный узел

Архитектура компьютерных сетей: основные понятия

Назначение компьютерных сетей

Компьютерные сети включают в себя вычислительные сети, предназначенные для распределенной обработки данных (совместное использование вычислительных мощностей), и информационные сети, предназначенные для совместного использования информационных ресурсов. Компьютерная сеть позволят коллективно решать различные прикладные задачи, увеличивает степень использования имеющихся в сети ресурсов (информационных, вычислительных, коммуникационных) и обеспечивает удаленный доступ к ним.

Возможности компьютерной сети определяются характеристиками компьютеров, включенных в сеть. Однако и коммуникационное оборудование (кабельные системы, повторители, мосты, маршрутизаторы и др.) играет не менее важную роль. Некоторые из этих устройств представляют собой компьютеры, которые решают сугубо специфические задачи по обслуживанию работы сети.

Для эффективной работы сетей используются специальные операционные системы, которые, в отличие от персональных операционных систем, предназначены для решения специальных задач по управлению работой сети компьютеров. Это сетевые ОС. Сетевые ОС устанавливаются на специально выделенные компьютеры.

Функциональные элементы компьютерных сетей

Все устройства, подключаемые к сети, можно разделить на три функциональные группы с точки зрения их отношения к ресурсам:

Классификация компьютерных сетей

Высокое качество передачи данных дает возможность предоставлять пользователю сети широкий спектр услуг: файловую службу, печать, факс, электронную почту, сканер, базы данных и другие услуги, реализация которых отдельно на локальном компьютере непозволительно дорога. Каналы связи могут использоваться совместно сразу многими компьютерами сети.

При организации глобальных сетей используются уже существующие линии связи, например, телефонные линии. Эти линии прокладывались для целей, отличных от передачи компьютерных данных. Качество таких линий связи, как правило, очень низкое, что требует использования специальных сложных алгоритмов и процедур передачи данных и дорогой аппаратуры. Скорость обмена данных существенно ниже, чем в локальных сетях.

Основные требования, предъявляемые к современным компьютерным сетям

При работе компьютерной сети должна обеспечиваться сохранность информации и защита ее от искажений. Как правило, важная информация в сети хранится в нескольких экземплярах. В этом случае необходимо обеспечить согласованность данных (например, идентичность копий при изменении информации).

Одной из функций компьютерной сети является передача информации, во время которой возможны ее потери и искажения. Для оценки надежности исполнения этой функции используются показатели вероятности потери пакета при его передаче, либо вероятности доставки пакета (передача осуществляется порциями, которые называются пакетами).

Другими характеристиками управляемости являются возможность определения проблем в работе компьютерной сети или отдельных ее сегментов, выработка управленческих действий для решения выявленных проблем и возможность автоматизации этих процессов при решении похожих проблем в будущем.
Расширяемость и масштабируемость Любая компьютерная сеть является развивающимся объектом, и не только в плане модернизации ее элементов, но и в плане ее физического расширения, добавления новых элементов сети (пользователей, компьютеров, служб). Существование таких возможностей, трудоемкость их осуществления входят в понятие расширяемости. Другой похожей характеристикой является масштабируемость сети, которая определяет возможность расширения сети без существенного снижения ее производительности. Обычно одноранговые сети обладают хорошей расширяемостью, но плохой масштабируемостью. В таких сетях легко добавить новый компьютер, используя дополнительный кабель и сетевой адаптер, но существуют ограничения на количе тво подключаемых компьютеров в связи с существенным падением производительности сети. В многосегментных сетях используются специальные коммуникационные устройства, которые позволяют подключать к сети значительной количество дополнительных компьютеров без снижения общей производительности сети.
Прозрачность Прозрачность компьютерной сети является ее характеристикой с точки зрения пользователя. Эта важная характеристика должна оцениваться с разных сторон.

Прозрачность сети предполагает скрытие (невидимость) особенностей сети от конечного пользователя. Пользователь обращается к ресурсам сети как к обычным локальным ресурсам компьютероа, на котором он работает.

Современная компьютерная сеть имеет дело с разнообразной информацией, процесс передачи которой сильно зависит от типа информации. Передача традиционных компьютерных данных характеризуется неравномерной интенсивностью. При этом нет жестких требований к синхронности передачи. При передаче мультимедийных данных качество передаваемой информации в существенной степени зависит от синхронизации передачи. Сосуществование двух типов данных с противоположными требованиями к процессу передачи является сложной задачей, решение которой является необходимым условием вычислительной сети с хорошей интегрируемостью.

Основным направлением развития интегрируемости вычислительных сетей является стандартизация сетей, их элементов и компонентов. Среди стандартов различных видов можно выделить стандарты отдельных фирм, стандарты специальных комитетов, создаваемых несколькими фирмами, стандарты национальных организаций по стандартизации, международные стандарты.

Источник

Инфраструктура узла связи от чайника, или очередное строительство серверных — часть 1

Здравствуйте! Начитавшись публикаций на тему строительства ЦОД небольшого хостинг провайдера, а так же «как сделать серверную комнату своими руками», от людей, которые, видимо, не знали как сказать, зачем надо заказывать их услуги, я решил изложить свой опыт строительства небольшого узла связи в течение этого года, для размещения, с последующей регистрацией в Роскомнадзоре, таких объектов, как ОТМУС, ТЗУС, СПД.

В этом году приходилось настолько много информации искать и применять, что я почувствовал свой предел в запоминания полезной информации. Поэтому мне сложно сразу вспомнить откуда я брал информацию (я говорю о приказах Минкомсвязи, Мининформсвязи, Роскомнадзора, СНИП, ВСН… ).

Под катом я постараюсь поверхностно пройтись по всем аспектам, по которым надо принять решение и реализовать в вашей аппаратной.

Инфраструктура помещения

Если начинать с выбора помещения, то надо учесть, что инфраструктура этого помещения должна иметь хотя бы такой набор элементов и конструкций:

Электроснабжение

В зависимости от того, какие у вас планы на ваш автозал, вы можете выбрать определенный уровень защищённости от отключений электроэнергии.

Вы можете открыть любую из частей «Правил применение оборудования транзитных, оконечно-транзитных и оконечных узлов связи» (там 14 частей под разные типы узлов связи) и во всех будет отсылка на

7. Для обеспечения бесперебойности электроснабжения электроприемников I категории надежности, включая электроприемники особой группы I категории надежности, при нарушении электроснабжения на время переключения с одного источника электропитания на другой используются аккумуляторные батареи с емкостью, обеспечивающей электроснабжение электроприемников с расчетным временем разряда в час наибольшей нагрузки не менее 2 часов для электроприемников особой группы I категории надежности и не менее 8 часов для электроприемников I категории надежности.

8. Электроснабжение электроприемников II категории надежности в нормальном режиме осуществляется от двух независимых взаимно резервирующих источников электропитания.

9. В качестве одного из независимых источников электропитания электроприемников II категории надежности допускается использование дизель-электрической станции.

… который в свою очередь утратил силу в связи с кучей изменений… и в общем теперь надо руководствоваться

Но при этом ссылка на 32 приказ есть, а в 97 не расписано, какой узел связи к какой категории электроприёмников относится. В связи с этим не понятно, какую категорию требуется обеспечить. Если вдруг кто в теме — поделитесь, пожалуйста, информацией.

Но допустим вы определились с тем, какая категория электроприёмника у вас и вы принимаетесь её обеспечивать. Для безопасности вашего бизнеса у вас в любом случае должен быть ввод с городской подстанции, ИБП и генератор на 2-5кВт (примерно столько вам потребуется для небольшой аппаратной с двумя стойками, забитыми различным оборудованием). А значит необходимо в вводно-распределительном устройстве (ВРУ) организовать АВР (автоматический ввод резерва) с функциями запуска генератора (можно вручную, если есть дежурная смена на объекте).

Возможно у кого то встанет вопрос, как всё это реализовывать, в каком виде, как разместить?

Итак, вы имеете электроустановку внутри вашего будущего автозала. Дальше вам нужно будет отводить оттуда линии на нагрузку. Ввиду того, что по периметру помещение обычно располагаются стеллажи для оборудования, шкафы для АКБ и прочие металлические конструкции (включая дверь), то хорошо бы сделать по периметру ленту заземления, к которой можно цеплять всё, что вам захочется поставить вдоль стен и будет необходимо заземлить.

Ввиду того, что у ваше оборудование должно быть подключено через ИБП, то первая очевидная линия от вашего ВРУ пойдёт именно к ИБП. В моём случае это 3-х фазный APC Symmetra, которую я бы не советовал покупать, ввиду её текущей стоимости. Можно найти ИБП более скромных производителей. Основными я бы выделил следующие критерии для себя:

Здесь в схеме электропитания есть узкое место — ИБП. Поэтому конструкция ИБП должна быть либо такая, в которой ломаться нечему (APC Symmetra например, без силовых и батарейных модулей представляет из себя просто медные шины (практически)).

Если вы используете ИБП индивидуально на шкаф, то позаботьтесь о том, что бы в шкафы были линии от разных ИБП, а блоки питания оборудования были подключены к разным ИБП.

Или же есть третий вариант: у вас ИБП позволяет забрать от него силовую линию, затащить обратно в ваш АВР, а дальше собрать схему, при которой можно подавать питания на линию либо через ИБП, либо напрямую от городского ввода или генератора. Такая схема позволит снимать ИБП с линии для регламентного обслуживания и ремонта.

С инвертором тока схемы аналогичны схемам с ИБП, если он у вас достаточно серьёзный, что бы на нагрузку линии уходили с более или менее серьёзных клемм. А если у вас небольшие инверторы, то, как правило они и не заточены под то, что бы с ним забирать большим сечением питание на нагрузку. Такие ставятся внутри стойки, где они будут использоваться. А если есть потребность подключить много оборудование (а не одну-две железки), то с клеммной колодки инвертора отводится линия в РЩ в самом шкафу и там через шины или АВ 2P (или через АВ для минуса и шину для плюса) уже отводятся линии на нагрузку.

У меня для целей размещения ИБП и инверторов установленная отдельная каркасная стойка с большой цифрой в значение несущей массы, в которую приходят линии питания от ВРУ с АВР. А затем из которой уходят линии питания на шкафы с оборудованием.

Здесь я бы хотел отметить пару моментов, связанных с выбором материалов и комплектующих:

Расчёт автономности вашей электроустановки и выбор АКБ

Для того, что бы понять, сколько вам нужно купить аккумуляторов (а именно в этом вопрос, потому как это требует много денег), то нет ничего сложно если вы знаете, на какую нагрузку на вашу энергосистему вы рассчитываете в ЧНН (час наибольшей нагрузки). Для встроенных внутрь батарейных блоков информацию по автономности вы найдёте в материалах для ИБП, а для подсчёта необходимой ёмкости внешней сборки нужно перемножить вольтаж сборки на ёмкость и поделить на нагрузку (t=V*Ah/Wt). Но так как разряд аккумулятора это не линейный процесс, то надо в мануалах к аккумуляторам посмотреть графики разряда и в зависимости от времени, которое у вас получилось, применить коэффициент найденный в паспорте. Тогда вы получите более или менее реальное время автономии от вашей системы АКБ. Исходя из этого вы поймёте, какую ёмкость вашей сборки АКБ надо обеспечить.

В статье про строительство собственного маленького ЦОД для маленького хостинг провайдера использовались автомобильные аккумуляторы, ввиду их дешевизны относительно не обслуживаемых АКБ разработанных для применения на сетях связи (особые режимы эксплуатации — постоянный заряд, редкий разряд, длительная отдача). Если хотите через 1-2 года их менять (в зависимости от разрядки и глубины этой разрядки), то конечно можете пользовать таким вариантом. Только надо учесть, что эти АКБ являются обслуживаемые, а значит в случае чего (перегрев например), они могу потечь или испаряться через крышечки — а значит их нужно в отдельное вентилируемое помещение ставить и всё такое… В случае же использования герметичных не обслуживаемых АКБ вы можете размещать их хоть в стойках с оборудованием (на дне шкафа или на консольных полках), эксплуатировать от 3 до 8 лет (смотря какая гарантия от производителя на жизненный цикл) и проводить тестирование вашей системы питания по регламенту.

Альтернативное мнение

Я выше писал про блоки розеток… но на самом деле я считаю, что правильнее подключать оборудование от АВ в РЩ внутри стойки. Так соединение получается надёжным и защищённым. Но тут есть некоторые неудобства. В основном они связаны с тем, что оборудование имеет совершенно конкретную розетку С14, вилку для которого (С13) не всегда можно найти надлежащего качества. В итоге она может там шататься и слабое место уже будет там. К тому же надо учесть, что не все инженеры хотя бы знают что такое ПУЭ, а им надо иметь возможность безопасно включить оборудование (опустим тот момент, что по технике безопасности любой инженер должен быть как минимум с 3-ей группой в корочке по электробезопасности + сопровождение ответственного с 4-ой группой — все мы понимаем реальность бытия).

Инфраструктура кабельных трасс

Для того, что бы прокладывать кабель из разных уголков вашего автозала (от вводов в саму аппаратную или от шкафа с аккумуляторами) вам потребуются кабельные лотки. Это может быть система кабельных лотков под фальшполом, или лотки под потолком, проходящие по периметру помещения и над стойками… В моём случае было принято оптимальное решение: под потолком идут кабельные локти, а в полу был вырезан жёлоб проходящий под телекоммуникационными шкафами, шкафа с АКБ и ответвление к ВРУ на стене. Жёлоб оббит железом (и заземлён), а сверху накрыт 4мм стальными листами, которые так же как и весь остальной пол, покрыты антистатическим не горючим линолеумом. Нужно поставить новые стойки – убрать с нужных мест лючки, поставили стойки, подтащили по жёлобу линии питания постоянного и переменного тока и всё. При этом жёлоб в полу используется только для силовой проводки, а сетчатые локти под потолком используются для медных СЛ и оптического кабеля.

Несмотря на то, что оборудование ещё не инсталлировалось в этот автозал, кабельные локти уже занимаются жгутами медных линий и оптическими кабелями. А именно были сдельны перекидные кроссы между стойками. У меня есть две кроссовые конструкции: стойка однорамная и конструктив с трубчатыми монтажными профилями для 10-ти парных плинтов. Из телекоммуникационных стоек в однорамную стойку приходят жгуты UTP из каждой стойки, которые с обеих сторон расшиты на патч панели. Аналогично организован оптический перекидной кросс.Таким образом любые кроссировки между оборудование в разных стойках выполняется короткими патч-кордами внутри своей стойки. А входящие единичные медные линии в автозал (СКС из офиса на 8 линий и медные соединения с партнёрами тоже приходят на раму с кроссами, после чего перекидываются уже на нужное оборудование.

А здоровенная рама для плинтов мне нужна ввиду необходимости организовать большой объём соединений PRI портов между станционной и транспортной стороной. Плата транспорта SDH или медиа шлюза расшивается сразу на нужную сторону конструктива, затем кроссируется при необходимости обычным кроссировочным шнуром.

Благодаря тому, что силовые кабели у меня идут по жёлобу в полу, а слаботочка заходит в шкафы сверху, они практически не пересекаются друг с другом (у меня есть оборудование, питание которого включается спереди), даже с учётом того, что кроссы расположены на задних монтажных профилях.

Телекоммуникационные шкафы и стойки

По моему мнению, если вы строите узел связи или серверную, где будет ваше основное, или одно из основных мест дислокации, то минимальные размеры шкафа должны быть 800х1000 (ШхГ), стандартной высотой 42U, с цоколем или на 10см приподнятые над полом, а так же отверстиями для ввода кабельной инфраструктуры, как через цоколь, так и через потолок. Хотя я предпочитаю 47U, потому что когда в шкаф всякого набивается, юниты становятся дефицитом и сделать с этим ничего нельзя будет.

И я не просто так написал «размеры шкафа». Я считаю, что стойки (просто двойная каркасная рама) использовать можно только для стендов тестирования и кроссов. Спустя некоторое время эксплуатации ряда стоек, вы обнаружите, что патч-корды были прокинуты лианами между стойками со всех сторон, даже если вы сами любите порядок, то кто-то другой обязательно для ускорения процесса кинет такую соплю, а потом забудет переделать до того, как там пустят клиентский сервис. Именно поэтому должны быть шкафы и у них обязательно должны быть закрытые боковые панели и закрывающиеся двери.

Для того, что бы двери закрывались всегда, необходимо монтажные профили устанавливать хотя бы на 10см вглубь, как спереди, так и сзади. Если их ставить близко к двери — могут возникнуть неудобства с оборудованием, которое выступает вперёд своей передней панелью за монтажные профили, + SFP модуль торчит + оптический патч-корд в нём. Как результат — дверь будет гнуть патч-корды, если вообще сможет закрыться. Буквально недавно из-за такой не продуманности пришлось несколько раз ездить на узел, где у нас был установлен cwdm в арендуемой стойке (к слову сам он даже не выпирал за пределы плоскости монтажных профилей). Дверь могли закрыть по-разному и она по-разному прижимала патч-корды, роняя линки. Хорошо, что поняли в чём дело ещё на этапе тестирования и наколхозили по-быстрому решение. А для того, что бы иметь возможность утопить монтажные профили, и нужна глубина шкафа от 1000мм — в случае приобретения довольного сервера (на 800 например), вы не сможете закрепить салазки на профилях расставленных ближе чем 800мм, а сам сервер не сможет до конца заехать в стойку. (по крайней мере у платформ Intel такая конструкция салазок).

Сами двери бывают стеклянные или перфорированные (кто-то покупает целиком стальные без перфорации). Здесь выбор под задачи и способы обеспечивания климата. Если холодный воздух у вас подаётся в коридор, то смысла брать стеклянную дверь (или дверь без перфорации) никакого нет. Берите перфорированные двери и всё ваше оборудование будет охлаждаться забирая воздух с фронтальной части (сервера особенно), выгоняя нагретый назад. Если же вы подводите рукава с холодом под стойку, то нужно брать стойки с глухими дверями.

В шкафу обязательно должны быть вертикальные органайзеры на переднем монтажном профиле и, по необходимости, на задних. У меня вертикальные органайзеры с обеих сторон, потому как спереди организуется подъём и спуск меди и оптики, а сзади подвод питания к оборудованию и UTP от серверов (опять же медь с данными идёт по одной стороне, а силовые шнуры по другой). Причём при подводе питающих кабелей в стойку, прикиньте, с какой стороны у вас будут блоки питания — с той и подводите линию. Тогда другая у вас будет для укладки меди от серверов и каталистов (для примера) с платами в задних слотах…

Климат

Считается вроде бы не сложно. Если вы сейчас не знаете, какие у вас будут потребности потом, то можно быстро прикинуть и выйти на 2 варианта:

Ещё можно заниматься автоматизацией и мониторингом, в зависимости от того, на что способны кондиционеры… У нас например есть блок управления сплит системой, который мониторит температуры в нескольких точках автозала и задаёт режим работы нескольких кондиционеров.

Но в общем для меня эта тема довольно далека и всё, что нам необходимо было делать по этому вопросу — делала подрядная организация. В планах только прикрутить к этой системе сигнализацию от систем типа netping или чего-то подобного, что бы запускались дополнительные кондиционеры не только, когда большой отключится.

Системы безопасности

Готовясь к вводу в эксплуатацию

В связи с тем, что небольшие операторы связи имеют право регистрировать узлы по упрощённой схеме, с недавних пор отпала необходимость готовить проекты на все инженерные системы узла (электропитание, кондиционирование, освещение, пожаротушение, и кажется был раньше проект кабельных трасс). Это значит, что при подаче документов в Роскомнадзор на регистрацию узла связи, вы имеете право не предоставлять этот пакет документов. Но сделано у вас всё должно быть, потому как проверочные комиссии технадзора никто не отменял и они вполне себе могут прийти и провести инспекцию вашего опасного (или особо опасного) объекта. Поэтому не стоит отступать от реализации всего этого только потому, что ваше руководство выяснило, что ничего этого не надо для регистрации узла. Рано или поздно эти системы отработают и спасут от убытков или смерти.

После того, как вы решили, что закончили с обустройством своей аппаратной и теперь дело только за инсталляцией и включением оборудования, убедитесь, что у вас есть некий набор документации и регламентов, который хранится в непосредственной близости к обслуживаемому оборудованию:

Почему я ничего не написал борьбе с шумом?

Бессмысленно бороться с шумом невиданными стойками с шумоизолирующими панелями… Тишуну можно сделать только тремя способами:

Можно начать с этим документов и постараться понять чего нужно придерживаться. НТП 112-2000 РД 45.120-2000 — документы с кучей ссылок на всё то, на что надо опираться при строительстве узла связи. Из него правда пригодится всем, наверное, только несколько пунктов:

Наверное многие скажут, что не нужно им это всё в серверных, тем более в малом бизнесе. Вы правы, но стремиться к чему-то ведь надо? Выбирайте пределы, которые вы готовы достичь и достигайте. В любом случае норматива из области связи мне кажется самой адекватной и обоснованной.

В следующей части я постараюсь изложить принципы выбора и размещения оборудования, а так же способы подключения к слаботочным сетям и электропитанию.

Все замечания по орфографии, правописанию и опечаткам пожалуйста в личные сообщения.

Так же я буду рад, если вы поделитесь тем, какие решения вы применяли при обустройстве инфраструктура.

PS: простите меня пожалуйста за отсутствие табуляции — в редакторе она есть, но в пост парсером не переносится. Решить этот вопрос никак не смог.

Источник

Основы компьютерных сетей. Тема №1. Основные сетевые термины и сетевые модели

Всем привет. На днях возникла идея написать статьи про основы компьютерных сетей, разобрать работу самых важных протоколов и как строятся сети простым языком. Заинтересовавшихся приглашаю под кат.

Немного оффтопа: Приблизительно месяц назад сдал экзамен CCNA (на 980/1000 баллов) и осталось много материала за год моей подготовки и обучения. Учился я сначала в академии Cisco около 7 месяцев, а оставшееся время вел конспекты по всем темам, которые были мною изучены. Также консультировал многих ребят в области сетевых технологий и заметил, что многие наступают на одни и те же грабли, в виде пробелов по каким-то ключевым темам. На днях пару ребят попросили меня объяснить, что такое сети и как с ними работать. В связи с этим решил максимально подробно и простым языком описать самые ключевые и важные вещи. Статьи будут полезны новичкам, которые только встали на путь изучения. Но, возможно, и бывалые сисадмины подчеркнут из этого что-то полезное. Так как я буду идти по программе CCNA, это будет очень полезно тем людям, которые готовятся к сдаче. Можете держать статьи в виде шпаргалок и периодически их просматривать. Я во время обучения делал конспекты по книгам и периодически читал их, чтобы освежать знания.

Вообще хочу дать всем начинающим совет. Моей первой серьезной книгой, была книга Олиферов «Компьютерные сети». И мне было очень тяжело читать ее. Не скажу, что все было тяжело. Но моменты, где детально разбиралось, как работает MPLS или Ethernet операторского класса, вводило в ступор. Я читал одну главу по несколько часов и все равно многое оставалось загадкой. Если вы понимаете, что какие то термины никак не хотят лезть в голову, пропустите их и читайте дальше, но ни в коем случае не отбрасывайте книгу полностью. Это не роман или эпос, где важно читать по главам, чтобы понять сюжет. Пройдет время и то, что раньше было непонятным, в итоге станет ясно. Здесь прокачивается «книжный скилл». Каждая следующая книга, читается легче предыдущей книги. К примеру, после прочтения Олиферов «Компьютерные сети», читать Таненбаума «Компьютерные сети» легче в несколько раз и наоборот. Потому что новых понятий встречается меньше. Поэтому мой совет: не бойтесь читать книги. Ваши усилия в будущем принесут плоды. Заканчиваю разглагольствование и приступаю к написанию статьи.

P.S. Возможно, со временем список дополнится.

Итак, начнем с основных сетевых терминов.

Что такое сеть? Это совокупность устройств и систем, которые подключены друг к другу (логически или физически) и общающихся между собой. Сюда можно отнести сервера, компьютеры, телефоны, маршрутизаторы и так далее. Размер этой сети может достигать размера Интернета, а может состоять всего из двух устройств, соединенных между собой кабелем. Чтобы не было каши, разделим компоненты сети на группы:

1) Оконечные узлы: Устройства, которые передают и/или принимают какие-либо данные. Это могут быть компьютеры, телефоны, сервера, какие-то терминалы или тонкие клиенты, телевизоры.

2) Промежуточные устройства: Это устройства, которые соединяют оконечные узлы между собой. Сюда можно отнести коммутаторы, концентраторы, модемы, маршрутизаторы, точки доступа Wi-Fi.

3) Сетевые среды: Это те среды, в которых происходит непосредственная передача данных. Сюда относятся кабели, сетевые карточки, различного рода коннекторы, воздушная среда передачи. Если это медный кабель, то передача данных осуществляется при помощи электрических сигналов. У оптоволоконных кабелей, при помощи световых импульсов. Ну и у беспроводных устройств, при помощи радиоволн.

Посмотрим все это на картинке:

На данный момент надо просто понимать отличие. Детальные отличия будут разобраны позже.

Теперь, на мой взгляд, главный вопрос: Для чего мы используем сети? Ответов на этот вопрос много, но я освещу самые популярные, которые используются в повседневной жизни:

1) Приложения: При помощи приложений отправляем разные данные между устройствами, открываем доступ к общим ресурсам. Это могут быть как консольные приложения, так и приложения с графическим интерфейсом.

2) Сетевые ресурсы: Это сетевые принтеры, которыми, к примеру, пользуются в офисе или сетевые камеры, которые просматривает охрана, находясь в удаленной местности.

3) Хранилище: Используя сервер или рабочую станцию, подключенную к сети, создается хранилище доступное для других. Многие люди выкладывают туда свои файлы, видео, картинки и открывают общий доступ к ним для других пользователей. Пример, который на ходу приходит в голову, — это google диск, яндекс диск и тому подобные сервисы.

4) Резервное копирование: Часто, в крупных компаниях, используют центральный сервер, куда все компьютеры копируют важные файлы для резервной копии. Это нужно для последующего восстановления данных, если оригинал удалился или повредился. Методов копирования огромное количество: с предварительным сжатием, кодированием и так далее.

5) VoIP: Телефония, работающая по протоколу IP. Применяется она сейчас повсеместно, так как проще, дешевле традиционной телефонии и с каждым годом вытесняет ее.

Из всего списка, чаще всего многие работали именно с приложениями. Поэтому разберем их более подробно. Я старательно буду выбирать только те приложения, которые как-то связаны с сетью. Поэтому приложения типа калькулятора или блокнота, во внимание не беру.

1) Загрузчики. Это файловые менеджеры, работающие по протоколу FTP, TFTP. Банальный пример — это скачивание фильма, музыки, картинок с файлообменников или иных источников. К этой категории еще можно отнести резервное копирование, которое автоматически делает сервер каждую ночь. То есть это встроенные или сторонние программы и утилиты, которые выполняют копирование и скачивание. Данный вид приложений не требует прямого человеческого вмешательства. Достаточно указать место, куда сохранить и скачивание само начнется и закончится.

Скорость скачивания зависит от пропускной способности. Для данного типа приложений это не совсем критично. Если, например, файл будет скачиваться не минуту, а 10, то тут только вопрос времени, и на целостности файла это никак не скажется. Сложности могут возникнуть только когда нам надо за пару часов сделать резервную копию системы, а из-за плохого канала и, соответственно, низкой пропускной способности, это занимает несколько дней. Ниже приведены описания самых популярных протоколов данной группы:

FTP- это стандартный протокол передачи данных с установлением соединения. Работает по протоколу TCP (этот протокол в дальнейшем будет подробно рассмотрен). Стандартный номер порта 21. Чаще всего используется для загрузки сайта на веб-хостинг и выгрузки его. Самым популярным приложением, работающим по этому протоколу — это Filezilla. Вот так выглядит само приложение:

TFTP- это упрощенная версия протокола FTP, которая работает без установления соединения, по протоколу UDP. Применяется для загрузки образа бездисковыми рабочими станциями. Особенно широко используется устройствами Cisco для той же загрузки образа и резервных копий.

Интерактивные приложения. Приложения, позволяющие осуществить интерактивный обмен. Например, модель «человек-человек». Когда два человека, при помощи интерактивных приложений, общаются между собой или ведут общую работу. Сюда относится: ICQ, электронная почта, форум, на котором несколько экспертов помогают людям в решении вопросов. Или модель «человек-машина». Когда человек общается непосредственно с компьютером. Это может быть удаленная настройка базы, конфигурация сетевого устройства. Здесь, в отличие от загрузчиков, важно постоянное вмешательство человека. То есть, как минимум, один человек выступает инициатором. Пропускная способность уже более чувствительна к задержкам, чем приложения-загрузчики. Например, при удаленной конфигурации сетевого устройства, будет тяжело его настраивать, если отклик от команды будет в 30 секунд.

Приложения в реальном времени. Приложения, позволяющие передавать информацию в реальном времени. Как раз к этой группе относится IP-телефония, системы потокового вещания, видеоконференции. Самые чувствительные к задержкам и пропускной способности приложения. Представьте, что вы разговариваете по телефону и то, что вы говорите, собеседник услышит через 2 секунды и наоборот, вы от собеседника с таким же интервалом. Такое общение еще и приведет к тому, что голоса будут пропадать и разговор будет трудноразличимым, а в видеоконференция превратится в кашу. В среднем, задержка не должна превышать 300 мс. К данной категории можно отнести Skype, Lync, Viber (когда совершаем звонок).

Теперь поговорим о такой важной вещи, как топология. Она делится на 2 большие категории: физическая и логическая. Очень важно понимать их разницу. Итак, физическая топология — это как наша сеть выглядит. Где находятся узлы, какие сетевые промежуточные устройства используются и где они стоят, какие сетевые кабели используются, как они протянуты и в какой порт воткнуты. Логическая топология — это каким путем будут идти пакеты в нашей физической топологии. То есть физическая — это как мы расположили устройства, а логическая — это через какие устройства будут проходить пакеты.

Теперь посмотрим и разберем виды топологии:

1) Топология с общей шиной (англ. Bus Topology)

Одна из первых физических топологий. Суть состояла в том, что к одному длинному кабелю подсоединяли все устройства и организовывали локальную сеть. На концах кабеля требовались терминаторы. Как правило — это было сопротивление на 50 Ом, которое использовалось для того, чтобы сигнал не отражался в кабеле. Преимущество ее было только в простоте установки. С точки зрения работоспособности была крайне не устойчивой. Если где-то в кабеле происходил разрыв, то вся сеть оставалась парализованной, до замены кабеля.

2) Кольцевая топология (англ. Ring Topology)

В данной топологии каждое устройство подключается к 2-ум соседним. Создавая, таким образом, кольцо. Здесь логика такова, что с одного конца компьютер только принимает, а с другого только отправляет. То есть, получается передача по кольцу и следующий компьютер играет роль ретранслятора сигнала. За счет этого нужда в терминаторах отпала. Соответственно, если где-то кабель повреждался, кольцо размыкалось и сеть становилась не работоспособной. Для повышения отказоустойчивости, применяют двойное кольцо, то есть в каждое устройство приходит два кабеля, а не один. Соответственно, при отказе одного кабеля, остается работать резервный.

3) Топология звезда (англ. Star Topology)

Все устройства подключаются к центральному узлу, который уже является ретранслятором. В наше время данная модель используется в локальных сетях, когда к одному коммутатору подключаются несколько устройств, и он является посредником в передаче. Здесь отказоустойчивость значительно выше, чем в предыдущих двух. При обрыве, какого либо кабеля, выпадает из сети только одно устройство. Все остальные продолжают спокойно работать. Однако если откажет центральное звено, сеть станет неработоспособной.

4)Полносвязная топология (англ. Full-Mesh Topology)

Все устройства связаны напрямую друг с другом. То есть с каждого на каждый. Данная модель является, пожалуй, самой отказоустойчивой, так как не зависит от других. Но строить сети на такой модели сложно и дорого. Так как в сети, в которой минимум 1000 компьютеров, придется подключать 1000 кабелей на каждый компьютер.

5)Неполносвязная топология (англ. Partial-Mesh Topology)

Как правило, вариантов ее несколько. Она похожа по строению на полносвязную топологию. Однако соединение построено не с каждого на каждый, а через дополнительные узлы. То есть узел A, связан напрямую только с узлом B, а узел B связан и с узлом A, и с узлом C. Так вот, чтобы узлу A отправить сообщение узлу C, ему надо отправить сначала узлу B, а узел B в свою очередь отправит это сообщение узлу C. В принципе по этой топологии работают маршрутизаторы. Приведу пример из домашней сети. Когда вы из дома выходите в Интернет, у вас нет прямого кабеля до всех узлов, и вы отправляете данные своему провайдеру, а он уже знает куда эти данные нужно отправить.

6) Смешанная топология (англ. Hybrid Topology)

Самая популярная топология, которая объединила все топологии выше в себя. Представляет собой древовидную структуру, которая объединяет все топологии. Одна из самых отказоустойчивых топологий, так как если у двух площадок произойдет обрыв, то парализована будет связь только между ними, а все остальные объединенные площадки будут работать безотказно. На сегодняшний день, данная топология используется во всех средних и крупных компаниях.

И последнее, что осталось разобрать — это сетевые модели. На этапе зарождения компьютеров, у сетей не было единых стандартов. Каждый вендор использовал свои проприетарные решения, которые не работали с технологиями других вендоров. Конечно, оставлять так было нельзя и нужно было придумывать общее решение. Эту задачу взвалила на себя международная организация по стандартизации (ISO — International Organization for Standartization). Они изучали многие, применяемые на то время, модели и в результате придумали модель OSI, релиз которой состоялся в 1984 году. Проблема ее была только в том, что ее разрабатывали около 7 лет. Пока специалисты спорили, как ее лучше сделать, другие модели модернизировались и набирали обороты. В настоящее время модель OSI не используют. Она применяется только в качестве обучения сетям. Мое личное мнение, что модель OSI должен знать каждый уважающий себя админ как таблицу умножения. Хоть ее и не применяют в том виде, в каком она есть, принципы работы у всех моделей схожи с ней.

Состоит она из 7 уровней и каждый уровень выполняет определенную ему роль и задачи. Разберем, что делает каждый уровень снизу вверх:

1) Физический уровень (Physical Layer): определяет метод передачи данных, какая среда используется (передача электрических сигналов, световых импульсов или радиоэфир), уровень напряжения, метод кодирования двоичных сигналов.

2) Канальный уровень (Data Link Layer): он берет на себя задачу адресации в пределах локальной сети, обнаруживает ошибки, проверяет целостность данных. Если слышали про MAC-адреса и протокол «Ethernet», то они располагаются на этом уровне.

3) Сетевой уровень (Network Layer): этот уровень берет на себя объединения участков сети и выбор оптимального пути (т.е. маршрутизация). Каждое сетевое устройство должно иметь уникальный сетевой адрес в сети. Думаю, многие слышали про протоколы IPv4 и IPv6. Эти протоколы работают на данном уровне.

4) Транспортный уровень (Transport Layer): Этот уровень берет на себя функцию транспорта. К примеру, когда вы скачиваете файл с Интернета, файл в виде сегментов отправляется на Ваш компьютер. Также здесь вводятся понятия портов, которые нужны для указания назначения к конкретной службе. На этом уровне работают протоколы TCP (с установлением соединения) и UDP (без установления соединения).

5) Сеансовый уровень (Session Layer): Роль этого уровня в установлении, управлении и разрыве соединения между двумя хостами. К примеру, когда открываете страницу на веб-сервере, то Вы не единственный посетитель на нем. И вот для того, чтобы поддерживать сеансы со всеми пользователями, нужен сеансовый уровень.

6) Уровень представления (Presentation Layer): Он структурирует информацию в читабельный вид для прикладного уровня. Например, многие компьютеры используют таблицу кодировки ASCII для вывода текстовой информации или формат jpeg для вывода графического изображения.

7) Прикладной уровень (Application Layer): Наверное, это самый понятный для всех уровень. Как раз на этом уроне работают привычные для нас приложения — e-mail, браузеры по протоколу HTTP, FTP и остальное.

Самое главное помнить, что нельзя перескакивать с уровня на уровень (Например, с прикладного на канальный, или с физического на транспортный). Весь путь должен проходить строго с верхнего на нижний и с нижнего на верхний. Такие процессы получили название инкапсуляция (с верхнего на нижний) и деинкапсуляция (с нижнего на верхний). Также стоит упомянуть, что на каждом уровне передаваемая информация называется по-разному.

На прикладном, представления и сеансовым уровнях, передаваемая информация обозначается как PDU (Protocol Data Units). На русском еще называют блоки данных, хотя в моем круге их называют просто данные).

Информацию транспортного уровня называют сегментами. Хотя понятие сегменты, применимо только для протокола TCP. Для протокола UDP используется понятие — датаграмма. Но, как правило, на это различие закрывают глаза.
На сетевом уровне называют IP пакеты или просто пакеты.

И на канальном уровне — кадры. С одной стороны это все терминология и она не играет важной роли в том, как вы будете называть передаваемые данные, но для экзамена эти понятия лучше знать. Итак, приведу свой любимый пример, который помог мне, в мое время, разобраться с процессом инкапсуляции и деинкапусуляции:

1) Представим ситуацию, что вы сидите у себя дома за компьютером, а в соседней комнате у вас свой локальный веб-сервер. И вот вам понадобилось скачать файл с него. Вы набираете адрес страницы вашего сайта. Сейчас вы используете протокол HTTP, которые работает на прикладном уровне. Данные упаковываются и спускаются на уровень ниже.

2) Полученные данные прибегают на уровень представления. Здесь эти данные структурируются и приводятся в формат, который сможет быть прочитан на сервере. Запаковывается и спускается ниже.

3) На этом уровне создается сессия между компьютером и сервером.

4) Так как это веб сервер и требуется надежное установление соединения и контроль за принятыми данными, используется протокол TCP. Здесь мы указываем порт, на который будем стучаться и порт источника, чтобы сервер знал, куда отправлять ответ. Это нужно для того, чтобы сервер понял, что мы хотим попасть на веб-сервер (стандартно — это 80 порт), а не на почтовый сервер. Упаковываем и спускаем дальше.

5) Здесь мы должны указать, на какой адрес отправлять пакет. Соответственно, указываем адрес назначения (пусть адрес сервера будет 192.168.1.2) и адрес источника (адрес компьютера 192.168.1.1). Заворачиваем и спускаем дальше.

6) IP пакет спускается вниз и тут вступает в работу канальный уровень. Он добавляет физические адреса источника и назначения, о которых подробно будет расписано в последующей статье. Так как у нас компьютер и сервер в локальной среде, то адресом источника будет являться MAC-адрес компьютера, а адресом назначения MAC-адрес сервера (если бы компьютер и сервер находились в разных сетях, то адресация работала по-другому). Если на верхних уровнях каждый раз добавлялся заголовок, то здесь еще добавляется концевик, который указывает на конец кадра и готовность всех собранных данных к отправке.

7) И уже физический уровень конвертирует полученное в биты и при помощи электрических сигналов (если это витая пара), отправляет на сервер.

Процесс деинкапсуляции аналогичен, но с обратной последовательностью:

1) На физическом уровне принимаются электрические сигналы и конвертируются в понятную битовую последовательность для канального уровня.

2) На канальном уровне проверяется MAC-адрес назначения (ему ли это адресовано). Если да, то проверяется кадр на целостность и отсутствие ошибок, если все прекрасно и данные целы, он передает их вышестоящему уровню.

3) На сетевом уровне проверяется IP адрес назначения. И если он верен, данные поднимаются выше. Не стоит сейчас вдаваться в подробности, почему у нас адресация на канальном и сетевом уровне. Это тема требует особого внимания, и я подробно объясню их различие позже. Главное сейчас понять, как данные упаковываются и распаковываются.

4) На транспортном уровне проверяется порт назначения (не адрес). И по номеру порта, выясняется какому приложению или сервису адресованы данные. У нас это веб-сервер и номер порта — 80.

5) На этом уровне происходит установление сеанса между компьютером и сервером.

6) Уровень представления видит, как все должно быть структурировано и приводит информацию в читабельный вид.

7) И на этом уровне приложения или сервисы понимают, что надо выполнить.

Много было написано про модель OSI. Хотя я постарался быть максимально краток и осветить самое важное. На самом деле про эту модель в Интернете и в книгах написано очень много и подробно, но для новичков и готовящихся к CCNA, этого достаточно. Из вопросов на экзамене по данной модели может быть 2 вопроса. Это правильно расположить уровни и на каком уровне работает определенный протокол.

Как было написано выше, модель OSI в наше время не используется. Пока разрабатывалась эта модель, все большую популярность получал стек протоколов TCP/IP. Он был значительно проще и завоевал быструю популярность.
Вот так этот стек выглядит:

Как видно, он отличается от OSI и даже сменил название некоторых уровней. По сути, принцип у него тот же, что и у OSI. Но только три верхних уровня OSI: прикладной, представления и сеансовый объединены у TCP/IP в один, под названием прикладной. Сетевой уровень сменил название и называется — Интернет. Транспортный остался таким же и с тем же названием. А два нижних уровня OSI: канальный и физический объединены у TCP/IP в один с названием — уровень сетевого доступа. Стек TCP/IP в некоторых источниках обозначают еще как модель DoD (Department of Defence). Как говорит википедия, была разработана Министерством обороны США. Этот вопрос встретился мне на экзамене и до этого я про нее ничего не слышал. Соответственно вопрос: «Как называется сетевой уровень в модели DoD?», ввел меня в ступор. Поэтому знать это полезно.

Было еще несколько сетевых моделей, которые, какое то время держались. Это был стек протоколов IPX/SPX. Использовался с середины 80-х годов и продержался до конца 90-х, где его вытеснила TCP/IP. Был реализован компанией Novell и являлся модернизированной версией стека протоколов Xerox Network Services компании Xerox. Использовался в локальных сетях долгое время. Впервые IPX/SPX я увидел в игре «Казаки». При выборе сетевой игры, там предлагалось несколько стеков на выбор. И хоть выпуск этой игры был, где то в 2001 году, это говорило о том, что IPX/SPX еще встречался в локальных сетях.

Еще один стек, который стоит упомянуть — это AppleTalk. Как ясно из названия, был придуман компанией Apple. Создан был в том же году, в котором состоялся релиз модели OSI, то есть в 1984 году. Продержался он совсем недолго и Apple решила использовать вместо него TCP/IP.

Также хочу подчеркнуть одну важную вещь. Token Ring и FDDI — не сетевые модели! Token Ring — это протокол канального уровня, а FDDI это стандарт передачи данных, который как раз основывается на протоколе Token Ring. Это не самая важная информация, так как эти понятия сейчас не встретишь. Но главное помнить о том, что это не сетевые модели.

Вот и подошла к концу статья по первой теме. Хоть и поверхностно, но было рассмотрено много понятий. Самые ключевые будут разобраны подробнее в следующих статьях. Надеюсь теперь сети перестанут казаться чем то невозможным и страшным, а читать умные книги будет легче). Если я что-то забыл упомянуть, возникли дополнительные вопросы или у кого есть, что дополнить к этой статье, оставляйте комментарии, либо спрашивайте лично. Спасибо за прочтение. Буду готовить следующую тему.

Источник