Объединение сетей. Способы объединения сетей. Сцепленные виртуальные каналы. Сетевые организации. Статические и динамические маршруты

Объединенная сеть - internetwork - это функционирующая как единая сеть совокупность сетей, взаимосвязанных маршрутизаторами и другими устройствами.

Информация - это стратегический капитал, и от того, как им распорядиться, зависит, придет ли к компании успех, или ее постигнет неудача в современной глобальной экономике. Компьютерные объединенные сети - своего рода электронные автострады, по которым путешествует эта информация. Сети объединяют мир и создают новые, лучшие способы делать бизнес.

Поскольку на кон поставлено так много, объединенные сети организации должны обеспечивать повышение производительности труда своего персонала и ресурсов. Этого можно достичь за счет доведения до максимума доступности приложений при одновременном сокращении общих расходов на содержание сети. Это значит, что нужно обеспечить пользователей непрерывным доступом к гибкой и надежной сети. Также это означает необходимость контроля средств, которые организация тратит на развитие и эксплуатацию информационных систем и услуг.

Ни одна компания в мире не может сравниться с Cisco Systems в сфере максимизации доступности приложений, работающих в объединенной сети, и сокращения общих расходов на ее содержание. В течение последних десяти лет испытанные технология и широкий спектр масштабируемых решений Cisco позволили ей установить стандарты в отрасли производства продуктов межсетевого взаимодействия. Своим лидирующим положением Cisco обязана прежде всего своей уникальной и совершенной операционной системе Internetwork Operating System (IOS) - программному обеспечению с дополнительными возможностями, которая является стержнем всех решений, предлагаемых фирмой Cisco для межсетевого взаимодействия.

IOS - это ключ к успеху, с помощью которого Cisco помогает компаниям с интенсивными информационными потоками во всем мире повысить их продуктивность. А в конечном счете именно повышенная производительность и есть самое большое преимущество, которое обеспечивают объединенные сети.

Cisco IOS: связующее звено

Точно так же, как персональный компьютер повышает производительность труда отдельного работника, эффективная объединенная сеть повышает производительность работы больших групп людей. И аналогично тому, как ЛВС работают на основе программ сетевой операционной системы, объединенная сеть функционирует на основе сложной операционной системы, эффективно соединяя пользователей друг с другом по всему миру.

Интеллект объединенной сети определяется ее операционной системой. Сетевое оборудование неизбежно меняется каждые несколько лет, появляются процессоры, коммутаторы и устройства памяти нового поколения. Но программное обеспечение объединенной сети - это связующее звено, которое объединяет обособленные сети и обеспечит масштабируемый путь перехода на новые технологии, когда это станет необходимо.

Корпорации вкладывают средства в сетевые операционные системы для ЛВС, которые развиваются по мере появления новых приложений и оборудования. Операционная система Cisco IOS - это стратегическое вложение капитала, позволяющее организациям обезопасить будущее своих объединенных сетей. IOS поддерживает непрерывно происходящие изменения и неминуемый переход на новые технологии за счет своей способности объединять в единое целое все развивающиеся классы сетевых платформ - в том числе маршрутизаторов, АТМ коммутаторов, коммутаторов локальных (ЛВС) и глобальных (ГВС) вычислительных сетей, серверов файлов, интеллектуальных концентраторов, персональных компьютеров и других устройств, которые играют стратегическую роль в объединенной сети организации. IOS повышает мощь сетевых платформ, выпускаемых фирмой Cisco и ее партнерами, которые встраивают IOS в свои продукты, и позволяет компаниям строить и совершенствовать единую, целостную, экономически эффективную инфраструктуру информационных систем.

Фундамент объединенной сети

Сегодняшние разнообразные объединенные сети корпораций обычно состоят из четырех обособленных секторов, каждый из которых имеет свою конкретную задачу:

• Сектор верхнего уровня объединенной сети обеспечивает широкие, надежные глобальные соединения между пунктами, разбросанными по всему миру, и основная его задача сводится к обеспечению экономичного и эффективного использования ресурсов ГВС.
• Сектор рабочих групп предоставляет группам конечных пользователей масштабируемую полосу пропускания, которая способна удовлетворить возрастающие запросы приложений.
• Сектор удаленного доступа предоставляет удаленным пунктам, сотрудникам, работающим на дому и соединяющимся с офисом по линиям связи, а также мобильным пользователям экономичные, удобные в использовании решения по установлению соединений.
• Сектор взаимодействия с IBM-системами сокращает расходы и обеспечивает безопасный путь перехода для приложений сетей с архитектурой IBM SNA.

Cisco IOS связывает воедино потребности всех этих секторов межсетевого взаимодействия и создает единую, унифицированную инфраструктуру, которая обеспечивает меньшие издержки, более высокую доступность приложений и усовершенствованное управление объединенной сетью.

Многоплатформная IOS

Cisco IOS позволяет построить в организации интегрированную, экономически эффективную инфраструктуру, используя для этого платформы фирмы Cisco и ее партнеров.

IOS: Преимущество Cisco

IOS является ключевой особенностью, которая отличает решения Cisco по межсетевому взаимодействию от других решений, представленных на отраслевом рынке. Ее совершенный интеллект поддерживает пользователей и приложения в масштабе всей корпорации и обеспечивает безопасность и целостность данных в объединенной сети. IOS экономически эффективно управляет ресурсами, контролируя и объединяя интеллект сложных, распределенных сетей. Эта ОС также выступает как гибкий механизм для добавления в объединенную сеть новых видов сервиса, функций и приложений.

Если говорить о поддержке приложений, то количество стандартных физических и логических протокольных интерфейсов, с которыми может взаимодействовать Cisco IOS, больше, чем может предложить любой другой поставщик решений для объединенных сетей. Никакая другая архитектура объединенных сетей не может сравниться с IOS по широте поддерживаемых протоколов - от витых пар до оптического волокна, от ЛВС до кампуса и ГВС, от UNIX до Novell NetWare и IBM SNA.

Четыре краеугольных камня IOS

Совершенный интеллект IOS заключен в четырех типах сервиса объединенной сети:

• Надежная адаптивная маршрутизация
• Оптимизация работы с ГВС
• Управление и безопасность
• Масштабируемость

Надежная адаптивная маршрутизация

В отрасли сетевых продуктов Cisco IOS служит примером интеллекта передовой, совершенной маршрутизации. IOS обеспечивает надежную адаптивную маршрутизацию и повышает производительность и доступность приложений, находя оптимальные пути и оперативно прокладывая новые маршруты трафика в обход отказавших сетевых устройств. Надежная адаптивная маршрутизация также позволяет сократить эксплуатационные расходы, эффективно используя полосу пропускания и ресурсы сети и исключая излишнее управление статическими маршрутами.

Такие стратегические функции IOS, как фильтрация маршрутов и преобразование информации о маршрутизации, позволяют экономно использовать сетевые ресурсы, предотвращая широковещательную доставку данных на узлы, которым эти данные не требуются. Функции организации очереди передаваемых данных по приоритетам и организации очереди по усмотрению администратора позволяют присваивать приоритеты для особо важных сеансов, когда сетевая полоса пропускания насыщена. Выравнивание нагрузки использует все доступные пути в объединенной сети, обеспечивая постоянное наличие необходимой полосы пропускания и повышая производительность коммуникаций. IOS также позволяет эффективно масштабировать сетевые приложения, которые требуют алгоритмов прозрачных мостовых соединений или мостовых соединений с маршрутизацией от источника.

Современные корпоративные сети

В корпоративных сетях должны быть связаны воедино все четыре сектора межсетевого взаимодействия: рабочие группы, взаимодействие с сетями IBM, сектор верхнего уровня и удаленный доступ.

В объединенных сетях активно внедряются такие новые технологии, как коммутация ЛВС и АТМ, которые работают на уровне 2 и ниже в соответствии с моделью OSI межсетевого взаимодействия. Хотя коммутирующие устройства, основанные на этих технологиях, обеспечивают более широкую полосу пропускания по сравнению с имеющимися концентраторами разделяемых носителей, они не способны предложить масштабируемость, устойчивость и безопасность, свойственную более интеллектуальным концентраторам разделяемых носителей.

С помощью CiscoFusion - разработанной фирмой Cisco масштабируемой архитектуры для коммутируемых объединенных сетей - IOS обеспечивает каркас для новой технологии, называемой многоуровневой коммутацией, которая работает вплоть до уровня 3 модели OSI или даже выше.

Распределяя интеллект маршрутизации и коммутирующие функции для создания “виртуальных ЛВС”, многоуровневая коммутация CiscoFusion расширяет полосу пропускания и одновременно упрощает управление перемещениями, добавлениями и изменениями пользователей в корпоративной сети. Это позволяет вывести мощь и гибкость IOS за пределы маршрутизаторов объединенной сети и распространить ее на коммутаторы АТМ и ЛВС, которые сегодня активно применяются в объединенных сетях.

Интерфейсы IOS

Cisco IOS поддерживает самый широкий в отрасли спектр интерфейсов, ставших стандартами формально и фактически

Оптимизация работы с ГВС

В связи с тем, что большая часть расходов в сетях приходится на коммутацию ГВС и использование их услуг, то эффективная объединенная сеть должна оптимизировать все операции, связанные с ГВС. Оптимизация повышает доступность приложений, расширяя сетевую полосу пропускания и сокращая время задержек. Она также позволяет снизить расходы на содержание сети, позволяя обойтись без лишних передач данных и интеллектуально выбирая самый экономичный из доступных ГВС-каналов.

Cisco IOS обеспечивает самый высокий в отрасли уровень поддержки ГВС, слаженно адаптируясь к таким видам служб с коммутацией каналов, как ISDN, коммутируемые линии Т1/Е1 и коммутируемые телефонные линии. IOS реализует такие новшества, как коммутируемый доступ по запросу и возможности резервирования скоммутированного соединения, что обеспечивает экономически эффективные альтернативы дорогим двухточечным коммутируемым арендованным линиям. А поддержка таких современных видов служб с коммутацией пакетов, как Х.25, Frame Relay, SMDS и АТМ, позволяет объединенной сети работать с широким спектром интерфейсов ГВС.

Управление и безопасность

Cisco IOS предлагает целый арсенал возможностей управления и обеспечения безопасности, разработанных для удовлетворения запросов современных больших, сложных объединенных сетей. Встроенные средства управления упрощают работу администратора и сокращают время, необходимое для выявления и локализации проблем. Автоматически выполняемые операции сокращают число задач, которые нужно выполнять вручную, и делают возможным управление большими, географически разбросанными объединенными сетями силами небольшой команды экспертов, располагающимися на центральном пункте.

IOS предлагает несколько особо важных управляющих особенностей, которые встраиваются в каждый маршрутизатор Cisco. Это средства конфигурирования, которые сокращают расходы на инсталляцию, модернизацию и изменение конфигурации маршрутизаторов, а также средства всестороннего мониторинга и диагностики. Кроме того, IOS предоставляет ценную информацию и возможности для приложений управления маршрутизаторами, разработанных фирмой Cisco и ее партнерами. Приложения Cisco, носящие название CiscoWorks, предлагают администраторам большой комплект операционных, конструкторских и управляющих программ, которые повышают производительность и сокращают расходы.

Управляющие возможности IOS сочетаются с ее способностью обеспечить безопасность. Сегодня ни одна организация не может игнорировать необходимость защищать ценную информацию и приложения, выполняемые в объединенной сети. В состав Cisco IOS включен комплект разнообразных инструментов для разделения ресурсов и запрета доступа к особо важным или конфиденциальным данным или процессам. Разнообразные фильтры не позволяют пользователям знать, какие есть еще другие пользователи или ресурсы в сети. Зашифрованные пароли, процедура аутентификации абонента при поступлении вызова от него, многоуровневая система разрешений на изменение конфигурации, а также функции учета и регистрации обеспечивают защиту от попыток несанкционированного доступа и защиту информации о самих таких попытках.

Масштабируемость

Масштабируемость обеспечивает высокую степень гибкости, необходимую для того, чтобы адекватно ответить на все требования современных объединенных сетей, которые диктуются изменениями организаций и их развитием. Масштабируемые протоколы маршрутизации IOS помогают избежать перегрузок каналов связи, преодолеть свойственные протоколам ограничения и обойти многие препятствия, которые могут возникнуть из-за размаха и географической разбросанности объектов объединенной сети. Эти методы, важные в любой сети, становятся особенно существенными в среде взаимодействия с сетями IBM SNA.

IOS также помогает сократить расходы, уменьшая загрузку сетевой полосы пропускания и процессоров, разгружая серверы и сохраняя ресурсы, а также облегчая выполнение задач конфигурирования систем. Усовершенствованные функции IOS, такие как фильтрация, трансляция и завершение работы протоколов, интеллектуальные широковещательные передачи и адреса-помощники (helper address - адрес, сконфигурированный в интерфейсе, по которому будут передаваться пакеты широковещательной доставки, принятые этим интерфейсом) создают гибкую, масштабируемую инфраструктуру, которая “идет в ногу” с запросами развивающихся сетей.

Cisco IOS - стратегическое вложение капитала

Возможности надежной адаптивной маршрутизации. Оптимизация работы с ГВС. Управление и безопасность. Масштабируемость. Вот четыре принципиальных типа сервиса, которые предлагает IOS, четыре краеугольных камня, жизненно важных для построения стратегического фундамента объединенной сети.

IOS поддерживает самый широкий спектр приложений с помощью целого арсенала стандартных интерфейсов. То есть, пользователи с самыми различными запросами и приложениями - в сфере финансов, продаж, проектирования - могут быть обслужены одной интегрированной сетевой инфраструктурой. Где бы ни захотел пользователь работать - в рабочей группе, в центре обработки данных, в удаленном офисе или на дому, соединяясь с офисом по линиям связи, - IOS обеспечит ему сетевые ресурсы и повысит производительность его труда.

В мире, где аппаратные платформы постоянно совершенствуются, программный интеллект является “лакмусовой бумажкой”, которая однозначно определяет эффективность или неэффективность любой объединенной сети. Cisco IOS поддерживает развитие всех современных стратегических сетевых платформ, разработанных фирмой Cisco или ее технологическими партнерами. Поэтому IOS является тем “золотым ключиком”, который позволил фирме Cisco установить планку самых передовых стандартов в современной отрасли продуктов межсетевого взаимодействия.

Компьютерные сети принято классифицировать по типам передачи данных (широковещательные, сети с передачей от узла к узлу) и по размеру (локальные, муниципальные и глобальные сети). Далее эти типы сетей рассматриваются более подробнее.

Классификация компьютерных сетей по типу передачи данных

Если смотреть в общих чертах, существует два типа технологии передачи:

• широковещательные сети;
• сети с передачей от узла к узлу.

Широковещательные сети

Широковещательные сети обладают единым каналом связи, совместно используемым всеми машинами сети. Короткие сообщения, называемые в некоторых случаях пакетами, которые посылаются одной машиной, получают все машины. Поле адреса в пакете указывает, кому направляется сообщение. При получении пакета машина проверяет его адресное поле. Если пакет адресован этой машине, она его обрабатывает. Пакеты, адресованные другим машинам, игнорируются.

В качестве иллюстрации представьте себе человека, стоящего в конце коридора с большим количеством комнат и кричащего: «Ватсон, идите сюда. Вы мне нужны». И хотя это сообщение может быть получено (услышано) многими людьми, ответит только Ватсон. Остальные просто не обратят на него внимания. Другим примером может быть объявление в аэропорту, предлагающее всем пассажирам рейса 644 подойти к выходу номер 12.

Широковещательные сети также позволяют адресовать пакет одновременно всем машинам с помощью специального кода в поле адреса. Когда передается пакет с таким кодом, его получают и обрабатывают все машины сети. Такая операция называется широковещательной передачей . Некоторые широковещательные системы также предоставляют возможность посылать сообщения подмножеству машин, и это называется многоадресной передачей . Одной из возможных схем реализации этого может быть резервирование одного бита для признака многоадресной передачи. Оставшиеся n-1 разрядов адреса могут содержать номер группы. Каждая машина может «подписаться» на одну, несколько или все группы. Когда пакет посылается определенной группе, он доставляется всем машинам, являющимся членами этой группы.

Сети с передачей от узла к узлу

Сети с передачей от узла к узлу, напротив, состоят из большого количества соединенных пар машин. В сети подобного типа пакету, чтобы добраться до пункта назначения, необходимо пройти через ряд промежуточных машин. Часто при этом существует несколько возможных путей от источника до получателя, поэтому алгоритмы вычисления таких путей играют очень важную роль в сетях с передачей от узла к узлу. Обычно (хотя имеются и исключения) небольшие, географически локализованные в одном месте сети используют широковещательную передачу, тогда как в более крупных сетях применяется передача от узла к узлу. В последнем случае имеется один отправитель и один получатель, и такую систему иногда называют однонаправленной передачей .

Классификация компьютерных сетей по размеру

Другим признаком классификации сетей является их размер. На рис. ниже приведена классификация мультипроцессорных систем в зависимости от их размеров. В верхней строке таблицы помещаются персональные сети, то есть сети, предназначенные для одного человека. Примером может служить беспроводная сеть, соединяющая компьютер, мышь, клавиатуру и принтер. Устройство типа PDA, контролирующее работу слухового аппарата или являющееся кардиостимулятором, тоже попадает в эту категорию. Далее в таблице следуют более протяженные сети. Их можно разделить на следующие типы: локальные, муниципальные и глобальные сети. И замыкают таблицу объединения двух и более сетей. Хорошо известным примером такого объединения выступает Интернет. Размеры сетей являются весьма важным классификационным фактором, поскольку в сетях различного размера применяется различная техника.

Локальные сети

Локальными сетями (Local Area Network - LAN) называют частные сети, размещающиеся, как правило, в одном здании или на территории какой-либо организации площадью до нескольких квадратных километров. Их часто используют для объединения компьютеров и рабочих станций в офисах компании или предприятия для предоставления совместного доступа к ресурсам (например, принтерам) и обмена информацией. Локальные сети отличаются от других сетей тремя характеристиками:

• размерами,
• технологией передачи данных,
• топологией.

Локальные сети ограничены в размерах - это означает, что время пересылки пакета ограничено сверху и этот предел заранее известен. Знание этого предела позволяет применять определенные типы разработки, которые были бы невозможны в противоположном случае. Кроме того, это упрощает управление локальной сетью.

Локальная сеть создается для того, чтобы:

• функционировать в ограниченной географической области;
• обеспечить доступ многих пользователей к передающей среде с широкой полосой пропускания;
• обеспечить постоянную доступность удаленных ресурсов, подсоединенных к локальным службам;
• обеспечить физическое соединение смежных сетевых устройств.

Типичными технологиями локальных сетей являются следующие:

• Ethernet;
• Token Ring;
• FDDI.

В локальных сетях часто применяется технология передачи данных, состоящая из единственного кабеля, к которому присоединены все машины. Это подобно тому, как раньше в сельской местности использовались телефонные линии. Обычные локальные сети имеют пропускную способность канала связи от 10 до 100 Мбит/с, невысокую задержку (десятые доли микросекунды) и очень мало ошибок. Наиболее современные локальные сети могут обмениваться информацией на более высоких скоростях, доходящих до 10 Гбит/с.

В широковещательных локальных сетях могут применяться различные топологические структуры. На рис. ниже показаны две из них. В сети с общей шиной (линейный кабель) в каждый момент одна из машин является хозяином шины (master) и имеет право на передачу.

Все остальные машины должны в этот момент воздержаться от передачи. Если две машины захотят что-нибудь передавать одновременно, то возникнет конфликт, для разрешения которого требуется специальный механизм. Этот механизм может быть централизованным или распределенным. Например, стандарт IEEE 802.3, называемый Ethernet, описывает широковещательную сеть с топологией общей шины с децентрализованным управлением, работающую на скоростях от 10 Мбит/с до 10 Гбит/с. Компьютеры в сети Ethernet могут выполнять передачу в любое время. При столкновении двух или более пакетов каждый компьютер просто ждет в течение случайного интервала времени, после которого снова пытается передать пакет.

Вторым типом широковещательных сетей является кольцо. В кольце каждый бит передается по цепочке, не ожидая остальной части пакета. Обычно каждый бит успевает обойти все кольцо, прежде чем будет передан весь пакет. Как и во всех широковещательных сетях, требуется некая система арбитража для управления доступом к линии. Применяемые для этого методы будут описаны далее в этой книге. Стандарт IEEE 802.5 (маркерное кольцо) описывает популярную кольцевую локальную сеть, работающую на скоростях 4 и 16 Мбит/с. Еще одним примером кольцевой сети является FDDI (оптоволоконная сеть).

В зависимости от способа назначения канала широковещательные сети подразделяются на статические и динамические. При статическом назначении используется циклический алгоритм и все время делится между всеми машинами на равные интервалы, так что машина может передавать данные только в течение выделенного ей интервала времени. При этом емкость канала расходуется неэкономно, так как временной интервал предоставляется машинам независимо от того, есть им что сказать или нет. Поэтому чаще используется динамическое (то есть по требованию) предоставление доступа к каналу.

Методы динамического предоставления доступа к каналу также могут быть централизованными либо децентрализованными. При централизованном методе предоставления доступа к каналу должен существовать арбитр шины, определяющий машину, получающую право на передачу. Арбитр должен принимать решение на основании получаемых запросов и некоего внутреннего алгоритма. При децентрализованном методе каждая машина должна сама решать, передавать ей что-нибудь или нет. Можно подумать, что подобный метод обязательно приводит к беспорядку, однако это не так.

Муниципальные, региональные или городские сети

Муниципальные, региональные или городские сети (metropolitan area network - MAN) объединяют компьютеры в пределах города. Самым распространенным примером муниципальной сети является система кабельного телевидения. Она стала правопреемником обычных антенных телесетей в тех местах, где по тем или иным причинам качество эфира было слишком низким. Общая антенна в этих системах устанавливалась на вершине какого-нибудь холма, и сигнал передавался в дома абонентов.

Вначале стали появляться специализированные, разработанные прямо на объектах сетевые структуры. Затем компании-разработчики занялись продвижением своих систем на рынке, начали заключать договоры с городским правительством и в итоге охватили целые города. Следующим шагом стало создание телевизионных программ и даже целых каналов, предназначенных только для кабельного телевидения. Зачастую они представляли какую-то область интересов. Можно было подписаться на новостной канал, спортивный, посвященный кулинарии, сацу-огороду и т. д. До конца 90-х годов эти системы были предназначены исключительно для телевизионного приема.

Когда Интернет стал привлекать к себе массовую аудиторию, операторы кабельного телевидения поняли, что, внеся небольшие изменения в систему, можно сделать так, чтобы по тем же каналам в неиспользуемой части спектра передавались (причем в обе стороны) цифровые данные. С этого момента кабельное телевидение стало постепенно превращаться в муниципальную компьютерную сеть. В первом приближении систему MAN можно представить себе такой, как она изображена на рис. ниже. На этом рисунке видно, что по одним и тем же линиям передается и телевизионный, и цифровой сигналы. Во входном устройстве они смешиваются и передаются абонентам. Мы еще вернемся к этому вопросу позднее.

Впрочем, муниципальные сети - это не только кабельное телевидение. Недавние разработки, связанные с высокоскоростным беспроводным доступом в Интернет, привели к созданию других MAN, которые описаны в стандарте IEEE 802.16.

MAN-сеть может быть создана с использованием беспроводной мостовой технологии путем передачи сигналов через открытые телекоммуникационные инфраструктуры. Широкая полоса пропускания, предоставляемая доступными в настоящее время оптическими каналами, делает MAN-сети более функциональным и экономически доступным средством, чем раньше. MAN-сети отличаются от LAN- и WAN-сетей следующими функциями:

• MAN-сети соединяют друг с другом пользователей, находящихся в географической зоне или области большей, чем область LAN-сети, но меньшей, чем WAN-сети;
• MAN-сети соединяют сети города в одну сеть большего размера (которая может также обеспечивать эффективное соединение с WAN-сетью);
• MAN-сети также используются для соединения между собой нескольких локальных сетей LAN путем создания мостовых соединений через магистральные линии.

Глобальные сети

Глобальная сеть (wide area network - WAN) охватывает значительную географическую область, часто целую страну или даже континент. Она объединяет машины, предназначенные для выполнения программ пользователя (то есть приложений). Мы будем следовать традиционной терминологии и называть эти машины хостами. Хосты соединяются коммуникационными подсетями, называемыми для краткости просто подсетями. Хосты обычно являются собственностью клиентов (то есть просто клиентскими компьютерами), в то время как коммуникационной подсетью чаще всего владеет и управляет телефонная компания или поставщик услуг Интернета. Задачей подсети является передача сообщений от хоста хосту, подобно тому как телефонная система переносит слова от говорящего слушающему. Таким образом, коммуникативный аспект сети (подсеть) отделен от прикладного аспекта (хостов), что значительно упрощает структуру сети.

Распределенные сети WAN предназначены для выполнения следующих функций:

• осуществления связи в больших, географически разделенных областях;
• предоставления пользователям возможности коммуникации в реальном времени с другими пользователями;
• непрерывного обеспечения доступа к удаленным ресурсам через соединения с локальными службами;
• обеспечения службы электронной почты, World Wide Web, передачи файлов и средств электронной коммерции в сети Internet.

Типовые технологии распределенных сетей включают в себя:

• соединения через модемы;
• цифровую сеть с комплексным обслуживанием (Integrated Services Digital Network - ISDN);
• цифровые абонентские каналы (Digital Subscriber Line - DSL);
• технологию, основанную на использовании протокола Frame Relay;
• линии носителей T-типа (США) и E-типа (Европа) - T1, E1, T3, E3 и т.д.;
• синхронную оптическую сеть (Synchronous Optical Network - SONET) - синхронный транспортный сигнал 1-го уровня (STS-1) (оптический носитель
• -1), STS-3 (OC-3) и т.д.

В большинстве глобальных сетей подсеть состоит из двух раздельных компонентов: линий связи и переключающих элементов. Линии связи, также называемые каналами или магистралями , переносят данные от машины к машине. Переключающие элементы являются специализированными компьютерами, используемыми для соединения трех или более линий связи. Когда данные появляются на входной линии, переключающий элемент должен выбрать выходную линию - дальнейший маршрут этих данных. В прошлом для названия этих компьютеров не было стандартной терминологии. Сейчас их называют .

В модели, показанной на рис. ниже, каждый хост соединен с локальной сетью, в которой присутствует маршрутизатор, хотя в некоторых случаях хост может быть связан с маршрутизатором напрямую. Набор линий связи и маршрутизаторов (но не хостов) образует подсеть.

Следует также сделать замечание по поводу термина «подсеть» (subnet). Изначально его единственным значением являлся набор маршрутизаторов и линий связи, используемый для передачи пакета от одного хоста к другому. Однако спустя несколько лет этот термин приобрел второй смысл, связанный с адресацией в сети. Таким образом, имеется некая двусмысленность, связанная с термином «подсеть». К сожалению, этому термину в его изначальном смысле нет никакой альтернативы, поэтому нам придется использовать его в обоих смыслах. По контексту всегда будет ясно, что имеется в виду.

Большинство глобальных сетей содержат большое количество кабелей или телефонных линий, соединяющих пару маршрутизаторов. Если какие-либо два маршрутизатора не связаны линией связи напрямую, то они должны общаться при помощи других маршрутизаторов. Когда пакет посылается от одного маршрутизатора другому через несколько промежуточных маршрутизаторов, он получается каждым промежуточным маршрутизатором целиком, хранится на нем, пока требуемая линия связи не освободится, а затем пересылается дальше. Подсеть, работающая по такому принципу, называется подсетью с промежуточным хранением (store-and-forward) или подсетью с коммутацией пакетов (packet-switched) . Почти у всех глобальных сетей (кроме использующих спутники связи) есть подсети с промежуточным хранением. Небольшие пакеты фиксированного размера часто называют ячейками (cell) .

О принципе организации сетей с коммутацией пакетов стоит сказать еще несколько слов, поскольку они используются очень широко. В общем случае, когда у процесса какого-нибудь хоста появляется сообщение, которое он собирается отправить процессу другого хоста, первым делом отправляющий хост разбивает последовательность на пакеты, каждый из которых имеет свой порядковый номер. Пакеты один за другим направляются в линию связи и по отдельности передаются по сети. Принимающий хост собирает пакеты в исходное сообщение и передает процессу. Продвижение потока пакетов наглядно показано на рис. ниже.

На рисунке видно, что все пакеты следуют по пути АСЕ, а не ABDE или ACDE. В некоторых сетях путь всех пакетов данного сообщения вообще является строго определенным. В других сетях путь пакетов может прокладываться независимо.

Решения о выборе маршрута принимается на локальном уровне. Когда пакет приходит на маршрутизатор А, именно последний решает, куда его перенаправить - на В или на С. Метод принятия решения называется алгоритмом маршрутизации . Их существует огромное множество.

Не все глобальные сети используют коммутацию пакетов. Второй возможностью соединить маршрутизаторы глобальной сети является радиосвязь с использованием спутников. Каждый маршрутизатор снабжается антенной, при помощи которой он может принимать и посылать сигнал. Все маршрутизаторы могут принимать сигналы со спутника, а в некоторых случаях они могут также слышать передачи соседних маршрутизаторов, передающих данные на спутник. Иногда все маршрутизаторы соединяются обычной двухточечной подсетью, и только некоторые из них снабжаются спутниковой антенной. Спутниковые сети являются широковещательными и наиболее полезны там, где требуется широковещание.

В этой записи были использованы материалы книги Э. Танненбаума «Компьютерные сети», 4-е издание.

Главная > Документ

Межсетевое взаимодействие

В предыдущей лекции вы познакомились с основными функциями и сервисами, предоставляемыми на канальном уровне.

В целом канальный уровень представляет собой весьма мощный и законченный инструмент по пересылке сообщений между узлами сети. Но для обеспечения качественной транспортировки сообщений в сетях любых топологий и технологий функций канального уровня оказывается недостаточно, поэтому в модели OSI решение этой задачи возлагается на два следующих уровня - сетевой и транспортный.

Основная идея введения сетевого уровня состоит в следующем. Сеть в общем случае рассматривается как совокупность нескольких сетей и называется составной сетью , объединенной сетью или интерсетью (internetwork или internet).

Рис. 5. Пример архитектуры объединенной сети

Подсети соединяются между собой маршрутизаторами. Компонентами составной сети могут являться как локальные, так и глобальные сети. Все узлы в пределах одной подсети взаимодействуют, используя единую для них технологию. Так, в составную сеть, показанную на рисунке, входит несколько сетей разных технологий: локальные и глобальные сети. Каждая из этих технологий достаточна для того, чтобы организовать взаимодействие всех узлов в своей подсети, но не способна обеспечить информационную связь между произвольно выбранными узлами, принадлежащими разным подсетям, например между узлом сети 5 и узлом сети 3. Следовательно, для организации взаимодействия между любой произвольной парой узлов этой «большой» составной сети требуются дополнительные средства. Такие средства и предоставляет сетевой уровень.

Данный раздел познакомит Вас с основами организации межсетевого взаимодействия и базовыми принципами передачи данных в объединенных сетях.

1.3Роль сетевого уровня

Сетевой уровень маршрутизирует пакеты или сообщения через объединенную сеть. Для обеспечения этого сервиса протокол сетевого уровня должен задавать:

формат блоков данных (пакетов)

структуру адресов сетевого уровня

виды сервисов, предоставляемых вышележащим уровням (с установлением соединения, без установления соединения)

механизмы для запроса и достижения определенных характеристик качества предоставляемых услуг (QoS, Quality of Service)

механизмы для принятия решения о маршрутизации

Кроме того, он должен управлять загрузкой канала связи.

Для разных сетевых архитектур было разработано множество протоколов сетевого уровня, каждый из которых обладает своими собственными характеристиками, а также достоинствами и недостатками. В подавляющем большинстве современных сетей (99%) используется протокол IP (Internet Protocol - Межсетевой Протокол), реализующий сервис без установления соединения. Однако так было не всегда. Многие сетевые протоколы, как с установлением, так и без установления логических соединений появлялись и со временем уходили, не получив широкого распространения.

В сетях без установления соединений каждый пакет маршрутизируется независимо от остальных. Разные пакеты одного информационного потока могут следовать разными маршрутами. Продвижение по разным маршрутам может требовать разное время. Однако вследствие такой организации сеть более надежна и способна гибко реагировать на ошибки и сбои в работе каналов связи и отдельных сетевых устройств.

Каждый пакет в сети без установления соединений должен содержать достаточно информации для определения его конечного пункта назначения, т.е. полный адрес доставки. Опираясь на эту информацию, каждый узел принимает решение о том, куда далее направить пакет. При таком способе передачи информации каждое сетевое устройство, обрабатывающее информацию на сетевом уровне (маршрутизатор), определяет направление передачи каждого блока данных (пакета) самостоятельно.

В сетях без установления соединений процесс перенаправления пакетов называется маршрутизацией (routing). Маршрутизацию можно разделить на две части: построение таблицы маршрутизации (иногда употребляют термин таблица пересылок - Forwarding Table) и собственно операцию перенаправления (маршрутизацию) отдельных пакетов.

1.4Маршрутизаторы и маршрутизация

Важнейшей задачей сетевого уровня является маршрутизация - передача пакетов между двумя конечными узлами в составной сети. В сетях без установления соединений для блока данных сетевого уровня, обычно называемого пакетом, есть также специальное название - дейтаграмма .

Маршрутизация - это процесс, при котором блоки информации передаются от источника к месту назначения. Существует множество форм информации, которая может быть маршрутизирована, например: письма, телефонные вызовы, пакеты данных. В сетевых технологиях маршрутизатор является устройством, которое используется для маршрутизации сетевого трафика (т.е. пакетов данных). В данном разделе рассматриваются основные операции, выполняемые маршрутизатором или другим устройством, осуществляющим маршрутизацию.

Процесс маршрутизации состоит в определении следующего узла (next hop) в пути следования дейтаграммы и пересылке дейтаграммы этому узлу, который является либо узлом назначения, либо промежуточным маршрутизатором (задача которого - определить следующий узел и переслать ему дейтаграмму). Ни узел-отправитель, ни любой промежуточный маршрутизатор не имеют информации обо всей цепочке, по которой пересылается дейтаграмма; каждый маршрутизатор, а также узел-отправитель, основываясь на адресе назначения дейтаграммы, находит только следующий узел ее маршрута.

Маршрутизаторы собирают, обрабатывают и хранят информацию о маршрутизации, что позволяет определять маршруты дальнейшей передачи пакетов данных. В общих чертах, маршрутная информация сохраняется на устройстве в форме записей таблицы маршрутов, по одной записи для каждого идентифицированного маршрута. Запись в таблице маршрутов в общем случае состоит из следующих полей:

адрес сети назначения

адрес следующего маршрутизатора (то есть узла, который знает, куда дальше отправить дейтаграмму, адресованную в сеть назначения)

вспомогательные поля

Сетевой администратор может статически (вручную) создавать записи таблицы маршрутизации, либо маршрутизатор может создавать и поддерживать записи в этой таблице динамически, чтобы отображать изменения в состоянии сети, когда бы они ни произошли.

1.4.1Процесс маршрутизации

Рассмотрим процесс маршрутизации на примере, не углубляясь в формат сетевых адресов.

Допустим, хосты А и В находятся в сети 1, сеть 1 соединяется с сетью 2 с помощью маршрутизатора M1. К сети 2 подключен маршрутизатор M2, соединяющий ее с сетью 3, в которой находится хост С.

Рис. 6. Пример маршрутизации

Таблица маршрутов хоста А выглядит, например, так:

Это означает, что дейтаграммы, адресованные узлам сети 1, отправляет сам хост А (так как это его локальная сеть), а дейтаграммы, адресованные в любую другую сеть хост А отправляет маршрутизатору M1, чтобы тот занялся их дальнейшей судьбой.

Предположим, хост А посылает дейтаграмму хосту В. В этом случае, поскольку адрес хоста В принадлежит той же сети, что и А, из таблицы маршрутов хоста А определяется, что доставка осуществляется непосредственно самим хостом А. Такой метод доставки дейтаграммы называется прямая маршрутизация .

Если хост А отправляет дейтаграмму хосту С, то он определяет по его IP-адреcу, что хост С не принадлежит к сети 1. Согласно таблице маршрутов А, все дейтаграммы с пунктами назначения, не принадлежащими сети 1, отправляются на маршрутизатор M1. Это называется маршрут по умолчанию (default route), а маршрутизатор в данном случае является шлюзом по умолчанию (default gateway). При этом хост А не знает, что маршрутизатор М1 будет делать с его дейтаграммой, и каков будет ее дальнейший маршрут, - это забота исключительно М1. Такой тип маршрутизации называется косвенной .

M1, в свою очередь, по своей таблице маршрутов определяет, что все дейтаграммы, адресованные в сеть 3, должны быть переданы на маршрутизатор M2. Это может быть как явно указано в таблице, находящейся на M1, в виде:

так и указано в виде маршрута по умолчанию.

На этом функции М1 заканчиваются, дальнейший путь дейтаграммы ему неизвестен и его не интересует. Маршрутизатор М2, получив дейтаграмму, определяет, что она адресована в одну из сетей (№3), к которой он присоединен непосредственно, и доставляет дейтаграмму хосту С.

Таким образом, при осуществлении маршрутизации маршрутизатор (или другое устройство, осуществляющее маршрутизацию) должен:

Узнать адрес места назначения. Каково место назначения (или адрес), куда необходимо передать информацию?

Определить источники получения маршрутной информации. Из какого источника маршрутизатор может извлечь сведения о пути к данному месту назначения?

Найти маршруты доставки. Каковы возможные исходные маршруты, или пути, к предполагаемому месту назначения?

Выбрать маршруты. Какой путь к предполагаемому месту назначения является наилучшим?

Поддерживать и проверять правильность сведений о маршруте. Не устарели ли сведения об известных путях к месту назначения?

Маршрутную информацию, которую маршрутизатор получает от других маршрутизаторов, он сохраняет в своей таблице маршрутизации. Маршрутизатор будет извлекать из этой таблицы все сведения о том, какие интерфейсы необходимо использовать для продвижения пакетов с определенными адресами назначения.

Если пакеты предназначены для сети, непосредственно подключенной к маршрутизатору, то ему уже известен исходящий интерфейс, который нужно использовать для передачи пакетов.

Если же сеть назначения не присоединена непосредственно, маршрутизатор должен выявить наилучший маршрут, который он будет использовать для передачи пакетов к месту назначения.

Эту информацию он может получить следующим образом:

Ее может ввести вручную сетевой администратор.

Ее можно собрать в процессе динамической маршрутизации, выполняющейся на маршрутизаторах.

1.4.2Статические и динамические маршруты

Статические маршруты

Маршрутизатор получает сведения о маршруте в тот момент, когда администратор вручную добавляет статический маршрут в конфигурацию устройства. Администратор может вручную обновить запись этого статического маршрута, как только возникнет такая необходимость ввиду изменений в топологии объединенной сети.

Статические маршруты - это маршруты, определяемые пользователем, задающие путь, по которому пакеты данных должны передаваться от источника к получателю. Такие маршруты позволяют очень точно управлять функционированием маршрутизации в объединенной сети. При изменении топологии сети эти маршруты не меняются автоматически, а должны быть изменены администратором.

Динамические маршруты

В отличие от ситуации со статическими маршрутами, после того как администратор задействует динамическую маршрутизацию, процесс маршрутизации автоматически обновляет сведения о маршрутах при получении новой информации о сетевой топологии. Маршрутизатор собирает и поддерживает информацию о состоянии маршрутов к удаленным сетям при помощи обмена обновлениями маршрутизации (т.е. информацией об известных маршрутах) с другими маршрутизаторами объединенной сети.

Для распространения информации о маршрутах динамическая маршрутизация использует протокол маршрутизации . Он определяет правила, которые маршрутизатор использует в процессе связи и обмена маршрутной информацией с соседними маршрутизаторами.

Протоколы динамической маршрутизации различаются по способу получения информации (например, от соседних маршрутизаторов, от всех маршрутизаторов в сети и т.д.), моменту изменения маршрутов (через регулярные интервалы, при изменении топологии и т.д.) и используемой метрике. Метрика - это параметр, характеризующий качество маршрута, или, другими словами, затраты на пересылку дейтаграммы в удаленную сеть. Метрика маршрута может быть выражена в виде: стоимости пересылки дейтаграммы по маршруту, числом транзитных узлов, пропускной способностью, задержкой каналов связи и т.д.

Двумя наиболее популярными алгоритмами динамической маршрутизации являются дистанционно-векторный алгоритм и алгоритм состояния канала связи .

1.4.3Дистанционно-векторные протоколы маршрутизации

Дистанционно-векторные протоколы реализуют алгоритм Беллмана-Форда (Bellman-Ford). Общая схема их работы такова: каждый маршрутизатор периодически рассылает информацию о расстоянии от себя до всех известных ему сетей («вектор расстояний»). В начальный момент времени, разумеется, рассылается информация только о тех сетях, к которым маршрутизатор подключен непосредственно.

Также каждый маршрутизатор, получив от кого-либо вектор расстояний, в соответствии с полученной информацией корректирует уже имеющиеся у него данные о достижимости сетей или добавляет новые, указывая маршрутизатор, от которого получен вектор, в качестве следующего маршрутизатора на пути в данные сети. Через некоторое время алгоритм сходится, и все маршрутизаторы имеют информацию о маршрутах до всех сетей.

Одним из основных недостатков этого алгоритма является медленное распространение информации о недоступности той или иной линии или выходе того или иного маршрутизатора из строя. Данный алгоритм используется в таких протоколах, как RIP (Routing Information Protocol), IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) и др.

Протоколы состояния связей

При работе протоколов состояния связей каждый маршрутизатор контролирует состояние своих связей с соседними маршрутизаторами и при изменении состояния (например, при обрыве связи) рассылает сообщение, предназначенное для всех остальных маршрутизаторов сети, после получения которого все остальные маршрутизаторы корректируют свои базы данных и пересчитывают маршруты. В отличие от дистанционно-векторных протоколов, протоколы состояния связей создают на каждом маршрутизаторе базу данных, описывающую полную схему объединенной сети и позволяющую локально и, следовательно, быстро производить расчет маршрутов.

Распространенный протокол такого типа, OSPF (Open Shortest Path First), базируется на алгоритме SPF (Shortest Path First) поиска кратчайшего пути в графе, предложенном голландским математиком Дейкстрой (E.W. Dijkstra).

Протоколы состояния связей существенно сложнее дистанционно-векторных, но обеспечивают более быстрое, оптимальное и корректное вычисление маршрутов.

Внутренняя и внешняя маршрутизация

В зависимости от области применения существует разделение на протоколы внешней (exterior) и внутренней (interior) маршрутизации.

Протоколы внутренней маршрутизации (например, RIP, OSPF; собирательное название - IGP - Interior Gateway Protocols) применяются на маршрутизаторах, действующих внутри автономных систем.

Автономная система - это наиболее крупное деление всего множества сетей, представляющее объединение сетей с одинаковой маршрутной политикой и общей администрацией, например, совокупность сетей поставщика услуг Интернета и его клиентов. Область действия того или иного протокола внутренней маршрутизации может охватывать не всю автономную систему, а только некоторое объединение сетей, являющееся частью автономной системы.

Комитет по присвоению номеров в Интернете (Internet Assigned Numbers Authority - IANA) является ответственным за присвоение номеров автономным системам. Конкретнее, назначение номеров для автономных систем Америки, Африки и Карибского бассейна входит в компетенцию Американской регистратуры интернет-номеров (American Registry for Internet Numbers - ARIN). Европейский сетевой информационный центр (Reseaux IP Europeennes-Network Information Center - RIPE-NIC) занимается администрированием номеров для Европы, а Азиатско-Тихоокеанский сетевой информационный центр (Asia Pacific Network Information Center - APNIC) администрирует номера автономных систем для Азиатско-Тихоокеанского региона. Номера этих автономных систем являются 16-битовыми величинами (т.е. имеют значения от 0 до 65535).

Маршрутизация между автономными системами осуществляется пограничными (border) маршрутизаторами, таблицы маршрутов которых составляются с помощью протоколов внешней маршрутизации (собирательное название EGP - Exterior Gateway Protocols). Особенность протоколов внешней маршрутизации состоит в том, что при расчете маршрутов они должны учитывать не только топологию графа сети, но и политические ограничения, вводимые администрацией автономных систем на маршрутизацию через свои сети трафика других автономных систем. В настоящее время наиболее распространенным протоколом внешней маршрутизации является BGP (Border Gateway Protocol).

На рисунке приводится пример применения внутренних и внешних протоколов маршрутизации.

Рис. 7. Пример применения внутренних и внешних протоколов маршрутизации

1.5Принципы объединения сетей на основе протоколов сетевого уровня

В стандартной модели взаимодействия открытых систем в функции сетевого уровня входит решение следующих задач:

передача пакетов между конечными узлами в составных сетях; выбор маршрута передачи пакетов, наилучшего по некоторому критерию; согласование разных протоколов канального уровня, использующихся в отдельных подсетях одной составной сети.

Протоколы сетевого уровня реализуются, как правило, в виде программных модулей и выполняются на конечных узлах-компьютерах, называемых хостами, а также на промежуточных узлах - маршрутизаторах, называемых шлюзами. Функции маршрутизаторов могут выполнять как специализированные устройства, так и универсальные компьютеры с соответствующим программным обеспечением.

1.5.1Ограничения мостов и коммутаторов

Создание сложной, структурированной сети, интегрирующей различные базовые технологии, может осуществляться и средствами канального уровня: для этого могут быть использованы некоторые типы мостов и коммутаторов. Мост или коммутатор разделяет сеть на сегменты, локализуя трафик внутри сегмента, что делает линии связи разделяемыми преимущественно между станциями данного сегмента. Тем самым сеть распадается на отдельные подсети, из которых могут быть построены составные сети достаточно крупных размеров. Однако построение сложных сетей только на основе повторителей, мостов и коммутаторов имеет существенные ограничения и недостатки.

Во-первых, в топологии получившейся сети должны отсутствовать петли. Действительно, мост/коммутатор может решать задачу доставки пакета адресату только тогда, когда между отправителем и получателем существует единственный путь. В то же время наличие избыточных связей, которые и образуют петли, часто необходимо для лучшей балансировки нагрузки, а также для повышения надежности сети за счет образования резервных путей. Во-вторых, логические сегменты сети, расположенные между мостами или коммутаторами, слабо изолированы друг от друга, а именно не защищены от так называемых широковещательных штормов. Если какая-либо станция посылает широковещательное сообщение, то это сообщение передается всем станциям всех логических сегментов сети. Защита от широковещательных штормов в сетях, построенных на основе мостов и коммутаторов, имеет количественный, а не качественный характер: администратор просто ограничивает количество широковещательных пакетов, которое разрешается генерировать некоторому узлу в единицу времени. Использование же механизма виртуальных сетей, реализованного во многих коммутаторах, хотя и позволяет достаточно гибко создавать изолированные по трафику группы станций, но при этом изолирует их полностью, так что узлы одной виртуальной сети не могут взаимодействовать с узлами другой виртуальной сети. В-третьих, в сетях, построенных на основе мостов и коммутаторов, достаточно сложно решается задача управления трафиком на основе значения данных, содержащихся в пакете. В таких сетях это возможно только с помощью пользовательских фильтров, для задания которых администратору приходится иметь дело с двоичным представлением содержимого пакетов. В-четвертых, реализация транспортной подсистемы только средствами физического и канального уровней, к которым относятся мосты и коммутаторы, приводит к недостаточно гибкой, одноуровневой системе адресации: в качестве адреса назначения используется МАС - адрес, жестко связанный с сетевым адаптером. Наконец, возможностью трансляции протоколов канального уровня обладают далеко не все типы мостов и коммутаторов, к тому же эти возможности ограничены. В частности, в объединяемых сетях должны совпадать максимально допустимые размеры полей данных в кадрах, так как мостами и коммутаторами не поддерживается функция фрагментации кадров. Наличие серьезных ограничений у протоколов канального уровня показывает, что построение на основе средств этого уровня больших неоднородных сетей является весьма проблематичным. Естественное решение в этих случаях - это привлечение средств более высокого, сетевого уровня.

Наука об объединении сетей, как и другие науки, имеет свою собственную терминологию и научную базу. К сожалению, ввиду того, что наука об объединении сетей очень молода, пока что не достигнуто единое соглашение о значении концепций и терминов объединенных сетей. По мере дальнейшего совершенствования индустрии объединенных сетей определение и использование терминов будут более четкими.

Адресация

Существенным компонентом любой системы сети является определение местонахождения компьютерных систем. Существуют различные схемы адресации, используемые для этой цели, которые зависят от используемого семейства протоколов . Другими словами, адресация AppleTalk отличается от адресации TCP/IP, которая в свою очередь отличается от адресации OSI, и т.д.

Двумя важными типами адресов являются адреса канального уровня и адреса сетевого уровня. Адреса канального уровня (называемые также физическими или аппаратными адресами ), как правило, уникальны для каждого сетевого соединения. У большинства локальных сетей (LAN) адреса канального уровня размещены в схеме интерфейса; они назначаются той организацией, которая определяет стандарт протокола, представленный этим интерфейсом. Т.к. большинство компьютерных систем имеют одно физическое сетевое соединение, они имеют только один адрес канального уровня. Роутеры и другие системы, соединенные с множеством физических сетей, могут иметь множество адресов канального уровня. В соответствии с названием, адреса канального уровня существуют на Уровне 2 эталонной модели OSI.

Aдреса сетевого уровня (называемые также виртуальными или логическими адресами) существуют на Уровне 3 эталонной модели OSI. В отличие от адресов канального уровня, которые обычно существуют в пределах плоского адресного пространства, адреса сетевого уровня обычно иерархические. Другими словами, они похожи на почтовые адреса, которые описывают местонахождение человека, указывая страну, штат, почтовый индекс, город, улицу, адрес на этой улице и наконец, имя. Хорошим примером одноуровневой адресации является номерная система социальной безопасности США, в соответствии с которой каждый человек имеет один уникальный номер, присвоенный ему службой безопасности.

Иерархические адреса делают сортировку адресов и повторный вызов более легкими путем исключения крупных блоков логически схожих адресов в процессе последовательности операций сравнения. Например, можно исключить все другие страны, если в адресе указана страна "Ирландия". Легкость сортировки и повторного вызова являются причиной того, что роутеры используют адреса сетевого уровня в качестве базиса маршрутизации.

Адреса сетевого уровня различаются в зависимости от используемого семейства протоколов , однако они, как правило, используют соответствующие логические разделы для нахождения компьютерных систем в объединенной сети. Некоторые из этих логических разделов базируются на физических характеристиках сети (таких, как сегмент сети, в котором находится какая-нибудь система); другие логические разделы базируются на группировках, не имеющих физического базиса (например, "зона" AppleTalk ).

Блоки данных, пакеты и сообщения

После того, как по адресам установили местоположение компьютерных систем, может быть произведен обмен информацией между двумя или более системами. В литературе по объединенным сетям наблюдается непоследовательность в наименовании логически сгруппированных блоков информации, которая перемещается между компьютерными системами. "блок данных", "пакет", "блок данных протокола", " PDU ", "сегмент", "сообщение" - используются все эти и другие термины, в зависимости от прихоти тех, кто пишет спецификации протоколов.

В настоящей работе термин "блок данных" (frame ) обозначает блок информации, источником и пунктом назначения которого являются объекты канального уровня. Термин "пакет" (packet ) обозначает блок информации, у которого источник и пункт назначения - объекты сетевого уровня. И наконец, термин "сообщение" (message ) oбoзначает информационный блок, у которого объекты источника и места назначения находятся выше сетевого уровня. Термин "сообщение" используется также для обозначения отдельных информационных блоков низших уровней, которые имеют специальное, хорошо сформулированное назначение.

Основные организации, занимающиеся стандартизацией объединенных сетей

Без услуг нескольких основных организаций по стандартизации, в области объединенных сетей было бы значительно больше хаоса, чем его имеется в настоящее время. Организации по стандартизации обеспечивают форум для дискуссий, помогают превратить результаты дискуссий в официальные спецификации, а также распространяют эти спецификации после завершения процесса стандартизации.

Большинство организаций по стандартизации выполняют специфичные процессы, чтобы превратить идеи в официальные стандарты. И хотя у различных организаций эти процессы немного отличаются, они схожи в том, что проходят через несколько раундов организации идей, обсуждения этих идей, разработки проектов стандартов, голосования по всем или некоторым аспектам этих стандартов и наконец, официального выпуска завершенных стандартов.

Наиболее известными организациями по стандартизации являются следующие огранизации:

• Международная Организация по Стандартизации (ISO)

  международная организация по стандартизации, которая является автором широкого диапазона стандартов, включая стандарты по сетям. Этой организации принадлежит эталонная модель OSI и набор протоколов OSI.

• Американский Национальный Институт Стандартизации (ANSI)

  координирующий орган добровольных групп по стандартизации в пределах США. ANSI является членом ISO. Наиболее широко известным стандартом ANSI по коммуникациям является FDDI.

• Совет по Регуляции Работы Internet (IAB)

  группа исследователей по объединенным сетям, которая регулярно встречается для обсуждения проблем, относящихся к Internet. Этот совет определяет основную политику в области Internet, принимая решения и определяя суть задач, которые необходимо выполнить, чтобы решить различные проблемы. Некоторые из документов " Request for Comments " (RFC) (Запрос для Комментария") разработаны IAB в качестве стандартов Internet, в том числе Тransmission Control Protocol/ Internet Protocol (TCP/IP) и Simple Network Management Protocol (SNMP) .

В современном бизнесе все большую популярность получают различные формы объединений и партнерства. В числе таких актуальных для многих компаний схем сотрудничества находится конгломерат. Этот термин стал неотъемлемой частью бизнес-будней в самых разных странах.

Эффективный принцип объединения

Если обратиться к значению данной формы сотрудничества, то можно будет узнать, что конгломерат - это такая схема организации деятельности различных компаний, при которой происходит интеграция нескольких юридических лиц при едином финансовом контроле. Подобное объединение, как правило, является результатом поглощения или слияния.

Фактически это означает, что одной компании или холдингу принадлежит большое количество разнопрофильных фирм, в том числе тех, которые не имеют производственной общности. Такая интеграция может происходить как горизонтально, так и вертикально.

Раскрывая значение слова конгломерат,стоит отметить и тот факт, что компания, осуществляющая финансовый контроль объединения, может выглядеть скромно по сравнению с фирмами, являющимися частью сети. Особенность подобных небольших холдингов заключается в том, что они имеют достаточный потенциал для эффективного управления и финансирования, поэтому и являются доминирующими.

Причины появления

Такая форма монополии, как интеграция под единым финансовым управлением, начала активно развиваться в конце 50-х годов двадцатого века на территории капиталистических государств. Конгломераты быстро стали популярными по той причине, что позволяли эффективно аккумулировать капитал в то время, когда многие компании переживали отраслевой кризис.

Ценность данной стратегии заключается в том, что доминирующий холдинг может выйти за рамки собственной деятельности и осуществлять инвестиции в новые перспективные направления, которыми занимаются фирмы, ставшие частью структуры. Это позволяет монополиям существенно снизить риск потери прибыли и получать высокий доход от развития современных отраслей производства.

Ключевые особенности объединенной сети

Учитывая, что конгломерат - это организационная форма, при которой происходит эффективная интеграция различных компаний, принцип действия подобной структуры является особенно интересным.

Особенности такой сети выглядят следующим образом:

Компании, которые объединяются под финансовым руководством конкретного холдинга, часто сохраняют свою производственную и юридическую автономию, но при этом полностью зависят от его инвестиций;

В большинстве случаев конгломерат - это структура, в которой нет преобладающей сферы производства, другими словами, отсутствует ориентирование на конкретный профиль деятельности;

Доминирующий холдинг для эффективной системы контроля использует различные финансово-экономические инструменты управления, которые имеют косвенный характер регулирования деятельности фирм;

В большинстве случаев объединение редко финансирует одна фирма, конгломерат часто развивается на основе ресурсов нескольких инвестиционных компаний помимо чистого холдинга.

Подобный принцип организации доказал свою эффективность и позволил многим мелким производствам получить необходимые ресурсы, которые им ранее не были доступны. Холдинги, в свою очередь, посредством монополии, основанной на интеграции, открывают для себя возможности выгодного и безопасного инвестирования.

Виды конгломератов

Если обратить внимание на различные формы слияния во многих цивилизованных странах, то можно заметить, что они имеют некоторые различия.

Например, в Западной Европе конгломерат - это интеграционная форма, при которой от компаний требуется определенная взаимосвязь в направлении развития производства.

Заокеанский опыт

Если обратить внимание на США, то можно будет увидеть противоположный подход к вопросу объединения компаний: американские структуры, основанные на принципе слияния под управлением конкретного холдинга, не делают акцент на общности деятельности различных фирм.

В сущности, конгломератом в США называются крупные концерны, которые за короткий промежуток времени поглощают большое количество компаний. На данный момент действуют монополии, объединяющие в себе производственные мощности на нескольких континентах.

Яркие примеры удачной интеграции

Современной истории известно немало случаев, когда была успешно использована такая схема управления, как интеграция фирм с различным профилем деятельности в структуру под единым финансовым управлением.

Изучая удачные примеры конгломератов, стоит обратить внимание на британскую компанию Hadson pic., в состав которой входило более 600 дочерних фирм во многих странах мира.

Руководство этого бизнес-гиганта использовало следующую стратегию: они приобретали конгломераты, которые уже не вели активную деятельность, после чего начинали продавать каждую компанию отдельно. Идея заключалась в том, что распродажа фирм, являющихся частью структуры, принесет больше денег, чем было потрачено на приобретение монополии.

В данный момент на Нью-Йоркской фондовой бирже торгуются акции 40 компаний, которые официально признаются конгломератами. В их числе находится Phillips Electronics, Montedison, General Electric, Hanson, United Technologies, Textron Inc. и другие.

Интересным является тот факт, что в условиях современного рынка указанные конгломераты изменили приоритеты в своей деятельности, сделав акцент на развитии и приобретении тех предприятий, которые развиваются в ключевых для них направлениях.

Причины снижения прибыльности монополий

Фактически возможность получения сверхприбыли является основной причиной, по которой до сих пор существует такая форма интеграции различных фирм, как конгломерат. Компания, берущая на себя финансовый контроль, изначально рассчитывает на максимально выгодные инвестиции. Но это не меняет того факта, что на данный момент фиксируется значительное снижение прибыли многих монополий, и на это есть объективные причины.

Прежде всего, эффективность конгломератов снижается из-за чрезмерной диверсификации, которая приводит к ощутимой потере качества продукции, и, как следствие, к низкой конкурентоспособности.

Свою негативную роль играет и недостаточно грамотная система мотивации персонала компаний, являющихся частью монополии.

В роли еще одного препятствия на пути к стабильной и высокой прибыли выступает постоянная инициатива со стороны многих фирм по поводу повышения их трансферной стоимости. В итоге продукция большинства компаний, принадлежащих центральному холдингу, получается слишком дорогой для успешной конкуренции на современном рынке. Более того, головной компании постоянно приходится иметь дело с претензиями касательно справедливости определения трансферной цены той или иной фирмы.

Нельзя забывать и о высокой стоимости многих производств, которые становятся целью конгломератов: многие из них требуют значительных вложений. Помимо того, что сами фирмы могут стоить очень дорого, монополия нередко вынуждена предоставить финансовую компенсацию акционерам, утратившим возможность контролировать поглощенную компанию.

Учитывая, что многие предприятия, являющиеся частью конгломерата, имеют разный профиль деятельности, их высокая стоимость лишь усложняет процесс повышения прибыли.

Заключение

Можно сделать следующий вывод: те монополии, которые действуют сегодня, имеют шансы на успешное будущее лишь при наличии высококвалифицированной команды топ-менеджеров, способных грамотно составить и реализовать стратегию развития конгломерата.