Veri ağları ve ağ teknolojisi. Veri aktarmanın en basit yolları
Şu anki zaman veri ağları alanında hızlı bir gelişme yaşanıyor. Ağ türleri oldukça fazla. Genel anlamda bir ağın tanımı, iletişim kanallarına ve kaynaklarına çoğullama sağlayan bir sistemdir ve ait oldukları ağlara göre ayrılır:
- yerel ağlar (LAN, Yerel Alan Ağı
- kentsel (MAN, Metropolitan Area Network)
- bölgesel (WAN, Geniş Alan Ağı)
- global (InterNet, FidoNet, FreeNet)
Küresel ağın geri kalanından en büyük farkı sınırsız sayıda abonektir. Her ağın benzersizliği, veri transfer ortamına erişim yöntemi ile belirlenir. Fiber ve bükümlü çiftin ortaya çıkmasıyla birlikte, ağ artık optik kablo ve kablo kullanımına bağlı olarak artmıştır. ” bükülmüş”- bu ağların verimliliğini yeni bir seviyeye çıkardı: güvenlik ve bilgi kalitesi önemli ölçüde arttı, veri aktarım hızı ve bant genişliği aralığı arttı.
Aşağıdaki genel ağ teknolojilerine kısa bir genel bakış. Bu inceleme, teorik lezzetler gibi görünmüyor - yazarın görevi farklı: belirli bir teknolojinin özünü karakterize eden temel kavramları belirlemek.
Tablo 1
|
teknoloji |
transfer oranı |
topoloji |
temel cihazlar |
ağ erişim yöntemi |
|
Avrupa ABD |
noktadan noktaya |
ekipman |
zamansal plesiochronous multiplexing yöntemi |
|
|
STM-1 155 Mbit / sn STM-4 622 Mbit / sn STM-16 2.5 Gbit / sn STM-64 10 Gbit / sn |
çift halka noktadan noktaya |
SDH anahtarı |
||
|
STS-1, OC-1 52 MB / s STS-3, OC-3 155 MB / s STS-12, OC-12 622 MB / s STS-48, OC-48 2,5 Gb / s |
çift halka noktadan noktaya |
sONET / SDH ekipmanı |
zaman senkronlu multiplexing metodu |
|
|
10 Ethernet - 10 Mbps Hızlı Ethernet - 100 Mbps Gigabit Ethernet - 1 Gbps 10G Ethernet - 10 Gbps 40G Ethernet - 40 Gbps 100G Ethernet - 100 Gbps |
lastik yıldızı |
yönlendirme anahtarı |
çoklu erişim yöntemi |
|
|
çift halka |
konsantratör |
marker yöntemi |
||
|
çift halka |
ağ fddi adaptörü |
marker yöntemi |
||
|
155 Mb / s |
noktadan noktaya |
ATM anahtarı |
asenkron multiplexing yöntemi |
|
|
155 Mb / s |
çift halka |
yönlendiriciler |
iP paketlerinin dinamik aktarımı |
|
|
xDSL ailesi |
ADSL - 3.5 Mb / sn |
noktadan noktaya |
dijital sinyal işleme |
|
|
APON - 155 Mb / sn |
halkası, |
optik ayırıcı |
wDM multiplexing yöntemi ve zaman bölmeli çoklu erişim yöntemi |
Yukarıdakileri Tablo 1'de yorumlayınız.
PDH teknolojisi, puls kod modülasyonu (PCM) kullanarak birincil ağda dijital veri iletimi sağlayan ilk teknolojilerden biridir. Özel anahtarlama ekipmanı yardımıyla, analog telefon sinyali dijital bilgi akışına dönüştürülür
- SDH teknolojisi, PDH teknolojisinin daha da geliştirilmesidir ve ikincisinden farklı olarak, birincil ağın güvenilir kontrolünü ve kendi kendini tanılamayı, oldukça istikrarlı veri senkronizasyonu ile sağlar.
- SONET teknolojisi, SDH teknolojisinin bir Amerikan versiyonu
- Yerel bilgisayar ağlarının yapımında Ethernet teknolojisi başarıyla kullanılmaktadır. Bu, optik kablo ve bükülü çifti bir iletim ortamı olarak kullanmaya başlayan ilk teknolojidir - bu Ethernet ağlarının hızında inanılmaz bir artışa yol açtı. Veri hızları 10 Gbit / s'ye ulaştı. 40 Gigabit Ethernet ve 100 Gigabit Ethernet protokolleri 40 Gbps ve 100 Gbps hızlarda yaklaşıyor!
- ATM teknolojisi, hem veri hem de ses ve video trafiğini yüksek hızlarda taşıma konseptine dayanan nispeten genç bir ağ geliştirmedir.
- FDDI teknolojisi, Token Ring'in gelişmiş bir gelişimidir. Esas olarak, bu yapılar aynıdır, veri aktarım hızlarındaki ve kodlama algoritmasındaki fark
- DPT teknolojisi, uluslararası bir standart olduğunu iddia eden en son ağ geliştirmedir. DPT ağlarının temel konsepti, IP trafiğinin etkin alımı ve iletimidir.
- Mevcut telefon hatlarını kullanarak xDSL teknolojisi, telefon ve İnternet, faks ve e-postanın başarıyla bir araya geldiği abonelere interaktif erişim alanında yerini aldı.
- PON teknolojisi, bireysel bir kullanıcıyı bir servis sağlayıcıya nispeten kısa sürede bağlama problemini çözmeyi mümkün kılan, hızla gelişen bir teknolojidir.
Her teknoloji uzmanı hakkında daha fazlası.
PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) teknolojisi, analog bir telefon sinyalinin (PCM) dijital işleme prensibini ve zaman çoklama yöntemini (TDM) kullanan dijital bir birincil (referans) ağ teknolojisidir. Bu zaman bölmeli çoğullama yönteminin özü aşağıdaki gibidir: bir anahtar kullanarak, giriş abone kanalları, belirli bir zaman aralığı için ortak bir iletişim kanalına, sözde zaman dilimi olarak adlandırılan ve ortak kanalın alıcı tarafına sırayla bağlanır, anahtar akışı ayrı örneklere ayırır ve dağıtır; karşılık gelen alıcı abone kanalları. PDH mimarisi birkaç hız hiyerarşisine ve buna bağlı olarak çeşitli dijital bilgi akış kanallarına sahiptir. Birincil ağın temeli olan birinci seviye E1 olarak adlandırılır ve Avrupa standardına göre 2.048 Mbit / s'ye veya Amerikan standardına göre T1 = 1.544 Mbit / s'ye eşittir. Bu seviye 30 abone hızında (her biri 64 Kbps) artı iki servis hızı (32 x 64 Kbps) veya Amerikan standartlarına göre 24 abone artı 8 servis Kbps (24 x 64 Kbps + 8 kbit / s). Ayrıca, E1 ve T1 baz akışlarının yardımı ile, diğer kanallar daha hızlı bir şekilde hiyerarşi - E2 / T2, E3 / T3, E4 / T4 hiyerarşisinde düzenlenir. Bu dijital akışların senkronizasyon mekanizmasının, eşzamanlı seviyede çalıştığını belirtmek gerekir, yani; neredeyse senkronize. Bu, dönüştürülen dijital akışların birbirinden yüksek hızda küçük değerlere göre farklılık göstermesine neden olur. PDH ağlarının kabul edilebilir güvenilirlikle çalışması için, özel seviyeleme bitleri eklenerek ilave bir seviyeleme oranı seçeneği gerekir. Bununla birlikte, bu dijital platform, organizasyonu nedeniyle, iletim hızlarını önemli ölçüde artırmaz ve birincil ağ verilerinin yeterli kontrolünü ve yönetimini sağlamaz. Dijital bilgi akışlarını kullanarak PDH, yüksek hızlı ve verimli veri transferi düzenleyebilen daha gelişmiş bir SDH teknolojisi ortaya çıkmıştır.
SDH (Eşzamanlı Dijital Hiyerarşi) teknolojisi, dijital birincil ve taşıma ağlarının teknolojisidir. PDH teknolojisinin gelişmiş bir sürümüdür. SDH ağlarındaki ana bilgi yapısı, STM-n olarak adlandırılan uygun bir hiyerarşi seviyesine sahip senkron bir taşıma modülüdür. STM-1 seviyesi temeldir ve 155 Mbps'ye eşittir. SDH ağları, zaman bölmeli (TDM) ile senkron çoğullama yöntemini kullanan bir devre anahtarlamalı ağ sınıfıdır. SDH kavramı, PDH akışlarını giriş verileri olarak kullanan güvenilir taşıma ağları oluşturmanıza olanak sağlar. PDH / SDH sistemindeki tüm bilgiler, Cn kapları ve VC-n sanal kapları tarafından iletilir. konteyner cn yazın - Birincil SDH ağındaki giriş taşıma yapısı: bu nedenle, E1 akımı C-12 kabına paketlenir, E3 akımı C-3 kabına paketlenir ve STM-1 modülü C-4 kabına paketlenir. Ayrıca, çoğullama ve anahtarlamadan önce, rota hakkındaki yol bilgisi C-n kabına gömülür - şimdi böyle bir kaba sanal VC-n kabı adı verilir. Aynı zamanda, senkronize dijital hiyerarşi ile teknolojide çoklama birimi olarak da adlandırılır. SDH ağlarında, tek bir yüksek kararlı saat mekanizması çalışır - saat ağı senkronizasyonu (TTC). En çok tercih edilen topoloji bir çift halkadır - bilgi trafiği birinci halka üzerinden iletilir, ikincisi senkronizasyon verileridir ve bu halka yalnızca ana arıza için arızalar ve acil durumlarda geçmesi için aktive edilir.
SONET teknolojisi, SDH teknolojisinin bir analogu olan dijital birincil ağ teknolojisidir. SONET tasarımındaki senkron taşıma modülleri STS-n (elektrik sinyalleri) ve OC-n (lazer kızılötesi radyasyonu) olarak adlandırılır. İlk katman, birincil ağ için temel olan STS-1 / OC-1, 52 Mbps'ye eşittir. Üçüncü STS-3 / OC-3 seviyesi, SDH mimarisindeki ilk STM-1 seviyesine karşılık gelir. SDH ağlarında olduğu gibi, SONET geçici senkron çoğullama (TDM) yöntemini kullanır. Bu nedenle, insanlar senkronize bir dijital hiyerarşiye sahip ağlar hakkında konuşurken, SONET / SDH kısaltmasına sahip bir teknolojiyi ima ediyorlar.
Ethernet hakkında. Şimdi bu teknoloji, taşıyıcı tanımlama ve çarpışma algılama (CSMA / CD) ile çoklu erişim yöntemini kullanan en yaygın ağ protokolü olmaya devam ediyor. Basit bir ifadeyle, böyle bir çoklu erişim yöntemi çarpışma yaratmaya izin vermez, yani. aboneler arasında ortak bir kanal üzerinden eşzamanlı veri iletiminin durumu. Bilgi birimi bir çerçevedir. Ethernet teknolojisi hakkında daha fazla bilgi için web sitemizin “ISO / OSI Modeli ve Ethernet Üzerine IEEE 802.3 Standardı” başlıklı “Yararlı Bilgiler” bölümüne bakın.
ATM teknolojisi, 48 bayt veri ve başlığın 5 baytından oluşan 53 bayt sabit boyutlu hücrelerle bilgi iletmek için asenkron bir yöntem sağlar. Bir ATM anahtarı aracılığıyla hücreler geldikçe çoğullanır. Bu veri sıkıştırmasına asenkron multiplexing metodu denir. ATM ağları iki tür arayüzün sanal bağlantısına odaklanır - sanal kanal (VC) ve sanal yol (VI). Sanal bir kanal, etkileşimleri süresince iki uç düğüm (abone) arasında bir bağlantı kurar. Sanal yol birkaç sanal devreden oluşur ve anahtarlar arasında bir rota oluşturur. ATM ağı senkronizasyonu saatli ağ senkronizasyonu (TTC) tarafından sağlanmıştır Sabit hücre standardı, bu teknolojinin tartışılmaz bir avantajı olan garantili bir sabit işlem süresi sağlar. ATM konsepti, ana kriterin yüksek kalitede, yüksek hızlı, heterojen trafiğin (dijital, ses ve multimedya verileri) iletimi olduğu ağlarda kullanılmaktadır.
FDDI ve Token Ring teknolojileri, deterministik bir işaretleyici veri aktarma yöntemi kullanır ve basit bir şekilde, bu yönteme bir röle adı verilir, çünkü aktarma hakkı bir aboneden diğerine tetiklenir. Bu yöntem mutlaka abonelerin bulunduğu yerin halka topolojisini kabul eder ve iki zil inşa edilir: bir acil durum veya arıza durumunda bir zil sesi yedeklenir. Yöntemin özü aşağıdaki gibidir. Özel bir kontrol paketi olan bir token, halka etrafında sürekli olarak döner. Buradan bir yöntemin bir daha adı - token! Bu nedenle, işaretçi serbestse - aboneye aktarma hakkı verir. Ücretsiz bir işaretleyici alan bir abone, işaretçiyi meşgul eder, bilgi paketini kendisine ekler ve böyle bir paketi bir daire içinde başlatır. Ringde kalan aboneler muhatap için bu paketi analiz eder. Abone parsel için adreslenmiş değilse, bir daire içinde başlar. Abone adresini parselde bulursa, bilgiyi kabul eder, etiketi kabul edildiği şekilde işaretler ve parseyi tekrar halka gönderir. Parselini bir kabul işareti ile geri alan verici abone, bilgi paketini siler, belirteci (belirteci) ücretsiz olarak işaretler ve halka boyunca daha temiz bir belirteç gönderir. Her şey tekrar edilir.
Cisco Systems tarafından geliştirilen DPT teknolojisi, IP trafiğinin iletilmesi için servis sağlayıcıları hedef alan yeni nesil kentsel ağlar oluşturmak için uluslararası bir standart olarak benimseme aşamasındadır. DPT, IP paketlerinin dinamik iletimi için bir teknolojidir. Bu gelişmenin dinamizmi, gönderilen veri paketine aboneye (düğüm) en kısa yol sağlamaktır. En yeni teknolojinin ideolojisi, mevcut ağların inşası için yaklaşımların ustaca kullanılmasıdır, örneğin: SONET / SDH, Token Ring, FDDI. Bu, bir çift halkanın topolojisinin organizasyonu anlamına gelir. Bu Cisco tarafından çok etkili bir hareket! SONET / SDH, Token Ring, FDDI teknolojilerinin “çift halka” topolojisinde, ikinci halka gövdesi arıza, süreksizlik vb. İçin bir yedek olarak kullanılır. DPT'de iki zil aktif modda çalışır, IP paketleri ters yönlerde döner: bir zil - saat yönünde, diğerinde - saat yönünün tersine. Böyle bir bilgi akışı organizasyonu özel SRP protokolünün alıcı düğüm için en uygun yolu seçmesini sağlar. DPT teknolojisi de ilginçtir çünkü zaten inşa edilmiş SONET / SDH ve Gigabit Ethernet ağlarına yeterince mobil olarak yerleştirilebilir. Şebeke kapasitesi açısından, aynı SONET / SDH ile karşılaştırıldığında DPT'ye daha fazla cihaz eklenebilir.
XDSL teknolojisi ailesi, halka açık telefon şebekesinin mevcut abone hatlarını kullanır. Bu tür bir ağın kendi kendine yetebilmesi için, bir ağ teknolojisinin tüm özellikleriyle, bu öncelikle: İnternete etkin erişim, abonelerle etkileşimli iletişim, xDSL konsepti üç kardinal görevi çözdü: veri aktarım hızı önemli ölçüde arttırıldı, veri aktarımı önemli ölçüde artırıldı kapasite hatları, iletişim kalitesini yükseltti! İlk görev, xDSL modemlerin kullanımıyla, ikincisi benzersiz bir bilgi kodlamasının kullanılmasıyla, üçüncüsü dijital bir sinyal işleme yönteminin getirilmesiyle gerçekleştirilir. Bu nedenle, xDSL ailesi, en çok talep edilen ağ teknolojileri arasında yerini yeterince almaktadır.
PON teknolojisi, bir optik ağ oluşturmak için iki multiplexing metodu kullanır: WDM multiplexing / demultiplexing ve zaman bölmeli çoklu erişim (TDMA). WDM multiplexing, kızılötesi dalgaların bir lazer akısının tek bir fiberde dalga spektral sıkışmasıdır. Bir zaman bölümü ile çoklu (toplu) erişim yöntemi, ortak bir veri iletim kanalında bilgi akışlarının çarpışması durumlarını hariç tutan özel bir tahkim mekanizması kullanır. Standart olarak, PON şebekeleri Ethernet formatları ile arayüzde çalışarak, son mil abone yolunda Optics to Home (FTTH) ilkesine göre kullanıcı hizmetlerinin etkin bir şekilde dağıtılmasını sağlar. PON mimarisi oldukça önemsiz. Lazer alıcı-verici modülüne (alıcı-verici) sahip bir aktif optik merkez terminali (OLT) ve lazer alıcı-verici modülü ile bir çok aktif uzak abone ONT (optik ağ terminali, ITU-T) veya ONU (optik ağ birimi, IEEE) abone düğümleri bulunmaktadır. ). Bu cihazlar arasında elektrik ve bakım gerektirmeyen tamamen pasif bir optik ortam vardır ve optik kablolardan ve optik ayırıcılardan oluşur. OLT için harici bir bilgi kaynağı bir İnternet sağlayıcısı ve kablolu TV'dir. WDM multipleksleri ve TDMA ekipmanı, merkezi ve abone düğümlerine entegre edilmiştir. Aşağı akışlar, belirli ONT adreslemesine sahip 1490 nm ve 1550 nm'de WDM dolgulu sinyallerden oluşan OLT çekirdeğinden iletilir. Bu akışlar her abone cihazına gelir, burada belirli bir kullanıcıya erişimi olan bir ONT adresi için bilgi filtrelenir. Tüm abone cihazlardan gelen ters akış (akış yukarı) akışı 1310 nm dalga boyunda iletilir. Bu akışta, zaman bölmeli çoklu erişim yöntemi, farklı kullanıcılardan gelen sinyallerin kesişme ihtimalini dışlamak için kullanılır. Tüm ONT'ler ortak bir zamanlama kaynağından senkronize edilir ve her ONT'ye belirli bir zaman alanı atanır. ONT düğümü, geçici etki alanı gelinceye kadar kullanıcıdan gelen arabellek verilerini yığmalıdır. Zaman alanı geldiğinde, ONT arabellekte biriken tüm bilgileri, yukarı akışa, merkezi OLT düğümü tarafından alınan yukarı akışa gönderir, burada bu akış ISS'ye daha fazla erişim için sınırlandırılmıştır. Bir medya dönüştürücü ve bükülmüş bir çift üzerinden bir modem aracılığıyla 1490 / 1310nm dalgaları üzerindeki etkileşimli akış bilgisayara IP telefonuna bağlanır. 1550 nm'de giden akış, çalışmayı sağlar kablo tv. OLT ve ONT düğümleri arasındaki mesafe 20 km'ye ulaşabilir. Bir OLT ağına gömülebilen ONT sayısı maksimum 64 düğümdür.
Bu yazıda, veri ağları oluşturmak için tipik teknolojilere değindik. Okurumuzun, en önemli ve en çok aranan kavramların pek çok ağ gelişimi içinden dikkate alındığı bağlamında anlaşılmasını umuyoruz.
Anlayışınız için teşekkürler! Yazar.
Ağ İletimi
http://www.do.rksi.ru/library/courses/kts/tema3_3.dbk
Anahtar terim: paket.
paket- bir bilgisayar ağı üzerinden iletilen bir bilgi birimi.
İkincil terimler
kaynak adresi;
hedef adres;
başlık, paketin aşağıdaki bilgileri içeren kısmıdır:
veri, gerçek iletilen verileri içeren paketin bir parçasıdır;
bir römork (veya römork), bir paket alırken hataların kontrol edilmesi için bilgi içeren bir paketin parçasıdır.
Hedef paketleri
Veriler genellikle büyük dosyalarda bulunur. Ancak, bilgisayar tüm veri bloğunu gönderirse ağlar normal şekilde çalışmaz. Bir kablo üzerinden büyük veri bloklarını iletirken ağı yavaşlatmanın iki nedeni vardır.
İlk önce, tek bir bilgisayar tarafından gönderilen böyle bir blok kabloyu doldurur ve tüm ağın çalışmasını "bağlar", yani. diğer ağ bileşenlerinin etkileşimine müdahale eder.
İkincisi, büyük blokların transferinde hataların oluşması tüm bloğun yeniden iletilmesine neden olur. Küçük bir veri bloğu zarar görürse, zaman kazandıran sadece bu küçük bloğu yeniden iletmek gerekir.
Hızlı ve kolay bir şekilde, beklemeye zaman kaybetmeden, ağ üzerinden veri aktarmak için bunları küçük kontrollü bloklara bölmek gerekir. Bu bloklara paket veya çerçeve denir. “Paket” ve “çerçeve” terimleri eşanlamlı olmalarına rağmen, sonuçta, tam eşanlamlıları değildir. Bazı bilgisayar ağlarında bu terimler arasında farklılıklar vardır.
Bir paket, bilgisayar ağlarındaki temel bilgi birimidir.Veriler paketlere bölündüğünde iletim hızları o kadar artar ki, ağdaki her bilgisayar diğer bilgisayarlarla neredeyse aynı anda veri alabilir ve iletebilir. Hedef bilgisayarda (alıcı bilgisayar), orijinal verileri geri yüklemek için paketler toplanır ve uygun sırayla düzenlenir.
Verileri paketlere ayırırken, ağ işletim sistemi her pakete belirli kontrol bilgileri ekler. Bu sağlar:
kaynak verilerin küçük bloklar halinde aktarılması;
veri toplama uygun sırayla (alındığında);
hata olup olmadığını kontrol etme (montajdan sonra).
Paket yapısı
Paketler birkaç veri türü içerebilir:
bilgi (mesajlar veya dosyalar gibi);
belirli veri ve bilgisayar kontrol komutları (örneğin, servis talepleri);
oturum kontrol kodları (örneğin, bir hatayı düzeltmek için yeniden gönderme isteği).
Ana bileşenleri
Her tür paket için bazı bileşenler gerekir:
gönderen bilgisayarı tanımlayan kaynak adresi;
iletilen veriler;
alıcı bilgisayarı tanımlayan hedef adres;
verilerin gelecekteki yolunda ağ bileşenlerine yönelik talimatlar;
veriyi orijinal haliyle elde etmek için, iletilen paketin geri kalanı ile nasıl birleştirileceği hakkında alıcı bilgisayara bilgi;
transferin doğruluğunu sağlamak için hata kontrol bilgileri.
Paket bileşenleri üç bölüme ayrılmıştır: başlık, veri ve römork.
Şekil 3.3.3. Paket Bileşenleri
başlık
Başlık şunları içerir:
paketin iletildiğini "konuşan" sinyal;
kaynak adresi;
hedef adres;
senkronizasyon bilgi aktarımı.
veri
Paketin bu kısmı iletilen gerçek veridir. Ağın türüne bağlı olarak, boyutu değişebilir. Ancak çoğu ağ için 512 bayt (0,5 KB) ile 4 KB arasındadır.
Genellikle kaynak verilerin boyutu bir pakete yerleştirilmek üzere 4 Kb'den daha büyük olduğundan, daha küçük bloklara bölünmesi gerekir. Büyük bir dosyayı aktarırken birçok paket gerekebilir.
treyler
Römorkun içeriği iletişim yöntemine veya protokole bağlıdır. Bununla birlikte, çoğu zaman römorkta Döngüsel Artıklık Denetimi (CRC) adı verilen hata kontrolü bilgileri bulunur. CRC, paket ve kaynak bilgisinin üzerindeki matematiksel dönüşümler sonucunda elde edilen bir sayıdır. Paket hedefine ulaştığında, bu dönüşümler tekrarlanır. Sonuç CRC ile eşleşirse, paket hatasız bir şekilde alındı. Aksi takdirde, iletim sırasında veriler değişti, bu nedenle paketin iletimini tekrarlamak gerekiyor.
Şekil 3.3.4. Kurulan paket
Paketin formatı ve boyutu ağın türüne bağlıdır. Ayrıca maksimum paket büyüklüğü, büyük bir veri bloğunu aktarmak için ağ işletim sistemi tarafından yaratılacak paket sayısını belirler.
Paket Oluşumu
Paket oluşturma süreci OSI uygulama katmanında, yani Verilerin “doğduğu”. Ağ üzerinden gönderilmesi gereken bilgiler, Applied ile başlayarak, yedi seviyenin tamamında yukarıdan aşağıya doğru gider.
Gönderen bilgisayarın her seviyesinde, alıcı bilgisayarın karşılık gelen seviyesine yönelik bilgiler veri bloğuna eklenir. Örneğin, gönderen bilgisayarın bağlantı düzeyinde eklenen bilgiler, alan bilgisayarın bağlantı düzeyinde okunacaktır.
Şekil 3.3.5. Paket oluşumu
Aktarım katmanı kaynak veri bloğunu paketlere böler. Paket yapısı, iki bilgisayarın kullandığı bir protokolle belirlenir - alıcı ve gönderen. Aktarım düzeyinde, ayrıca, alıcı bilgisayarın orijinal verileri paket dizisinden kurtarmasına yardımcı olacak pakete bilgi eklenir. Kabloya giden yolu tamamladıktan sonra, paket Fiziksel katmanı geçtiğinde, diğer altı seviyenin bilgisini içerir.
Paket adresleme
Ağdaki paketlerin çoğu belirli bir bilgisayara yöneliktir ve sonuç olarak bunlardan yalnızca biri yanıt verir. Her ağ bağdaştırıcı kartı, bir kablo kesimi üzerinden iletilen tüm paketleri "görür", ancak yalnızca paket adresi bilgisayarın adresiyle eşleşirse çalışmasını durdurur. Yayıncılık da kullanılır. Bu tür adrese sahip bir paket, ağdaki birçok bilgisayara aynı anda yanıt verir.
Geniş bölgeleri (veya eyaletleri) kapsayan büyük ölçekli şebekelerde, veri iletimi için birkaç olası yol önerilmiştir. Anahtarlama ve birbirine bağlanan ağ bileşenleri en iyi rotayı belirlemek için paket adres bilgilerini kullanır.
Ağ bileşenleri, paketlerin adres bilgilerini başka amaçlar için kullanır: paketleri hedeflerine yönlendirmek ve ait olmadıkları ağ alanlarına izin vermemek. İki fonksiyon paketlerin uygun şekilde dağıtılmasında kilit bir rol oynar.
paket tanıtımı
Bir bilgisayar, paket başlığındaki adrese bağlı olarak bir sonraki uygun ağ bileşenine bir paket gönderebilir.
paket filtreleme
Bilgisayar, adresler gibi belirli ölçütlere göre belirli paketleri seçebilir.
Konuyla ilgili sonuçlar
Paket, bir bilgisayar ağı üzerinden iletilen bir bilgi birimidir.
Verileri paketlere ayırırken, ağ işletim sistemi her pakete belirli kontrol bilgileri ekler.
Paket bileşenleri üç bölüme ayrılmıştır: başlık, veri ve römork.
Paketin formatı ve boyutu ağın türüne bağlıdır.
Paket oluşturma süreci OSI uygulama katmanında başlar.
Ağ üzerinden gönderilmesi gereken bilgiler, Applied ile başlayarak, yedi seviyenin tamamında yukarıdan aşağıya doğru gider.
Gönderen bilgisayarın her seviyesinde, alıcı bilgisayarın karşılık gelen seviyesine yönelik bilgiler veri bloğuna eklenir.
Ağdaki paketlerin çoğu belirli bir bilgisayara yöneliktir ve sonuç olarak bunlardan yalnızca biri yanıt verir.
Yayıncılık da kullanılır. Bu tür adrese sahip bir paket, ağdaki birçok bilgisayara aynı anda yanıt verir.
Öz kontrol soruları
Paket terimini açıklayın.
Paketlere bölünmüş, bilgisayar ağı üzerinden iletilen veriler nedir?
Ağ işletim sisteminin her pakete eklediği belirli kontrol bilgilerinin işlevi nedir?
Paket yapısı nedir?
Paketlerin “tanıtımı” terimi ne anlama geliyor?
"Filtreleme" paketleri terimi ne anlama geliyor?
Genleşme bloğu
IP paket yapısı
Bir IP paketi bir başlık ve bir veri alanından oluşur. Bir kural olarak, 20 bayt uzunluğa sahip olan başlık, aşağıdaki yapıya sahiptir (Şekil 3.3.7).
4 bit olan Sürüm Numarası alanı IP sürümünü gösterir. Sürüm 4 (IPv4) şimdi yaygın olarak kullanılmaktadır ve sürüm 6'ya (IPv6) bir geçiş hazırlanmaktadır.
Bir IP paketinin IP Başlığı Uzunluğu (IHL) alanı 4 bit alır ve 32 bitlik kelimelerle ölçülen başlığın uzunluğunu gösterir. Genel olarak, bir başlık 20 bayt uzunluğundadır (beş adet 32 bit kelime), ancak genel giderdeki bir artışla birlikte, Seçenekler alanında (IP Seçenekleri) ek baytlar kullanılarak bu uzunluk arttırılabilir. En büyük başlık 60 oktettir.
Hizmet Türü alanı bir bayttır ve paketin önceliğini ve rota seçim kriterini belirler. Bu alanın ilk üç biti bir paket öncelikli alt alan (Öncelik) oluşturur. Öncelik en düşük - 0 (normal paket) ile en yüksek - 7 (kontrol bilgi paketi) değerlerine sahip olabilir. Yönlendiriciler ve bilgisayarlar, paket önceliğini dikkate alabilir ve önce daha önemli paketleri işleyebilir. Servis türü alanı ayrıca bir rota seçmek için kriterleri tanımlayan üç bit içerir. Gerçekte, seçim üç alternatif arasında yapılır: düşük gecikme süresi, yüksek güven ve yüksek verimlilik. Ayarlanan D (gecikme) biti, bu paketin teslimindeki gecikmeyi en aza indirmek için rotanın, verimi en üst düzeye çıkarmak için T bitini ve teslimat güvenilirliğini en üst düzeye çıkarmak için R bitini seçilmesi gerektiğini belirtir. Birçok ağda, bu parametrelerden birinin geliştirilmesi, diğerinin bozulması ile ilişkilidir, ayrıca, her birinin işlenmesi ilave hesaplama maliyetleri gerektirir. Bu nedenle, bir rota seçmek için bu üç kriterden en az ikisini aynı anda oluşturmak mantıklı geldiğinde nadirdir. Ayrılmış bitlerin değeri sıfırdır.
Şekil 3.3.6. IP paket başlık yapısı
Toplam Uzunluk alanı 2 bayttır ve başlığı ve veri alanını dikkate alarak paketin toplam uzunluğu anlamına gelir. Maksimum paket uzunluğu, bu değeri tanımlayan alan genişliği ile sınırlıdır ve 65,535 bayttır, ancak çoğu ana bilgisayar ve ağ bu tür büyük paketler kullanmaz. Çeşitli tipteki ağlar üzerinden iletilirken, paket uzunluğu, IP paketlerini taşıyan bir alt katman protokol paketinin maksimum uzunluğu göz önüne alınarak seçilir. Bunlar Ethernet çerçeveleriyse, Ethernet çerçevesinin veri alanına sığacak şekilde maksimum 1500 bayt uzunluğundaki paketler seçilir. Standart, tüm ana bilgisayarların 576 bayta kadar uzunluğa sahip paketleri almaya hazır olmalarını sağlar (ister tamamen ister parçalı olsunlar). Ana bilgisayarların, yalnızca alıcı ana bilgisayarın veya ara ağın bu boyutta paketler sunmaya hazır olduğundan emin olmaları durumunda 576 bayttan daha büyük paketler göndermesi önerilir.
Tanımlama alanı 2 bayttır ve orijinal paketin parçalanmasıyla oluşturulan paketleri tanımak için kullanılır. Tüm fragmanlar bu alan için aynı değere sahip olmalıdır.
Bayraklar alanı 3 bit içerir ve parçalanma ile ilgili işaretler içerir. DF seti (Parçalama Yok) yönlendiricinin bu paketi parçalamasını önler ve ayarlanan MF biti (Daha Fazla Parça), bu paketin bir ara (son değil) parçası olduğunu gösterir. Kalan bit ayrılmıştır.
Fragment Ofset alanı, 13 bit içerir ve ofseti, bu paketin veri alanının bayt olarak, parçalanmaya maruz kalan orijinal paketin ortak veri alanının başlangıcından itibaren ayarlar. Farklı MTU değerlerine sahip ağlar arasında aktarırken, paket parçalarının birleştirilmesinde / sökülmesinde kullanılır. Ofset, 8 baytın bir katı olmalıdır.
Yaşam Süresi alanı bir bayttır ve bir paketin ağda dolaşabileceği süre sınırını gösterir. Bu paketin ömrü saniye olarak ölçülür ve iletim kaynağı tarafından verilir. Yönlendiricilerde ve ağın diğer düğümlerinde, her saniyeden sonra bir birim geçerli kullanım ömründen çıkarılır; gecikme süresi bir saniyeden kısa olduğunda ünite düşülür. Modern yönlendiriciler bir paketi bir saniyeden daha uzun süre nadiren işlediğinden, kullanım ömrü, bu paketten hedefine ulaşmadan geçmesine izin verilen maksimum düğüm sayısına eşit olarak kabul edilebilir. Paket alıcıya ulaşmadan önce ömür boyu parametresi sıfır olursa, bu paket imha edilir. Ömür boyu kendi kendini yok eden bir saat mekanizması olarak görülebilir. Bir IP paket başlığı işlenirken bu alanın değeri değişir.
Üst Düzey Protokolü (Protokol) tanımlayıcısı bir bayt kaplar ve paket veri alanında bulunan bilgilerin hangi üst düzey protokole ait olduğunu gösterir (örneğin, TCP protokol segmentleri, UDP datagramları, ICMP veya OSPF paketleri olabilir). Çeşitli protokoller için tanımlayıcı değerler Atanmış Sayılar RFC belgesinde verilmiştir.
Sağlama toplamı (Header Checksum) 2 bayt alır ve yalnızca başlık tarafından hesaplanır. Bazı başlık alanları bir paketin ağ üzerinden (örneğin, kullanım ömrü) iletimi sırasındaki değerlerini değiştirdiğinden, IP başlığının her işlenişinde sağlama toplamı kontrol edilir ve yeniden hesaplanır. Sağlama toplamı - 16 bit - tüm 16 bit başlık sözcüklerinin toplamına ek olarak hesaplanır. Sağlama toplamı hesaplanırken, sağlama toplamı alanının değeri sıfıra ayarlanır. Sağlama toplamı yanlışsa, bir hata algılanır algılanmaz paket bırakılır.
Kaynak IP Adresi ve Hedef IP Adresi alanları aynı uzunluğa - 32 bit - ve aynı yapıya sahiptir.
Seçenekler alanı (IP Seçenekleri) isteğe bağlıdır ve genellikle yalnızca bir ağda hata ayıklama yaparken kullanılır. Opsiyon mekanizması, belirli durumlarda gerekli veya basit bir şekilde yararlı olan yönetim fonksiyonları sağlar, ancak normal iletişim için gerekli değildir. Bu alan, her biri önceden tanımlanmış sekiz türden biri olabilen birkaç alt alandan oluşur. Bu alt alanlarda, yönlendiricilerin tam yolunu belirtebilir, paketin geçtiği yönlendiricileri kaydedebilir, güvenlik sisteminin verilerini ve zaman damgalarını yerleştirebilirsiniz. Alt alanların sayısı keyfi olabileceğinden, paket başlığını 32 bitlik sınır boyunca hizalamak için Seçenekler alanının sonuna birkaç bayt eklenmelidir.
Dolgu alanı, IP başlığının 32 bit sınırında bitmesini sağlamak için kullanılır. Hizalama sıfırlarla gerçekleştirilir.
IPX protokolü paket formatı
IPX protokol paketi, IP paketine kıyasla, aslında IPX protokolünün düşük işlevselliğini yansıtan çok daha basit bir yapıya sahiptir.
IPX paketi aşağıdaki alanlara sahiptir.
Checksum (Checksum), IPX protokolünün Xerox yığınının GOR protokolünden yönlendirdiği "geçmişin kalanı" olan 2 baytlık bir alandır. Düşük seviyeli protokoller (örneğin, Ethernet) her zaman sağlama toplamı denetimleri gerçekleştirdiğinden, IPX bu alanı kullanmaz ve her zaman birimlere ayarlar.
Uzunluk (Uzunluk) 2 bayt alır ve IPX başlığı ve veri alanı dahil tüm paketin boyutunu ayarlar. En kısa paket olan 30 bayt yalnızca IPX başlığını içerirken, önerilen maksimum bir - 576 bayt - IPX başlığını artı 546 bayt veri içerir. 576 baytlık paket büyüklüğü, bileşik ağlar için İnternet standartlarının önerileri ile uyumludur. IPX protokolü, IPX işlevini çağırırken uygulama programı tarafından sağlanan bilgilere dayanarak bu alanın değerini hesaplar. Bir IPX paketi, önerilen maksimum 576 byte'ı aşabilir; bu, Ethernet LAN'lerinde, 1.500 baytlık IPX paketlerini kullanan ve 1.470 baytlık bir veri alanı kullanan Ethernet LAN'larında olur.
Taşıma kontrolü 8 bit uzunluğa sahiptir. Bu alan, paketin ömrünü atlama sürelerinde tanımlar. Bir IPX paketi 15 yönlendiriciye kadar geçebilir. IPX protokolü, aktarım başlamadan önce bu bir baytlık alanı 0 olarak ayarlar ve ardından bir paket yönlendiriciden her geçerken 1 değerini artırır. Eu, ui sayacı 15'i aşıyorsa, paket iptal edildi.
Paket tipi, 8 bit uzunluğa sahiptir. Bir zamanlar, Xerox farklı paket türleri için belirli değerler belirledi: IPX paketleri gönderen uygulamalar bu alanı 4 değerine ayarlamalıdır. 5 değeri, SPX protokolü tarafından servis mesajları olarak kullanılan servis IPX paketlerine karşılık gelir. 17 değeri, IPX paketinin veri alanında (NetWare dosya hizmetinin ana protokolü) bir NetWare Çekirdek Protokolü (NCP) mesajı olduğunu gösterir.
Hedef adres - üç alandan oluşur: hedef ağ numarası, hedef düğüm numarası, hedef soket numarası. Bu alanlar sırasıyla 4, 6 ve 2 bayt işgal eder.
Kaynak Adresi - kaynak ağ numarası, kaynak düğüm numarası, kaynak soket numarası. Hedef adres alanlarına benzer.
Veri alanı (Veri). 0'dan 546 bayta kadar sürebilir. Sıfır uzunluktaki veri alanı, örneğin önceki bir paketin alındığını onaylamak için servis paketlerinde kullanılabilir.
Paket formatının analizinden, IPX protokolünün sınırlamaları hakkında bazı sonuçlar çıkarabiliriz.
Ağ düzeyinde dinamik parçalanma olasılığı yoktur. IPX paketinde çok büyük bir paketi parçalara ayırmak için kullanılabilecek alan yok. Düşük bir MTU değerine sahip bir ağa bir paket gönderirken, IPX yönlendiricisi paketi düşürür. NCP gibi bir üst düzey protokol, pozitif bir makbuz alana kadar paket boyutunu sıralı olarak azaltmalıdır.
Servis bilgileri için büyük faturalar. IPX paket veri alanının nispeten kısa maksimum uzunluğu (başlık uzunluğu 30 bayt olan 546 bayt), verilerin en az% 5'inin resmi olduğu anlamına gelir.
Paket ömrü 15 ile sınırlıdır; bu büyük bir ağ için yeterli olmayabilir (karşılaştırma için 255'e kadar ara yönlendirici IP ağlarından geçebilir).
Yönlendiricilerin uygulamanın gereksinimlerini trafik iletim kalitesine otomatik olarak ayarlamasına izin vermeyen hizmet kalitesi alanı yoktur.
Ek olarak, Novell ağlarının bazı eksiklikleri IPX protokolüyle değil, IPX / SPX yığınının diğer protokollerinin özellikleriyle de ilgilidir. Dezavantajların birçoğu, IPX / SPX yığını yavaş global iletişim hatlarında çalışırken ortaya çıkıyor ve NetWare OS’nin işletim sistemi için optimize edildiğinden bu durum doğal. yerel ağ.
Örneğin, düşük hızlı küresel kanallarda kaybolan ve bozulmuş paketleri geri yükleme konusundaki verimsiz çalışma, bu işi yapan NCP protokolünün kesinti ile makbuz alma yöntemini kullanmasından kaynaklanmaktadır. 10 Mbit / s hızında yerel ağlarda, bu yöntem oldukça verimli bir şekilde çalıştı ve yavaş kanallarda alınacak bekleme süresi, verici düğümün çalışmasını belirgin şekilde yavaşlatıyor.
NetWare OS'nin 4.0'a kadar olan sürümlerinde, sunucu sembolik adlarının ağ adreslerine yazışmaları, yalnızca Hizmet Reklam Protokolü (SAP) yayın protokolü aracılığıyla kuruldu. Bununla birlikte, yayınlar, küresel kanalların gözle görülür biçimde tıkanmasına neden olmaktadır. Novell, büyük şirket ağlarında kullanılmak üzere yığınını yükselterek, sunucu adının ağ adresine yazışması dahil olmak üzere, ağda kullanılabilen kaynaklar ve hizmetler hakkında çeşitli bilgiler bulmak için artık NDS (NetWare Directory Services) yardım servisini kullanıyor. NDS yalnızca NetWare sürüm 4.x ve daha üst sürümleri çalıştıran sunucular tarafından desteklendiğinden, NetWare 3.x sürümleriyle çalışmak için yönlendiriciler SAP paketlerini yuva numaralarına göre tanır ve bunları harcanan yerel ağın yayınını simüle ederek tüm bağlantı noktalarına iletir Yavaş global hatların bant genişliğinin büyük kısmı. Ek olarak, bu "sözde yayın" ağların hatalı SAP paketlerinden izolasyonunu da engeller.
NetWare işletim sisteminin en son sürümlerinde, Novell yığınını önemli ölçüde değiştirdi, böylece büyük bileşik ağlarda daha etkin şekilde kullanılabiliyordu.
NDS, SAP yayın protokolünden çıkmanıza izin verir. NDS, kullanıcılar ve paylaşılan ağ kaynakları hakkında bilgi depolayan hiyerarşik bir dağıtılmış veritabanına dayanır. Uygulamalar bu hizmete NDS uygulama katmanı protokolünü kullanarak erişir.
Burst Mode Protokolü NLM denilen kayan pencere yönteminin uygulanması için bir modül eklendi.
Küresel ağlarda uzun IPX paketlerini desteklemek için modül eklendi -Büyük İnternet Paketi NLM.
Ayrıca, küresel hizmetlerin hızındaki sürekli artış, bazı gözlemcilerin NetWare işletim sisteminin küresel ağlarda ve bu yenilikler olmadan NetWare işletim sisteminin başarısı hakkında konuşmasını sağlayan orijinal protokollerin eksikliklerini azaltır.
Bilgisayar ağlarının gelişiminin tarihini düşündük. İnternetin gelişiminin tüm önemli aşamalarını ve çalışmalarının genel ilkelerini düşündük.
Mevcut başlığımız aranacak: ağlarda veri iletim teknolojileri. Doğal olarak, her şeyden önce - bilgisayar. Bu makalede ayrıca, veri iletiminin ana araçlarına (fiziksel ve mantıksal arayüzler kavramları) bakacağız, iletimi sırasında temel sinyal kodlama teknolojilerini, iletişim hatlarının özelliklerini ve ayrıca kayıplara karşı koruma mekanizmalarını analiz edeceğiz.
Yani! Ağ ne için? Bu doğru - bunun üzerinden veri (bilgi) aktarmak için. Peki bu bilgi nasıl iletilir (dağıtılır)? Bu doğru - belirli bir iletim ortamı (kablo altyapısı veya - kablosuz iletişim aralığında).
İşlerinde veri transfer teknolojileri (özel uygulamalarına bağlı olarak) çeşitli fiziksel arayüzleri kullanır.
Not: Bir arayüz birkaç bağımsız cismin etkileşimindeki fiziksel (veya mantıksal) bir sınırdır - bunlar arasında tuhaf bir katman.
Arayüzler iki kategoriye ayrılır:
- fiziksel arayüzler
- mantıksal arayüzler
Fiziksel arayüz Bu, son bağlantı noktasıdır (bir grup elektrik kontağı bulunan konektör). Örneğin - arayüz. bir bir çift bağlantı noktasıKonektörler ile bağlanmış ve kabloya veri hattı (kanal) adı verilir.
Mantıksal bir arayüz, bağlı hat (ağ) cihazları arasındaki veri değişiminin mantığını tanımlayan bir kurallar kümesidir (protokol).
Bir bilgisayar ağında veri iletiminin organizasyonu, bu iki arayüzün yakın etkileşiminde oluşur: fiziksel bileşen (ağ kartı) ve mantıksal bileşen (onun sürücüsü).
Herhangi bir veri iletim teknolojisinin başarılı bir şekilde uygulanması için ön koşul, ek bir bileşenin veri akışındaki varlığıdır - iletim protokolü.
Mantıksal seviyede iletim protokolü, veri alışverişini tanımlayan bir dizi kuraldır. çeşitli uygulamalar veya cihazlar. Bu kurallar mesajları iletmek ve iletim hatalarını ele almak için birleştirilmiş bir yol tanımlar. Fiziksel seviyede, bir protokol, ana bilgi paketlerine (çerçeveler) iliştirilmiş bir dizi servis verisidir ve ağda etkili bir etkileşimin olması imkansızdır.
Protokol belirli bir iletim ortamını soyutlamalı (görmezden gelmeli), görevindeki düğümler arasındaki güvenilir iletişimi sağlamaktır. bulut değiştirme.
Veri transferini organize etme sürecine daha ayrıntılı bakalım!
İlk önce, aşağıdakiler gerçekleşir: uygulama (program), başka bir cihazla (yazıcı, uzak bilgisayar, gözetim kamerası vb.) Ağ etkileşimi için İşletim Sistemine erişir. İşletim sistemi sürücüye komut verir. ağ kartıverilerin birinci kısmını kart tamponuna yükleyen ve arayüzün transfer işlemini başlatan
Hattın diğer ucunda (ağ), uzak cihaz gelen verileri ağ kartının tampon belleğine alır. Aktarım tamamlandıktan sonra protokol, iletilen parçalarda (paketler) herhangi bir hata verisinin olup olmadığını kontrol eder (gerekirse yeniden gönderilmesini ister) ve alınan verileri kart arabelleğinden ayrılmış alana yükler rAM. Oradan son uygulama (program) bilgi alır ve onunla çalışır.
Netlik için şema: (tıklanabilir):
Yukarıda sözü geçen her şeye dayanarak, aşağıdaki sonucu çıkarabiliriz: ağ yapım teknolojileri, uzak cihazları elektriksel ve bilgisel olarak birbirine bağlamak için azaltılmıştır! yani - fiziksel oluştur iletim ortamı (Kablo, kablosuz iletişim) ve sağlamak ortak veri aktarım protokolü ağ üzerinden.
müşteri uzak cihaz kaynaklarına (sunucu) mesaj (istek) üretip ileten ve sonrasında sonuçları alan ve müşterideki ilgili uygulamalara transfer eden bir modül (program, servis, ayrı bilgisayar).
sunucu Bu, istemcilerden sürekli olarak ağdan gelen istekleri bekleyen ve (yerel işletim sistemi ile) bu isteklere hizmet eden bir modüldür (program, hizmet ...).
Bir sunucu bir kerede birçok müşteriye hizmet verebilir.Burada başka bir örnek: müşterilerin çalıştığı bir veritabanı. İstemci program modülleri, veritabanına bağlanan ve bununla çalışmak için yalnızca grafik bir arabirimi destekleyen programların üzerine kuruludur. Bu durumda tüm hesaplamalar ve işlemler sunucuda yapılır ve kaynakları kullanılır.
Bir tanım daha tanıyalım! Ağ üzerinden bir bilgisayar kaynağına erişim sağlayan istemci-sunucu bileşenine, şebeke servisi. Ayrıca, her servis belirli bir ağ kaynağı türüyle ilişkilendirilir.
Örneğin: Baskı servisi, üzerine belgeler yazdırmamızı sağlar. ağ yazıcısıve uzak bilgisayarlarda bulunan verilere erişmek için dosya servisi. İnternette gezinmek için kullanıcının sunucu bölümünden (web sunucusu) ve müşterisinden (web tarayıcısı) (IE, Opera, Firefox vb.) Oluşan bir web servisi vardır.
Yukarıdakilerin ışığında, veri aktarımı teknolojileri yalnızca işletim sistemlerine değil, kullanıcıya diğer bilgisayarların bilgi ve donanım kaynaklarına erişim sağlayan ağ işletim sistemlerine de dayanmalıdır. Ayrıca, yukarıdaki tanımlara göre bu işletim sistemleri de iki büyük sınıfa ayrılır: sunucu ve istemci işletim sistemi.
İstemci sistemleri temel olarak diğer bilgisayarların sunucu bileşenlerini ve sunucu bileşenlerini ister. sunucu odası İşletim sistemi bu hizmetleri sağlar. Tabii ki, şu anda, neredeyse her modern işletim sistemi hem müşterinin hem de sunucunun rolünü yerine getirebiliyor. Sunucu sistemleri, başlangıçta maksimum arama sayısıyla hizmet vermeye ve daha iyi hata toleransına (güvenilirlik) sahip olma temelinde oluşturulur.
Örneğin, sunucu odamızda ne tür bir "oyuncak" var:
Ama onun hakkında - başka bir zaman :)
Şimdi sizinle şu konuda konuşalım: modern (dijital) sinyal iletim teknolojileri, dönüşümü (kodlaması) ile ilişkilidir. Neden buna ihtiyacımız var? Bunun birkaç nedeni var:
- Veri iletimi hatalarının önlenmesi (sinyalin alıcı taraf tarafından güvenilir bir şekilde tanınmasından dolayı)
- Veri daha hızlı aktarılır (akıştaki yararlı bilgilerin yoğunluğundan dolayı)
Gördüğünüz gibi, bunlar kodlama yöntemlerine özellikle dikkat etmek için iki çok ağır nedenler. :)
Aşağıdaki fotoğraf iki sinyal göstermektedir: analog (kırmızı çizgi) ve dijital (siyah "adımlar")
Bu durumda, analog sekans belirli bir frekansta dijitalleştirildi (örneklendi). Ayrımcılığın sıklığı arttıkça, adım ne kadar küçükse "adım" olur ve o kadar orijinal (sayısal) için sayısallaştırılmış sinyal olacaktır.
Mikrofon girişinden alınan sesimizin örneklemesinde (sayısallaştırma) benzer işlemler meydana gelir.
Hesaplamada kullanılır ikili kod. Bir bilgisayarın içinde bu, iki duruma eşittir: elektrik voltajının varlığı ve yokluğu (mantıksal bir "sıfır" veya "bir"). Burada her şey basit: bir akım var - "bir", hayır - "sıfır".
Modern veri iletim teknolojileri, sinyal kodlamanın başka (daha verimli) yollarla yapılmasına izin verir. Ama önce - başka bir küçük sınıflandırma. Uygulama yöntemine göre, prosedür ikiye ayrılır:
- Fiziksel sinyal kodlaması
- ve - mantıksal (daha yüksek düzeyde - fiziğin tepesinde)
İlk önce ilk maddeyi gözden geçirelim. Mesela, var potansiyel kodlama yöntemibunlardan biri bir voltaj seviyesine karşılık gelir (bir potansiyel) ve sıfır - diğer. Ve at darbe modu, farklı kutuplardaki darbeleri kullanılan sayıları temsil etmek için.
Kodlama teknolojisi için veri iletimi ile ilgili belirli bir sorun, dış (bilgisayarın kendisine göre) veri hatlarının uzun mesafelere uzatılabilmesi ve çeşitli gürültü ve parazitlere maruz kalmasıdır. Bu, sinyal iletiminin referans dikdörtgen darbelerinin bozulmasına ve kodlanması ve iletilmesi için yeni (güvenilir) algoritmalara neden olur.
Olarak kullanılan bilgisayar ağlarında potansiyelyani ve nabız kodlama. Ayrıca bu veri aktarım yöntemini de kullandık. modülasyon.
Modülasyonda, mevcut iletişim hattının iyi taşıdığı frekansın sinüzoidal bir sinyali kullanılarak ayrık veriler iletilir.
İlk iki dönüşüm seçeneği yüksek kaliteli hatlara uygulanır ve modülasyon, güçlü sinyal bozulmalarına sahip kanallarda kullanılır. Örneğin, modülasyon, özellikle ses için (analog bileşen) tasarlanmış ve bu nedenle dijital darbeleri iletmek için uygun olmayan analog telefon kanalları üzerinden trafik iletirken küresel ağlarda kullanılır.
İletim yöntemi, iletişim hatlarındaki iletkenlerin (yaşayan) sayısı gibi bir şeyden etkilenir. Maliyetlerini azaltmak için, kablo sayısı genellikle azalır. Bu teknoloji ile veri aktarımı paralel değil sırayla gerçekleştirilir (bir bilgisayarın içindeki iletişim hatlarında olduğu gibi).
Fiziksel kodlama yöntemleri gibi algoritmalar içerir NRZ (Sıfır Dışı Sıfır), Manchester Kodu ( Manchester), MLT-3 (Çok Seviyeli Şanzıman) ve diğerleri. Onları üzerinde durmak konusunda fazla bir şey görmüyorum, eğer ilginçse - onlar hakkında her zaman internette okuyabilirsiniz. Kısacası, ben - otmazalsya! :)
Mantıksal kodlama hakkında birkaç kelime söyleyelim. Adından da anlaşılacağı gibi, fiziksel (üzerinde üst üste binen) üstüne uygulanır ve veri aktarırken ek güvenilirlik sağlar. Ne şekilde
Örneğin: iletilen sinyalin niteliği uzun bir süre boyunca değişmezse (mantıksal sıfırların veya uzun dizilerin iletilmesi sırasında) alıcı bir sonraki bilgiyi okurken hata yapabilir. Basitçe toplam veri akışını ayrı bileşenlere ayıramaz ve sonuç olarak ilk yapıyı tamponlarına doğru şekilde monte edemez.
Mantıksal kodlama (orijinal veri dizisinin tabi tutulduğu) bitlerini karşıt değeri ile uzun bit dizilere enjekte eder veya genel olarak diğer dizilerle değiştirir. Ek olarak, genel olarak, kod çözme işlemini basitleştirmek ve ayrıca genel akışta ilave kontrol havai sinyalleri iletmek için sinyalin spektral özelliklerini geliştirmenizi sağlar.
Temel olarak, mantıksal dönüşüm için üç teknoloji kullanılır:
- bit ekleme
- gereksiz kodlama
- çabalıyorlar
Ayrıca - Ayrı ayrı durmam (kızdırmamak için) :) Umarım ana fikri yakaladınız!
Aşağıdaki ekran görüntüsünü kısaca bildireceğim:
Üzerinde farklı algoritmalar uygularken aynı sinyalin nasıl göründüğünü görebilirsiniz:
Veri aktarımı teknolojilerinin ele alınması gereken çok sayıda sorunu var. Ve bunlardan biri, bir bilgisayarın vericisinin ve diğerinin alıcısının karşılıklı senkronizasyon sorunu. İki cihaz aynı anda "doğru" şekilde üretmeye başlarsa veri akışını anlamanın zor olacağını kabul edin. Bir karmaşa başlayacak! :)
Sorun senkronizasyon. uzaktaki bilgisayarlar çözülebilir farklı şekillerde: özel saat senkronizasyon darbelerinin değişimi veya ana bilgi akışıyla ilgili olmayan servis verilerinin aktarılması yoluyla. Transferin güvenilirliğini arttırmaya yarayan standart numaralardan biri - sayma sağlama her bir bayt (bayt bloğu) ve bu değerin alıcı tarafa aktarılması.
Not: sağlama toplamı - belirli bir algoritmanın verilerini “üst üste bindirerek” hesaplanan ve iletim sırasında bütünlüklerini doğrulamak için kullanılan bir değer. Sağlama toplamları iki veri kümesini kimlikleriyle hızlı bir şekilde karşılaştırmak için kullanılabilir. Farklı verilerin farklı sağlama toplamları olacak ..
Verilerin bütünlüğünü onaylamak için bir başka teknoloji de, cihazlarla etkileşime giren servis cihazları arasındaki değişimdir. sinyal makbuzlarıalımın doğruluğunu onaylamak. Genellikle bu özellik varsayılan olarak ağ iletişim protokolünün kendisinde bulunur.
Veri aktarma teknolojileri, bilginin bir bilgisayardan diğerine - her iki yönde de aktarılmasını içerir. Bize yalnızca veri aldığımızda (örneğin müzik indirme) gözüktüğümde bile, aslında değişim iki yöne gidiyor. Basitçe, ters yönde giden ana veri akışı (bizi ilgilendiren - müzik) ve yardımcı (hizmet) var vitantsiyami başarılı (veya başarılı değil) aktarma hakkında.
Verileri her iki yönde iletip iletemeyeceklerine bağlı olarak, fiziksel kanallar birkaç türe ayrılır:
- Çift yönlü kanal - her iki yönde eşzamanlı bilgi aktarımı sağlar Dubleks iki bağımsız fiziksel ortamdan oluşabilir (bir ileten, ileten ikinci). Dubleks çalışma sağlamak için bir ortam kullanılması da mümkündür. Bu durumda, istemciler her veri akışını genel bilgi dizisinden çıkarmak için ek algoritmalar uygular.
- Yarım dubleks kanal - ayrıca her iki yönde de iletim sağlar, ancak aynı anda değil, ancak - sırayla. yani Bir süre için, veriler bir yönde ve daha sonra ters yönde aktarılır.
- Simpleks kanalı - Bilgileri yalnızca bir yönde aktarmanıza olanak tanır. Dubleks iki tek yönlü kanaldan oluşabilir.
Oh, bir sürü mektup oldu :) Bence bugün yeterli, yavaş yavaş hareket edeceğiz. Aşağıdaki makalelerde, şu an için - güle güle ve - takip eden yazılara kadar tanıdıklarımıza kesinlikle devam edeceğiz!
Sonunda tematik videoyu izleyin:
Kurumsal veri ağı Bu, şirketin tüm yapısal bölümlerini tek bir bilgi alanına birleştiren bir telekomünikasyon ağıdır.
Herhangi bir ölçekte işletme için hızlı, güvenilir ve ekonomik veri değişimi sorununu çözmek giderek daha önemli hale geliyor. Her gün kuruluş içinde iletilen bilgi miktarı artar (özellikle ofisler şehrin ve bölgelerin farklı bölgelerinde bulunuyorsa). Bunun sebebi işlem hızının yüksek olması ve İnternet gibi harici ağlarda uygulama gereksinimlerinin artmasıdır.
İşletmenin tek bir bilgi alanını oluşturmanın temeli, tüm telekomünikasyon hizmetlerine sahip güvenli bir kurumsal ağ haline gelir.
Kurumsal ağ uygulamasının çözdüğü temel görevler:
Farklı düğümlerde yer alan sistem etkileşimi (özel, belirli bir göreve uyarlanmış) uygulamaların uzak kullanıcılara erişimini sağlamak;
- ofisler arasında bilgi aktarma süresinin kısaltılması (e-posta, iş akışı sistemleri);
- Ağın ayrı bölümlerinin coğrafi olarak dağıtılmış tek bir ağa modernizasyonu ve entegrasyonu. Tek bir bilgi alanının oluşturulması;
- değiştirme mevcut bağlantılar tek bir merkezi bağlantı için telekom operatörleri ve İnternet ağları;
- sesli ve görüntülü konferans.
Şirket ağı, bir kural olarak, coğrafi olarak dağıtılmıştır, yani. ofisleri, birimleri ve birbirlerinden oldukça uzak olan diğer yapıları birleştirmek. Genellikle, kurumsal ağ düğümleri farklı şehirlerde ve bazen ülkelerde bulunur. Böyle bir ağın kurulduğu ilkeler, yerel bir ağ oluşturmak için kullanılanlardan birkaç bina bile olsa, oldukça farklıdır. Ana fark, coğrafi olarak dağılmış ağların kiralanmış iletişim hatlarını kullanmasıdır.
Yerel bir ağ yaratırken, ana maliyetler ekipman satın almaya ve kablo döşemeye düşmekte, daha sonra coğrafi olarak dağıtılmış ağlarda, en önemli maliyet unsuru kanalları kullanma kirasıdır. Bu kısıtlama esastır ve bir kurumsal ağ tasarlanırken, aktarılan veri miktarını en aza indirmek için tüm önlemler alınmalıdır. Gerisi, kurumsal ağın hangi uygulamalara ve üzerinde aktarılan bilgilerin nasıl işlendiğine ilişkin kısıtlamalar getirmemelidir. Başvurularla burada sistem olarak anlıyoruz yazılım - veritabanları, posta sistemleri, bilgi işlem kaynakları, dosya servisi - ve son kullanıcının çalıştığı araçlar.
Uzak kullanıcıları bağlamak için coğrafi olarak dağıtılmış bir ağ kurarken, en basit ve en erişilebilir seçenek bir telefon bağlantısı kullanmaktır. Mümkünse, ISDN ağları kullanılabilir. Çoğu durumda, genel veri aktarım ağları ağ düğümlerini bağlamak için kullanılır. Ancak, bağlantı kurmanın en iyi yolu kiralık hatlar kullanmaktır; bu, gerekli iletişim kanallarının sayısını azaltır ve - en azından değil - sistemin mevcut küresel ağlarla uyumluluğunu garanti altına alır.
Kurumsal ağ, oldukça karmaşık bir yapı kullanarak farklı tipler iletişim, iletişim protokolleri ve kaynakları bağlama yolları.
Tüm veri ağı ekipmanı iki büyük sınıfa ayrılabilir - uç ağlara bağlanmak için kullanılan çevre birimler ve temel ağ işlevlerini (devre değiştirme, yönlendirme, vb.) Uygulayan omurga veya referans. Ana gereksinimlerin genellikle güvenilirlik, performans, liman sayısı ve daha fazla genişletilebilirlik açısından ana ekipmana yerleştirildiği belirtilmelidir. Çevresel donanım, herhangi bir kurumsal ağın gerekli bir bileşenidir. Omurga düğümlerinin işlevleri, kaynakların bağlı olduğu global veri ağını devralabilir. Kural olarak, şirket ağındaki ana hat düğümleri yalnızca kiralanan iletişim kanallarının kullanıldığı veya kendi erişim noktalarının oluşturulduğu durumlarda görünür.
Şirket ağlarının çevre birimleri, homojen LAN'ları (genellikle IP veya IPX) global veri ağları üzerinden birbirine bağlamaya yarayan yönlendiricilerdir (yönlendiriciler). Yönlendiriciler hem bağımsız cihazlar olarak uygulanabilir hem de yazılımla bilgisayarlara ve özel iletişim adaptörlerine dayalı.
Kurumsal veri aktarım ağı, şehirlerarası çevirmeli hatlar aracılığıyla düzenli olarak ana ofise iletilen, dağınık bilgi toplama ve işleme sağlayan coğrafi olarak dağıtılmış şube ağına sahip bir şirket için kurulabilir. Tüm şirket çalışanlarının kullandığı telefon bağlantısı Şirket içinde kendi aralarında ve dış kuruluşların temsilcileri ile. Kurumsal bir ağ oluşturmak, şirketin şubeleri arasındaki telefon iletişim maliyetini azaltacaktır. Departmanlar arasındaki telefon görüşmeleri (toplanan verilerin iletilmesi, veri tabanı güncellemeleri, uzun mesafeli telefon görüşmeleri) kurumsal veri ağı kanalları üzerinden iletilecek ve uzun mesafeli görüşmelere yol açmayacaktır. Ayrıca KSPD, veritabanını gerçek zamanlı olarak güncellemenizi, şirket içi yazışmalarınızı gizli tutmanızı, acil ve önemli bilgileri gecikmeden aktarmanızı sağlar.
Bilgisayar ağlarında veri aktarımı
BALTIK DEVLET TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
Bölüm H10
soyut
"Bilgisayar ağında veri iletimi"
Bitti: öğrenci c. P-132
Davletshin A.K.
Öğretmen: S.M. Morozov
St. Petersburg
Giriş ……………………………………………………………………………………………….… 2
Geçmişle ilgili biraz ………………………………………………………………………………… ..… .3
İnternet teknolojisinin temelleri …………………………………………………………………………… ..5
TCP / IP protokolü ailesi …………………………………………………………………….… 8
Ağda adresleme ……………………………………………………………………………………………………… 11
... ve gelecek hakkında ...............................................
Referanslar ……………………………………………………………………………… ..14
Giriş.
Veri ağlarının ortaya çıkması ve gelişmesi sayesinde, insanlar arasında yeni ve oldukça etkili bir etkileşim yolu ortaya çıkmıştır. Ağlar başlangıçta öncelikle bilimsel araştırma için kullanılmış, ancak daha sonra tam anlamıyla insan faaliyetinin tüm alanlarına girmeye başlamışlardı. Aynı zamanda, çoğu ağ birbirinden tamamen bağımsız olarak var olmuş ve belirli kullanıcı grupları için belirli problemleri çözmüştür. Bu görevler doğrultusunda, belli ağ teknolojileri ve donanımları seçildi. Aynı teçhizattan evrensel bir küresel ölçekte fiziksel ağ oluşturmak imkansızdır, çünkü böyle bir ağ tüm potansiyel kullanıcılarının ihtiyaçlarını karşılayamazdı. Birinin bina içindeki makineleri bağlamak için yüksek hızlı bir ağa, diğerinin de yüzlerce kilometre mesafeyle ayrılmış bilgisayarlar arasında güvenilir iletişim kurması gerekiyor. Ardından, pek çok fiziksel ağı tek bir küresel ağda bir araya getirme fikri ortaya çıktı, hem fiziksel düzeydeki bağlantılar hem de yeni özel “anlaşmalar” ya da protokollerin kullanılması. Bu teknoloji denir internethangi ağa ve nasıl bağlandıklarına bakılmaksızın bilgisayarların birbirleriyle "iletişim kurmasına" izin vermek zorunda kaldılar.
İnternet fikrinin önemini fark ederek, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki birkaç devlet kuruluşu uygulaması üzerinde çalışmaya başladı. Bu konuda en büyük başarı, TCP / IP protokol yığınını oluşturan Savunma Gelişmiş Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA) tarafından gerçekleştirildi. 60'ların sonunda ortaya çıktı. Birçok büyük araştırma kuruluşunun ağlarını entegre etmeye yönelik bir proje olarak, günümüzde TCP / IP, en popüler ağ protokollerinden biri ve küresel ağ bağlantılarının uygulanması için fiili standart haline gelmiştir. İnternet, TCP / IP protokol yığınını kullanarak dünya çapında birbirleriyle iletişim kuran yaklaşık 10 milyon bilgisayarı bir araya getiren internet teknolojisinin uygulamalarından biridir.
TCP / IP protokol serisi, farklı satıcılardan gelen iletişim sistemlerinde kullanılan protokollerin aksine, bu protokol yığınının tüm özelliklerinin ve uygulamalarının birçoğunun halka açık (ücretsiz veya sembolik bir fiyat için sağlandığı) anlamında açık bir sistemin canlı bir örneğidir. Bu, herhangi bir geliştiricinin İnternet üzerinden etkileşim için gerekli yazılımlarını oluşturmasını sağlar. TCP / IP, global ve yerel ağlar için aynı fırsatları sağlayan ölçeklenebilirliği ile dikkat çekiyor.
Geçmişle ilgili biraz ...
İnternetin yaratılmasına yönelik çalışmalar DARPA'da 70'li yılların ortalarında başlatıldı. Ve 1977-1979'da. TCP / IP mimarisi ve protokolleri modern bir görünüm kazanmıştır. Bu zamana kadar DARPA, paket anahtarlamalı ağların araştırılması ve geliştirilmesinde liderlerden biri olmuştu ve bu alanda ARPANET ağında birçok yeni fikir hayata geçirmişti. Kablosuz radyo ağları ve uydu iletişim kanalları da dahil olmak üzere çeşitli ağ teknolojilerinin hızlı gelişimi, ara bağlantı problemlerinin araştırılması ve ARPANET'te internet ilkelerinin uygulanması konusunda DARPA aktivitesini teşvik etmiştir.
DARPA faaliyetlerinin bu yönündeki sırlarını yapmadı, bu nedenle, çeşitli bilimsel gruplar, özellikle ARPANET'te paket değiştirme ilkelerini kullanma deneyimi olan araştırmacılar olmak üzere, küresel ağ teknolojisinin geliştirilmesine büyük ilgi gösterdi. DARPA, bilim adamlarının yeni fikir alışverişinde bulundukları ve deney sonuçlarını tartıştıkları bir dizi gayrı resmi toplantı başlattı. 1979'a kadar, bu önemli güçler, protokollerin geliştirilmesini ve İnternet mimarisini koordine etmek ve yönlendirmek için gayrı resmi bir komite kurmaya karar verilmesine karar verilen TCP / IP oluşturma çalışmasına dahil oldu. İnternet Kontrol ve Yapılandırma Kurulu (ICCB) olarak adlandırılan bu grup, yeniden düzenlendiği 1983 yılına kadar düzenli olarak çalıştı ve çalıştı.
80'lerin başında - gerçek internetin doğuşu. Bu yıllar boyunca, DARPA araştırma ağlarına bağlı makinelerin TCP / IP yığınının kullanımına aktarılmasını başlattı. ARPANET, İnternet'in bel kemiği oldu ve TCP / IP ile birçok deneyde aktif olarak kullanıldı. İnternet teknolojisine son geçiş Ocak 1983'te gerçekleşti. Aynı zamanda, ARPANET ağı iki bağımsız bölüme ayrıldı. Bunlardan biri araştırma amaçlı yapıldı ve ARPANET adı geride kaldı; ikincisi, biraz daha büyük bir ağ olan MILNET, askeri haberleşmeden sorumlu olacaktı.
Üniversite çevrelerinde yeni protokollerin benimsenmesini ve kullanılmasını teşvik etmek için, DARPA, TCP / IP uygulamasını uygun bir fiyatla sundu. Şu anda, bilgisayar bilimleri bölümlerinin çoğu, pc Üniversitesi'ndeki Unix'in Berkeley Yazılım Dağıtım versiyonunu (Berkeley Unix veya BSD Unix) kullandı. California'dan Berkeley'ye. Unix ile birlikte kullanmak için TCP / IP protokollerini uygulamak için Berktét Üniversitesi'ndeki Bolt Beranek ve Newman'a (BBN) fon sağladı ve bu protokolleri popüler işletim sistemi versiyonuna entegre etmek için DARPA üniversitelerin bilgisayar fakültelerinin% 90'ından fazlasını başardı. Yeni bir ağ teknolojisi uyarlandı. BSD sürümü, TCP / IP protokol yığınının uygulamaları için fiili standart haline geldi. Sadece temel internet protokollerinden daha fazlasını sağladığı için büyük ölçüde popülerlik kazanmıştır. Standart TCP / IP uygulamalarına ek olarak, BSD tek başına bir makinede kullanılan Unix servislerine benzer bir dizi ağ yardımcı programı sağlar. Bu yardımcı programların temel avantajı, standart Unix araçlarına benzer olmalarıdır. Artık TCP / IP protokol yığını desteği, Microsoft, Novell ve Apple dahil olmak üzere birçok şirket tarafından işletim sistemlerine yerleştiriliyor. Çok sayıda bağımsız satıcı, etkileşimli uygulamalar, bilgi güvenliği, sesli posta ve işbirliği araçları için destek ekleyerek, TCP / IP özelliklerini geliştiren ürünler üzerinde çalışıyor.
Fakat son on yılın başlangıcına geri dönelim. Ağ iletişimi araştırmanın kritik bir parçası haline geliyor. Bu gerçeği idrak ederek, Ulusal Bilim Vakfı, TCP / IP yığınını maksimum sayıda araştırma kuruluşu için kullanılabilir kılmak amacıyla İnternet'in genişletilmesinde aktif rol aldı. 1985’ten bu yana NSF, süper bilgisayar merkezlerinin altı çevresinde bir ağ oluşturma programı uygulamaktadır. 1986'da, bütün bu merkezleri birleştiren ve onları ARPANET'e bağlayan NSFNET omurga ağı kuruldu.
90'lı yılların başında. İnternet zaten ABD ve Avrupa'da yüzlerce bireysel ağı birleştirdi. Araştırma enstitüleri ve üniversitelere ek olarak, bilgisayar şirketleri ve petrol, otomotiv ve elektronik endüstrilerindeki büyük şirketler ile telefon şirketleri de dünya ağına bağlanmaya başladı. Ayrıca, çoğu kuruluş TCP / IP kullanarak büyük bir İnternetin bileşeni olmayan kurumsal ağlarını oluşturmak için kullandı. Günümüzde, İnternet kelimenin tam anlamıyla insan yaşamının tüm alanlarına giriyor ve şimdi küresel ağın dünya görüşü ve dünya görüşü üzerindeki etkisinden ciddi olarak bahsediyorlar.
İnternet teknolojisinin temelleri.
Böylece, internet teknolojisinin yaratıcıları iki temel düşünceden geldi:
tüm kullanıcıların ihtiyaçlarını karşılayacak tek bir fiziksel ağ oluşturmak mümkün değildir;
kullanıcılar birbirleriyle bağlantı kurmak için evrensel bir yola ihtiyaç duyarlar.
Her fiziksel ağ içinde, kendisine bağlı bilgisayarlar bir veya başka bir teknoloji kullanır (Ethernet, Token Ring, FDDI, ISDN, noktadan noktaya bağlantı ve yakın zamanda ATM ağı ve hatta kablosuz teknolojiler bu listeye eklenmiştir). Bu fiziksel ağlara bağlı iletişim mekanizmaları ile çeşitli fiziksel ağların birbirleriyle bağlantılarını sağlayan uygulama sistemleri arasında yeni bir yazılım kuruluyor. Aynı zamanda, bu bağlantının detayları kullanıcılardan “gizlenir” ve büyük bir fiziksel ağda sanki çalışma fırsatı verilir. Bu tek bir fiziksel ağ setine bağlanma yöntemini ve internet adını aldı. İnternetteki iki veya daha fazla ağı bağlamak için yönlendiriciler (yönlendiriciler) kullanılır - ağları birbirine fiziksel olarak bağlayan ve paketleri bir ağdan diğerine aktarmak için özel yazılım kullanan bilgisayarlar.
İnternet teknolojisi belirli bir ara bağlantı topolojisi getirmemektedir. İnternete yeni bir ağ eklemek, onu bazı merkezi anahtarlama noktalarına bağlamayı veya internete zaten giren tüm ağlarla doğrudan fiziksel bağlantılar kurmayı gerektirmez. Yönlendirici, İnternetin topolojisini bağladığı fiziksel ağların dışında "bilir" ve hedef ağ adresine dayanarak paketi bir yol boyunca ya da bir başkasına iletir. İnternette, kendisine bağlı bilgisayarların evrensel tanımlayıcıları (adresleri) kullanılır, bu nedenle herhangi iki makinenin birbirleriyle etkileşim kurma şansı vardır. İnternet, kullanıcı arayüzünün fiziksel ağdan bağımsızlık ilkesini de uygulamalıdır; yani, tüm fiziksel ağ teknolojileri için aynı olan bağlantıları kurmak ve veri aktarmak için birçok yol olmalıdır.
İnternetin temel prensibi, kendisine bağlı tüm fiziksel ağların denkliğidir: herhangi bir iletişim sistemi, fiziksel parametreleri, aktarılan veri paketlerinin boyutu ve coğrafi ölçeğinden bağımsız olarak, internetin bir bileşeni olarak kabul edilir.
İnternet ağının iç yapısı - fiziksel ağlar yönlendiriciler kullanılarak bağlanır.
TCP / IP protokol ailesi, önceki bölümde tartışılan prensipleri uygulayan ve 4 iletişim seviyesi protokolünü içeren evrensel bir ağ kurmanıza izin verir.
Dört düzey TCP / IP protokol yığını.
Ağ arayüzü katmanı Bilgisayarın bağlı olduğu İnternet bileşeni olan belirli bir fiziksel ağda ağ bağlantısı kurmaktan sorumludur. Bu seviyede, işletim sisteminde aygıt sürücüsü ve ilgili ağ kartı bilgisayar.
Ağ katmanı - TCP / IP'nin temeli. Bu düzeyde, ara bağlantı ilkesinin, özellikle de İnternet üzerinden paket yönlendirmenin uygulanması. Ağ düzeyinde, protokol sistemden sisteme güvenilir olmayan bir paket teslimat hizmeti uygular. Bu, paketlerin teslimatı için gerekli her şeyin gerçekleştirileceği anlamına gelir, ancak bu teslimat garanti edilmez. Paketler kaybolabilir, yanlış sırada iletilebilir, çoğaltılamaz vb. Bağlantısız bir servis, paketleri birbirinden bağımsız olarak işler. Ancak asıl mesele şu ki, bu seviyenin, paketi ara bağlantıdan geçirme kararının alınmasıdır.
Güvenilir veri transferi, bir sonraki seviyeyi uygular taşımaiki ana protokol olan TCP ve UDP, gönderen makine ile hedef makine arasında iletişim kurar.
nihayet, uygulama katmanı Bunlar, alt katman protokollerini temel alan istemci-sunucu uygulamalarıdır. Diğer üç seviyenin protokollerinin aksine, uygulama katmanı protokolleri, belirli bir uygulamanın ayrıntılarıyla ilgilenir ve ağ üzerinden veri aktarma yöntemleriyle “ilgilenmez”. Hemen hemen her uygulamada mevcut olan temel TCP / IP uygulamaları arasında Telnet terminali emülasyon protokolü, FTP dosya aktarım protokolü, SMTP e-posta protokolü, SNMP ağ kontrol protokolü, World Wide Web sisteminde kullanılan HTTR köprü metni aktarım protokolü vb.
Şekil 3, iki ağın TCP / IP'nin "bakış açısından" nasıl bağlandığını göstermektedir. IP protokol yazılımı, paketleri bir Ethernet ağından bir token ring ağına aktarmak için bir yönlendirici kullanır. Üst düzey protokoller, uygulama ve taşıma, ana bilgisayarlar, istemci ve uygulama sunucusu arasında bağlantı kurarken, IP hedef ve 
ara sistemler
Bir yönlendirici tarafından "TCP / IP" olarak bağlanan iki ağ.
İnternette, fiziksel bağlantıların detayları uygulamalardan gizlendiğinden, uygulama katmanı Ethernet üzerinde çalışan uygulama istemcisini kesinlikle umursamıyor ve sunucu Token Ring ağına bağlı. Uç sistemler arasında birkaç düzine yönlendirici ve çeşitli türde birçok ara fiziksel ağ olabilir, ancak uygulama bu kümelenmeyi tek bir fiziksel ağ olarak algılayacaktır. Bu internet teknolojisinin ana gücünü ve çekiciliğini belirler.
TCP / IP protokolü ailesi.
Söz konusu protokol yığınının TCP / IP olmasına rağmen, TCP ve IP protokollerinin kendileri en önemli olanıdır, ancak bu ailenin temsilcileri değildir. Her iletişim seviyesi birkaç protokol tarafından sağlanır. Onları daha ayrıntılı olarak düşünün.
TCP ve UDP - en üst düzey uygulamalar için uç sistemler arasında veri akışını düzenleyen taşıma katmanı protokolleri. Bu protokoller birbirinden önemli ölçüde farklıdır.
TCP (İletim Kontrol Protokolü) İki ana bilgisayar arasında güvenilir veri aktarımı sağlar. İstemciye ve uygulama sunucusuna kendi aralarında mantıksal bir bağlantı kurma ve sonra aralarında doğrudan fiziksel bir bağlantı varmış gibi büyük miktarda veri aktarımı için kullanma olanağı sağlar. Protokol, veri akışının bölünmesine, veri paketlerinin alındığının kabul edilmesine, zaman aşımlarının ayarlanmasına (bilgi alındığının doğrulanmasına izin verir), veri kaybı durumunda yeniden iletimin organize edilmesine izin verir. Bu aktarım protokolü garantili bilgi aktarımı sağladığından, onu kullanan uygulamalar böyle bir aktarımın tüm ayrıntılarını göz ardı edebilir.
protokol UDP (Kullanıcı Datagram Protokolü) ağ katmanı protokolleri gibi, mantıksal bir bağlantı kurmadan güvenilmez veri iletimi sağlayan, ancak IP'den farklı olarak, ana bilgisayarlardaki uygulama sistemleri için daha basit bir aktarım hizmeti uygular. Basitçe bir makineden diğerine veri paketleri, datagramlar (datagramlar) gönderir, ancak teslimatı için herhangi bir garanti vermez. Tüm güvenilir aktarım işlevleri, UDP kullanan bir uygulama sistemine dahil edilmelidir. UDP'nin TCP'ye göre bazı avantajları vardır. Mantık bağlantılarının tamamlanması zaman alır ve bilgisayardaki bağlantı durumu bilgilerini korumak için ek sistem kaynakları gerektirir. UDP, sistem kaynaklarını yalnızca veri gönderip alırken alır. Bu nedenle, eğer dağıtılmış bir sistem bir müşteri ile bir sunucu arasında sürekli veri alışverişi gerçekleştirirse, TCP taşıma katmanını kullanarak iletişim yapmak daha verimli olacaktır. Ana bilgisayarlar arasındaki iletişim nadirse, UDP protokolünü kullanmak tercih edilir.
Neden TCP ve UDP olmak üzere iki ulaştırma protokolü var, onlardan biri değil? Gerçek şu ki, başvuru süreçlerine farklı hizmetler sağlıyorlar. Çoğu uygulama bunlardan sadece birini kullanır. Programcı, gereksinimlerine en uygun protokolü seçer. Güvenilir teslimat gerekiyorsa, TCP en iyisi olabilir, datagramlara ihtiyaç duyulursa UDP daha iyi olabilir. Uzun ve güvenilir olmayan bir veri aktarım kanalı üzerinden etkin bir şekilde dağıtım yapmanız gerekiyorsa, TCP protokolü daha iyi olabilir, ancak kısa bağlantılara sahip hızlı ağlarda etkinliğe ihtiyacınız varsa, UDP protokolü en iyisi olabilir.
TCP kullanan iyi bilinen dağıtılmış uygulamalar arasında Telnet, FTP ve SMTP vardır. UDP protokolü özellikle SNMP ağ yönetim protokolü tarafından kullanılır. Uygulama protokolleri belirli uygulama görevlerine odaklanmıştır. Hem uygulama süreçleri arasında belirli bir etkileşim tipi örgütleme prosedürlerini hem de böyle bir etkileşimde bilgi sunma biçimini tanımlarlar.
protokol TELNET Sunum makinesinin tüm uzak terminalleri ASCII kodunda çalışan hat tipinin standart "ağ sanal terminalleri" olarak görmesine izin verir ve ayrıca daha karmaşık fonksiyonları (örneğin, yerel veya uzaktan yankı kontrolü, sayfa modu, ekran yüksekliği ve genişliği vb.) koordine etme yeteneği sağlar. e.) TELNET, TCP protokolüne dayanmaktadır. Uygulama düzeyinde, TELNET'in üstündeki gerçek bir terminal için (kullanıcı tarafında) bir destek programı veya terminalden erişilen bir tartışma makinesinde bir uygulama süreci vardır. TELNET ile çalışmak telefon numarasını çevirmek gibidir. Kullanıcı klavyede gibi bir şey yazıyor
ve ekranda araba delta girmek için bir davetiye alır. TELNET protokolü uzun süredir var. İyi test edilmiş ve yaygın olarak dağıtılmıştır. Çeşitli işletim sistemleri için birçok uygulama oluşturuldu.
protokol FTP (Dosya Aktarım Protokolü) Ayrıca TELNET olarak yaygın şekilde dağıtılmaktadır. TCP / IP ailesindeki en eski protokollerden biridir. TELNET gibi TCP taşıma hizmetleri de kullanır. Farklı işletim sistemleri için birbiriyle iyi etkileşime giren birçok uygulama vardır. Bir FTP kullanıcısı uzak bir makinenin dizinini görmesine, bir dizinden diğerine geçmesine ve ayrıca bir veya daha fazla dosyayı kopyalamasına izin veren birkaç komut çalıştırabilir.
protokol SMTP (Basit Posta Aktarım Protokolü) keyfi internet düğümleri arasında mesajlaşmayı (e-posta) destekler. Ara posta depolama ve teslimat güvenilirliği mekanizmalarıyla SMTP, çeşitli ulaşım hizmetlerinin kullanılmasına izin verir. TCP / IP protokol ailesini kullanmayan ağlarda bile çalışabilir. SMTP protokolü hem mesajların bir alıcının adresine gruplandırılmasını hem de mesajın birkaç kopyasının farklı adreslere aktarılmasını sağlar.
Ağ dosya sistemi NFS (Ağ Dosya Sistemi) ilk Sun Microsystems Inc tarafından geliştirilmiştir. NFS, UDP aktarma hizmetlerini kullanır ve UNIX tabanlı birkaç makinenin dosya sistemlerini tek bir üniteye monte etmenize olanak sağlar. Disksiz iş istasyonları, dosya sunucusu disklerine, kendi yerel diskleriymiş gibi erişir. NFS, ağ yükünü önemli ölçüde artırır. Ağ yavaş bağlantılar kullanıyorsa, NFS'den çok az fayda vardır. Ancak, ağ bant genişliği NFS'nin normal çalışmasına izin veriyorsa, kullanıcılar büyük avantajlar elde eder. Sunucu ve NFS istemcisi işletim sistemi çekirdeğinde uygulandığından, ağ dışı tüm normal programlar, yerel dosyalar gibi, takılı NFS disklerinde bulunan uzak dosyalarla çalışabilir.
protokol SNMP (Basit Ağ Yönetimi Protokolü) UDP temelinde çalışır ve ağ kontrol istasyonları tarafından kullanılması amaçlanmıştır. Kontrol istasyonlarının internetin durumu hakkında bilgi toplamasına izin verir. Protokol verinin formatını belirler, bunların işlenmesi ve yorumlanması kontrol istasyonlarının veya ağ yöneticisinin takdirine bırakılmıştır.
TCP ve UDP uygulamaları 16-bit port numaralarıyla tanımlar. Uygulama sunucuları genellikle önceden tanımlanmış bağlantı noktası numaralarına sahiptir. Örneğin, bir FTP sunucusunu destekleyen her TCP / IP uygulamasında, bu dosya aktarım protokolü sunucusu için 21 numaralı TCP bağlantı noktasını alır.Her Telnet sunucusunun 23 numaralı TCP bağlantı noktası vardır ve Önemsiz Dosya Aktarım Protokolü (TFTP) sunucusu UDP'ye sahiptir. bağlantı noktası 69. Herhangi bir TCP / IP uygulaması tarafından desteklenebilecek hizmetler, 1 ila 1023 aralığında bağlantı noktası numaralarına atanır. Bağlantı noktası numaralarının atanması, İnternet Atanmış Numaralar Kurumu (IANA) tarafından yönetilir. Bir uygulama müşterisi genellikle kullandığı taşıma katmanı için port numarasına “ilgi duymaz”. Yalnızca bu sayının bu ev sahibine özgü olmasını sağlaması gerekiyor. Genel olarak, istemciler tam olarak onlarla çalışan kullanıcı uygun bir sunucuya ihtiyaç duyduğu sürece var olduğundan, uygulama istemcilerinin bağlantı noktası numaralarına kısa vadeli (yani kısa süreli) denir. (Buna karşın sunucular, üzerinde çalıştıkları ana bilgisayar açıkken her zaman çalışır durumdadır.) Çoğu TCP / IP uygulamasında, kısa süreli bağlantı noktası numaraları 1024 ila 5000 arasında tahsis edilir.
İnternet Protokolü (IP) - Ağ katmanının temel protokolü, ara bağlantıya izin vermek. Her iki taşıma protokolü tarafından da kullanılır. IP, Internet'teki temel veri aktarım birimini, IP datagramını tanımlar ve TCP / IP ağından geçen tüm bilgilerin tam biçimini gösterir. IP yazılımı, yönlendirme işlevlerini fiziksel ağların ağı üzerinden veri yolunu seçerek gerçekleştirir. Rotayı belirlemek için özel tablolar desteklenir; Seçim, hedef bilgisayarın bağlı olduğu ağın adresini temel alır. IP protokolü, doğru sırada güvenilir teslimatı garanti etmeden her veri paketi için rotayı ayrı ayrı belirler. Verilerin doğrudan iletimin temel fiziksel katmanına eşlenmesini ayarlar ve böylece yüksek verimli paket teslimatı gerçekleştirir.
IP'ye ek olarak, ağ düzeyinde ICMP ve IGMP de kullanılır. ICMP (İnternet Kontrol Mesajı Protokolü) Başka bir ana bilgisayar veya yönlendiricideki hata mesajlarını ve diğer önemli bilgileri ağ katmanıyla paylaşmaktan sorumludur. IGMP (İnternet Grubu Yönetimi Protokolü) IP datagramlarını bir ağdaki birden fazla ana bilgisayara göndermek için kullanılır.
En düşük seviyede, ağ arayüzü, özel adres çözünürlüğü protokolleri kullanılır. ARP (Adres Çözünürlük Protokolü) ve RARP (Ters Adres Çözünürlük Protokolü). Bu protokoller, ağ katmanı adreslerini fiziksel ağ adreslerine dönüştürmek için yalnızca belirli fiziksel ağ türlerine (Ethernet ve Token Ring) uygulanır ve bunun tersi de geçerlidir.
Ağda adresleme.
Herhangi bir ana bilgisayarın başka bir ana bilgisayarla iletişim kurmasını sağlarsa, bir iletişim sistemi evrensel olarak kabul edilir. Bu tür bir evrensellik elde etmek için, dağıtılmış bir sistemdeki bilgisayarları tanımlamak için onlara erişmek için global bir yöntem tanımlamak gerekir. TCP / IP'de fiziksel ağlarda adreslemeye benzer bir tanımlama şeması seçilmiştir. Her ağ arayüzüne, İnternet üzerindeki bu arayüzle tüm iletişimler için kullanılan benzersiz bir 32 bit adres (IP adresi) atanmıştır. Bilgisayarın IP adresi belli bir yapıya sahiptir. Bilgisayarın bağlı olduğu ağ tanımlayıcısını ve bilgisayarın benzersiz tanımlayıcısını ayarlar. Şekil 4, farklı internet adres sınıflarını göstermektedir.
IP Adresleri Sınıfları
32-bit IP adresleri için, adresin dört baytının her birinin bir ondalık sayı ile yazıldığı bir ondalık gösterim benimsenmiştir. Örneğin, C sınıfı adresler 192.0.0.0 ile 223.255.255.255 arasındaki bir aralığı kapsar. Farklı sınıfların adreslerinin yapısı, kullanımlarını oldukça açık bir hale getirir. Ağ tanıtıcısı için 21 bit ve ana bilgisayar tanıtıcısı için yalnızca 8 bit atanan C Sınıfı adresler, 255 makineyi birleştiren küçük kuruluşların yerel alan ağı bilgisayarlarına atanır. Daha büyük kuruluşlar, 64 bine kadar iş istasyonu içeren 256 ağa hizmet edebilecek B sınıfı adresleri alabilir. Son olarak, A sınıfı adresler, örneğin Arpanet'deki sınırlı sayıda çok büyük ölçekli global ağa bağlı bilgisayarlara atanır.
Tek bir ana bilgisayar (tek noktaya yayın) için tasarlanan adreslere ek olarak, yayın (yayın) ve çok noktaya yayın (çok noktaya yayın) adresleri de vardır. Yayın adresleri, ağdaki tüm ana bilgisayarlara erişmenizi sağlar. Onlarda, ana bilgisayar tanımlayıcı alanı yalnızca birimlerden oluşur. IP adresleme mekanizması, yayınlama yeteneği sağlar, ancak belirli bir fiziksel ağın özelliklerine bağlı olduğundan, bunu garanti etmez. Örneğin, Ethernet'te yayın, normal veri aktarımıyla aynı verimlilikte yapılabilir, ancak bu aktarımı hiç desteklemeyen veya bunun için sınırlı yeteneklere sahip ağlar vardır.
Grup adresleri (D sınıfı adresleri) belirli bir çok noktaya yayın alıcısına mesaj göndermek için kullanılır (çok noktaya yayın). Bu özellik, örneğin çevrimiçi konferanslar uygulamak, bir grup alıcıya posta veya haber göndermek için birçok uygulama için gereklidir. Çok noktaya yayını desteklemek için, ana bilgisayarlar ve yönlendiriciler, fiziksel bir ağdaki tüm sistemlerin hangi ana bilgisayarların hangi gruba ait olduğu hakkında bilgi sağlayan IGMP'yi kullanır.
Her ağ arabirimine, özel bir kuruluş olan Internet Ağı Bilgi Merkezi (InterNIC) tarafından, genel İnternet'e entegre ağlara adres tahsis etmekten sorumlu olan benzersiz bir IP adresi atanır. Ana bilgisayar tanımlayıcılarını atamak, InterNIC'in yetkisi dahilinde değildir ve sistem yöneticisi tarafından yönetilir. 1 Nisan 1993'ten önce (InterNIC oluşturma tarihi), İnternet kayıt hizmetleri (IP adreslerinin ve DNS etki alanı adlarının atanması) Ağ Bilgi Merkezi (NIC) tarafından gerçekleştirildi. Şu anda, NIC yalnızca DDN ağı (Savunma Veri Ağı) için istekler gerçekleştirmektedir. Diğer tüm İnternet kullanıcılarına InterNIC kayıt servisi tarafından sunulmaktadır.
İnternetin hızlı büyümesi nedeniyle, mevcut İnternet Protokolü sürümü IPv4'ün 32-bit adresleme şeması, artık World Wide Web'in gereksinimlerini karşılamıyor. Taslağı 1991 yılında halka arz edilen yeni versiyon IPv6 bu problemleri çözmeyi amaçlıyor. IPv6 128 bit IP adres formatı sağlayacak ve otomatik adres atamasını destekleyecektir.
TCP / IP, kullanıcılara ana bilgisayarların adresleriyle değil, elbette insan algılaması için çok daha uygun olan adları ile çalışma fırsatı verir. Dağıtılmış bir DNS (Etki Alanı Adı Sistemi) veritabanı, IP adreslerini ana bilgisayar adlarıyla eşleştirir. Herhangi bir uygulama, bir IP adresini uygun ana bilgisayar adına dönüştürmek için standart bir kütüphane işlevini çağırabilir veya bunun tersi de olabilir. Bu veritabanı dağıtılmıştır çünkü internetteki hiçbir nesne isimlerle ilgili tüm bilgilere sahip değildir. Her nesne (örneğin, bir üniversite fakültesi, bir şirket veya bir şirketin bölümü) veritabanını korur ve ağdaki diğer sistemler (müşteriler) tarafından erişilebilen bir sunucu programına sahiptir. DNS, bu istemcilerin ve sunucuların etkileşime girdiği protokolü sağlar.
... ve gelecek hakkında
Açıklık, ölçeklenebilirlik, çok yönlülük ve kullanım kolaylığı TCP / IP'nin tartışılmaz avantajlarıdır, ancak bu protokol ailesinin de dezavantajları vardır. Bu cazip erişim basitliği, küresel ağ giderek e-ticaret için kullanıldığında, özellikle akut hale gelen, bilgi güvenliği konusunda en ciddi problem olan İnternete dönüşüyor. Paketlerin düzensiz iletilmesi ve ilerlemelerinin rotasını izleyememek de, aynı zamanda multimedya verilerinin gerçek zamanlı olarak iletilmesi gibi modern iletişim yeteneklerinde gerekli olanların gerçekleşmesini engellediğinden de önemli sorunlardır. Son olarak, daha önce de belirtildiği gibi, halihazırdaki IP sürümünün sağladığı adres alanı, özellikle yetersiz kullanımıyla bağlantılı olarak, devasa ve sürekli büyüyen bir ağın ihtiyaçlarını büyük zorluklarla karşılamayı mümkün kılmaktadır.
