Интеграция локальных и глобальных сетей

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. 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.

Мосты (bridge) — это сетевые устройства, которые позволяют удлинить локальную сеть или объединить несколько локальных сетей, соединяя таким образом многочисленные рабочие станции, серверы и другие сетевые устройства, которые иначе не смогли бы взаимодействовать. Как показано на рис. 1.3, мосты могут соединять две или несколько локальных сетей, использующих один и тот же протокол.

Рис. 1.3 Соединение ЛВС с помощью мостов

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 (router) — это устройства межсетевого обмена, работающие на более высоком уровне сетевого взаимодействия по сравнению с мостами. Как показано на рис. 1.8, они позволяют локальным и глобальным сетям направлять (маршрутизировать) данные в указанные места назначения. 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.

Рис. 1.4 Маршрутизаторы, управляющие передачей пакетов между сетями

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.Шлюз (gateway) представляет собой сетевое устройство, обеспечивающее взаимодействие между различными устройствами, системами или протоколами, и которое может работать на любом уровне сетевого обмена в зависимости от заданных ему функций. Чаще всего шлюзы используются для преобразования протоколов. Подобное преобразование может потребоваться при передаче данных из одной локальной сети в другую или из локальной сети в глобальную. Некоторые шлюзы позволяют сетевым компьютерам обращаться к мэйнфрейму, находящемуся в той же локальной сети или подключаться к глобальной сети для передачи информации на большие расстояния. Например, компьютеры в локальной сети могут взаимодействовать с мэйнфреймом IBM через шлюз SNA, подключенный к той же сети. Другие шлюзы предназначены для обработки межсетевых пакетов, генерируемых специальным программным обеспечением, например, сообщений электронной почты. Поскольку обычно шлюзы выполняют очень ограниченное количество специализированных функций, то они используются реже, чем маршрутизаторы и мосты

Примечание

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.

Рис 1.5 Коммутатор в действии

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. 1.5 проиллюстрирована работа коммутатора. Мосты, маршрутизаторы, шлюзы и коммутаторы более подробно будут описаны в последующих главах этой книги.