3.2. Региональные сети

3.2.1. Оборудование для создания региональных сетей

Региональные сети (Wide Area Network, WAN) — это локальные сети, объединенные телекоммуникациями.

Однако построение региональной сети не сводится к прокладке кабеля или телефонной линии между парой локальных сетей. На самом деле, объединение сетей усложняет «уравнение» сети, вводя в него новые «переменные» — комплекты аппаратуры и стандарты. К счастью, основных элементов немного и их несложно понять (во всяком случае, теоретически). Для создания региональных сетей необходимы:

• разнообразное коммутационное сетевое оборудование, объединяющие разные сети или сегменты одной сети;

• каналы связи — магистрали, повышающие скорость передачи и эффективность взаимодействия.

Как ни радует глаз идеализированная картина локальных и региональных сетей, без труда, как в детском конструкторе, соединяющих персональные компьютеры и серверы для гармоничного обмена информацией, такие видения не всегда отражают реалии жизни. Сетям, как минимум, свойственно «расползаться» за пределы исходного набора узлов, а часто приходится соединять различные сегменты для обеспечения совместной работы нескольких групп. Кроме того, многие сети (особенно крупные, которые росли годами), представляют собой смесь разных платформ (как собственно компьютеров, так и операционных систем): ПК с MS DOS или Microsoft Windows, Macintosh и т. п. В таких сетях нередко огромное разнообразие протоколов и, кроме того, они часто объединяют персональные компьютеры с миникомпьютерами и мэйнфреймами, использующими особое ПО и занимающими особое место в мире сетей.

Соединение столь разнообразных сетей требует разнообразной аппаратуры для передачи информации между разными локальными сетями или их сегментами. Эти устройства можно выстроить по степени сложности выполняемых ими функций и объединяемых ими сред в такой ряд: повторители, мосты, маршрутизаторы, мосты-маршрутизаторы и шлюзы. Каждое из этих устройств решает свою задачу, работая на все более высоком уровне модели OSI:

повторитель — на физическом уровне,

мосты — на канальном,

маршрутизаторы и мосты-маршрутизаторы — на сетевом.

шлюзы же обычно занимают самый верхний, прикладной уровень.

Повторители — простейшие и самые дешевые средства расширения LAN. Их главная функция — усиливать и ретранслировать сигнал, чтобы тот распространялся как можно дальше. Кроме того, повторитель служит посредником для передачи сигнала между кабельными сегментами разных типов — например, между коаксиальным и волоконно-оптическим. Эти функции могут выполняться вместе или по отдельности.

Любой сигнал в стандартном сетевом кабеле, будь то коаксиальный кабель или витая пара, можно передать лишь на определенное расстояние, скажем, на 100 м, после чего он начинает ослабевать. «Подбадривая» эти уставшие сообщения перед ретрансляцией, повторители способны расширить зону действия сети за счет подключения отдельных сегментов кабеля или такой же, но отдельной, сети (что, кстати, гораздо практичнее). В результате создается более крупная локальная сеть. Повторители полезны для расширения зоны действия сети, но плохо приспособлены к сетям с плотным трафиком. Кроме того, они совершенно не годятся для соединения сегментов сетей, основанных на разных топологиях или методах доступа (например, Token Ring и CSMA/CD).

Мосты, как и повторители, пересылают данные от одной сети (или сегмента сети) к другой, но они гораздо «умнее». Там, где повторитель лишь ретранслирует сообщение, мост действует более избирательно, передавая только те сообщения, которые адресованы узлам другой сети. Благодаря этому мосты помогают управлять трафиком, отделяя «местный» трафик от «дальнего».

Чтобы выполнить свои функции, мост отслеживает весь трафик в соединяемых им сетях и проверяет адреса отправителя и получателя всех пакетов. Если оба адреса принадлежат одной сети, мост не вмешивается в доставку пакета; если же разным — передает пакет сети назначения. Если мосту неизвестен адрес назначения, он передает пакет всем подключенным сетям кроме той, что отправила пакет. Мост, кроме того, постоянно накапливает информацию, в какой сети находится какой узел, добавляя известные ему пары «узел-сеть» в базу данных под названием таблица маршрутизации. Сверяя адрес каждого нового пакета с таблицей маршрутизации, мост постепенно получает возможность все реже и реже прибегать к рассылке пакетов по всем направлениям и все успешнее контролирует трафик. Некоторые мосты способны соединять сети только с одинаковой топологией; другие пригодны для соединения разнотипных сетей (например, Ethernet и Token Ring).

Благодаря фильтрации сообщений мосты гибче повторителей и могут не только соединять сегменты сети, но и подразделять перегруженную сеть на несколько фрагментов меньшего размера, тем самым снижая общую нагрузку на нее. Для сопряжения сетей, которые нельзя соединить непосредственно с помощью кабеля, можно воспользоваться дальнодействующими мостами, подключенными к модему и выделенной телефонной линии. При всей своей интеллектуальности мосты лучше подходят для объединения сравнительно небольшого числа узлов. Тем не менее, с помощью нескольких мостов можно объединить несколько локальных сетей для формирования одной, более крупной сети.

Маршрутизаторы и мосты-маршрутизаторы

Вопрос: Что такое мост-маршрутизатор?

Ответ: Устройство, которое способно быть одновременно и мостом, и маршрутизатором.

Во всем, что касается переадресации пакетов, маршрутизаторы (и мосты-маршрутизаторы) уверенно лидируют. Они способны объединять сложные переплетения сетей и сегментов и выступают как интеллектуальные устройства, которые не только передают пакеты из сети в сеть, но и в состоянии выбрать наилучший маршрут для пакета и, если нужно, передать его через хитросплетения многих сетей. Как легко догадаться, маршрутизатор необходим для взаимодействия с Интернетом.

Отправляя пакет в сеть 3, маршрутизатор 1 может выбрать путь через маршрутизатор 2 или маршрутизатор 4

Маршрутизаторы могут соединять как локальные, так и региональные сети, и способны передавать пакеты через сети разных протоколов и топологий. Некоторым (статическим) маршрутизаторам необходимо заранее указывать доступные пути. А более изощренные динамические маршрутизаторы накапливают и постоянно обновляют информацию о маршрутах, что позволяет им не только выбрать для пакета путь до сети адресата с наименьшим числом промежуточных узлов, но и избегать промежуточных сетей, славящихся перегруженностью. Подробности работы маршрутизаторов изобилуют сокращениями, названиями протоколов и алгоритмов, но, в сущности, все они делают следующее: загружают пакет в транспортный «конверт», «надписывают» конверт, указывая гораздо более подробный адрес, чем обычный мост, общаются с соседними маршрутизаторами, обмениваясь маршрутной информацией, и определяют, какой маршрут использовать для доставки.

Шлюзы.

Как уже упоминалось, не все сети однородны по своему составу. В ряде случаев, особенно в крупных компаниях, сеть должна не только объединять ПК, связывая их посредством, например, архитектуры Token Ring, но и обеспечивать возможность общения этих ПК с компьютерами Macintosh в сети AppleTalk или, что еще вероятнее, с миникомпьютером или мэйнфреймом, которые и «знать не знают» о своих младших родственниках. В таких обстоятельствах сети необходим выделенный сервер, выполняющий роль шлюза. Его задача — передавать информацию между двумя разнородными или, как говорят профессионалы, гетерогенными средами. Работа шлюза состоит не только в передаче информации, но и в ее преобразовании из формата одной среды в формат другой.

Шлюз преобразует сообщение, заменяя протоколы одной среды протоколами другой. В некоторых случаях нужно преобразовать сообщение электронной почты из одного формата в другой или даже перевести его содержание с одного алфавита на другой — например, из ASCII, повсеместно применяемого в мире ПК, на язык мэйнфреймов IBM — расширенный двоично-десятичный код обмена информацией (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code, EBCDIC).

На самом деле, шлюз, соединяющий, например, сеть ПК на базе Token Ring с мэйнфреймом IBM маскирует подлинную природу другой сети. Поскольку шлюз выдает информацию каждой подключенной сети лишь в понятном ей формате, сеть ПК «видит» мэйнфрейм просто как еще одну сеть Token Ring, a мэйнфрейм считает сеть ПК еще одной составляющей «родной» для себя среды SNA (Systems Network Architecture). Кстати, чтобы работать в этой среде, шлюзу или клиентам необходима аппаратная или программная эмуляция, позволяющая им выдать себя за неинтеллектуальный терминал.

В силу исключительности своего назначения, шлюзы вовсе не являются обычными узлами сети, функции которых можно изменять, как захочется. Поскольку шлюз предназначен для решения вполне определенных задач, он должен быть специально подготовлен для работы с теми типами сетей, которые будет связывать. На практике шлюзы классифицируются как раз по характеру работы. К примеру, шлюзы электронной почты или факсимильных сообщений обрабатывают почту и факсы только для определенной сети. Шлюз Microsoft Windows NT-SNA соединяет персональные компьютеры локальной сети под управлением Windows NT с мэйнфреймом IBM, базирующемся на архитектуре, протоколах и форматах данных SNA. Из-за объема выполняемой работы шлюзы требуют больших вычислительных мощностей и размеров памяти и, как следствие, недешевы.

Иногда под шлюзом понимают просто сервер доступа к сети, функции которого не столь конкретны. Вполне возможно, что это представление постепенно будет становиться все более популярным, особенно в связи с ростом влияния Интернета. Тем не менее, в общем смысле шлюз — это выделенный сервер, функции которого описаны выше.