«Сетевые протоколы и стандарты»

При построении вышеописанных локальных сетей родилась необходимость в специальном электронном оснащении. Например, одно из таких устройств «хаб» является коммутационным элементом локальной сети. Любой «хаб» обычно имеет от 4 до 30 разъемов для подключения либо компьютера, либо другого устройства. К каждому порту подсоединяется только одно устройство. При подключении компьютера к «хабу» оказывается, что часть электроники сетевого интерфейса находится в компьютере, а другая – в «хабе». Именно такое подключение обеспечивает надежность соединения. В современных устройствах, помимо усиления сигнала, «хаб» восстанавливает преамбулу пакета, ликвидирует шумовые помехи и так далее.

«Хабы» можно назвать сердцем системы и во многом устанавливают ее функциональность и возможности. Даже в самых несложных «хабах» есть индикация состояния портов, что разрешает немедленно диагностировать проблемы, вызванные плохими соединениями в разъемах, повреждением проводов. При этом существенным свойством такой структурированной локальной сети выступает ее высокая помехоустойчивость, а в случае нарушения связи между некоторыми ее элементами, остальные продолжают функционировать и сохранять работоспособность. Решение задачи соединения локальных сетей разных организаций, часто созданных на основе различных стандартов, привело к зарождению специального оборудования (мостов, маршрутизаторов, концентраторов и тому подобное), осуществляющего описанное взаимодействие.

Следует отметить, что большинство компьютеров в мире объединено в ту или иную локальную сеть. При этом опыт эксплуатации локальных сетей показывает, что около 80% всей пересылаемой по локальной сети информации замыкается в рамках одного офиса. Поэтому особое внимание разработчиков начали привлекать так называемые локальные вычислительные сети, которые выделяются от других сетей тем, что они обычно ограничены малой географической областью (одна комната, одно здание, один район).

Чтобы подключиться к удаленным компьютерным сетям также могут использоваться телефонные линии, выделенные кабельные соединения, а также радио и спутниковые каналы передачи информации.

Осознав значимость идеи массового объединения компьютеров в сети и сетей между собой, несколько правительственных компаний в США начали работать над ее осуществлением, и максимального успеха в данном направлении достигли агентство Defense Аdvanced Rsеarch Prоjects Аgency (DАRPA), сформировавшее стек протоколов TCP/IP, появившейся в конце 60-х годов, как проект объединения сетей нескольких крупных исследовательских организаций. В настоящие дни TCP/IP стал одним из наиболее популярных протоколов сетевого взаимодействия и стандартом de facto для реализации глобальных сетевых соединений. Сеть Интернет объединяет миллионы компьютеров во всем мире, взаимодействующие друг с другом с поддержкой стека протоколов TCP/IP.

Серия протоколов TCP/IP является очевидным фактом открытой системы в том смысле, что, в отличие от протоколов, используемых в коммуникационных системах разных поставщиков, все спецификации этого стека протоколов и многие из его реализаций общедоступны (предоставляются бесплатно или за символическую цену), что позволяет любому разработчику создавать собственное программное обеспечение, необходимое для взаимодействия в сети Интернет. TCP/IP притягивает своей масштабностью, предоставляя равные возможности глобальным и локальным сетям.

Тем не менее, из-за крупного разнообразия решаемых задач и значительного числа производителей сетевого оборудования и программного обеспечения, зародилось и много других протоколов и стандартов сетевого взаимодействия вычислительных систем.

Обратите внимание, что для верного взаимодействия компьютеров работающих в локальных сетях разнообразной структуры, и с использованием различного программного обеспечения необходимо наличие стандартов. Таких стандартов на данный момент существует также довольно большое количество. Данные стандарты и протоколы однозначно определяют нормы и правила технической организации компьютерных сетей и программ, реализующих взаимодействие по сети.

Знать сетевые стандарты и протоколы является обязательным для каждого специалиста по информационным технологиям, так как удельное количество персональных компьютеров объединенных в локальные сети упорно возрастает, а вопросы рассмотрения темы сетевых протоколов и стандартов приобретают особенную актуальность. Следует подчеркнуть и значимость данной темы, имеющей в аспекте выбора того или иного способа построения компьютерной сети, и отвечающей заданному набору требований.

Цель данной работы исследовать самые распространенные сетевые протоколы и стандарты, используемые в современных компьютерных сетях. При этом в исследовании подробно рассматриваются проблемы технической реализации локальных сетей. А объектом изучения является набор сетевых протоколов, обстоятельств их применения и проблемы организации эффективной работы с использованием данных протоколов.

Дополнительно в ходе исследования рассмотрены вопросы структурной организации локальной сети, топологии сетей и приводится история развития некоторых сетевых технологий.

При построении вышеописанных локальных сетей родилась необходимость в специальном электронном оснащении. Например, одно из таких устройств «хаб» является коммутационным элементом локальной сети. Любой «хаб» обычно имеет от 4 до 30 разъемов для подключения либо компьютера, либо другого устройства. К каждому порту подсоединяется только одно устройство. При подключении компьютера к «хабу» оказывается, что часть электроники сетевого интерфейса находится в компьютере, а другая – в «хабе». Именно такое подключение обеспечивает надежность соединения. В современных устройствах, помимо усиления сигнала, «хаб» восстанавливает преамбулу пакета, ликвидирует шумовые помехи и так далее.

«Хабы» можно назвать сердцем системы и во многом устанавливают ее функциональность и возможности. Даже в самых несложных «хабах» есть индикация состояния портов, что разрешает немедленно диагностировать проблемы, вызванные плохими соединениями в разъемах, повреждением проводов. При этом существенным свойством такой структурированной локальной сети выступает ее высокая помехоустойчивость, а в случае нарушения связи между некоторыми ее элементами, остальные продолжают функционировать и сохранять работоспособность. Решение задачи соединения локальных сетей разных организаций, часто созданных на основе различных стандартов, привело к зарождению специального оборудования (мостов, маршрутизаторов, концентраторов и тому подобное), осуществляющего описанное взаимодействие.

Следует отметить, что большинство компьютеров в мире объединено в ту или иную локальную сеть. При этом опыт эксплуатации локальных сетей показывает, что около 80% всей пересылаемой по локальной сети информации замыкается в рамках одного офиса. Поэтому особое внимание разработчиков начали привлекать так называемые локальные вычислительные сети, которые выделяются от других сетей тем, что они обычно ограничены малой географической областью (одна комната, одно здание, один район).

Чтобы подключиться к удаленным компьютерным сетям также могут использоваться телефонные линии, выделенные кабельные соединения, а также радио и спутниковые каналы передачи информации.

Осознав значимость идеи массового объединения компьютеров в сети и сетей между собой, несколько правительственных компаний в США начали работать над ее осуществлением, и максимального успеха в данном направлении достигли агентство Defense Аdvanced Rsеarch Prоjects Аgency (DАRPA), сформировавшее стек протоколов TCP/IP, появившейся в конце 60-х годов, как проект объединения сетей нескольких крупных исследовательских организаций. В настоящие дни TCP/IP стал одним из наиболее популярных протоколов сетевого взаимодействия и стандартом de facto для реализации глобальных сетевых соединений. Сеть Интернет объединяет миллионы компьютеров во всем мире, взаимодействующие друг с другом с поддержкой стека протоколов TCP/IP.

Серия протоколов TCP/IP является очевидным фактом открытой системы в том смысле, что, в отличие от протоколов, используемых в коммуникационных системах разных поставщиков, все спецификации этого стека протоколов и многие из его реализаций общедоступны (предоставляются бесплатно или за символическую цену), что позволяет любому разработчику создавать собственное программное обеспечение, необходимое для взаимодействия в сети Интернет. TCP/IP притягивает своей масштабностью, предоставляя равные возможности глобальным и локальным сетям.

Тем не менее, из-за крупного разнообразия решаемых задач и значительного числа производителей сетевого оборудования и программного обеспечения, зародилось и много других протоколов и стандартов сетевого взаимодействия вычислительных систем.

Обратите внимание, что для верного взаимодействия компьютеров работающих в локальных сетях разнообразной структуры, и с использованием различного программного обеспечения необходимо наличие стандартов. Таких стандартов на данный момент существует также довольно большое количество. Данные стандарты и протоколы однозначно определяют нормы и правила технической организации компьютерных сетей и программ, реализующих взаимодействие по сети.

Знать сетевые стандарты и протоколы является обязательным для каждого специалиста по информационным технологиям, так как удельное количество персональных компьютеров объединенных в локальные сети упорно возрастает, а вопросы рассмотрения темы сетевых протоколов и стандартов приобретают особенную актуальность. Следует подчеркнуть и значимость данной темы, имеющей в аспекте выбора того или иного способа построения компьютерной сети, и отвечающей заданному набору требований.

Цель данной работы исследовать самые распространенные сетевые протоколы и стандарты, используемые в современных компьютерных сетях. При этом в исследовании подробно рассматриваются проблемы технической реализации локальных сетей. А объектом изучения является набор сетевых протоколов, обстоятельств их применения и проблемы организации эффективной работы с использованием данных протоколов.

Дополнительно в ходе исследования рассмотрены вопросы структурной организации локальной сети, топологии сетей и приводится история развития некоторых сетевых технологий.

- X25;

- Frame Relay;

- SMDS;

- Apple Talk

- Протоколы OSI;

- Banyan VINES;

- XNS;

- стандарты беспроводных сетей RadioEthernet 802.11 и Bluetooth.

По результатам проделанной работы можно сделать такие выводы:

в основе многих сетевых стандартов лежит эталонная семиуровневая модель "Взаимодействие Открытых Систем" (OSI);

сегодня самым распространенным стандартом не только для локальных сетей, но и для Интернета является семейство протоколов TCP/IP;

применение любого стандарта в конкретной реализации сети обуславливается исключительно требованиями используемого программного обеспечения и имеющимися каналами связи (витая пара, коаксиальный кабель, оптоволокно и другое).

Семейство базовых протоколов TCP/IP (включая UDP и ICMP) удовлетворяло стремительно увеличивающие нужды пользователей и приложений более 20 лет. За такой период протоколы модернизировались, что объяснялось новыми технологическими разработками и превращением Интернета из исследовательской среды с ограниченным кругом пользователей в общедоступную коммерческую инфраструктуру.

Коммерциализация Интернета вызвала бурный рост сообщества пользователей и преобразовала его демографическую структуру. Что обусловило нужду в новых адресах и поддержки новых типов сервиса на уровне Интернета.

Открытость, масштабируемость, универсальность и простота использования - неоспоримые преимущества TCP/IP, а у данного семейства протоколов имеются также очевидные недостатки. А именно, привлекательная простота доступа оборачивается для Internet серьезнейшей проблемой защиты информации, приобретающая особую остроту сегодня, когда мировая Сеть очень активно используется для электронной коммерции. Неупорядоченность передачи пакетов и невозможность отследить маршрут их продвижения тоже представляют собой важные проблемы, так как препятствуют реализации очень необходимых в современных коммуникациях возможностей, как передача мультимедийных данных в реальном времени. Наконец, предоставляемый нынешней версией протокола IP объем адресного пространства, особенно в связи с его неэффективным использованием, уже с большим трудом дает возможность удовлетворять нужды гигантской и все более разрастающейся Сети.

В XXI веки многие проблемы Internet, возможно, будут сняты реализацией нового протокола IPv6. С помощью четырехкратного увеличения размера адреса, что обеспечит адресное пространство объемом около 4 квадриллионов адресов (по сравнению с современными 4 миллиардами), такой стандарт обещает реализацию встроенных функций защиты от несанкционированного доступа, поддержку передачи данных мультимедиа в реальном времени и возможности автоматического реконфигурирования адресов. Выпустить окончательную версию стандарта IPv6 планируется в скором будущем.

Активное развитие сетевых технологий, наблюдаемое повсюду, вызовет скоро появление новых стандартов определяющими аспектами, в которых будут увеличены скорости передачи данных и обеспечена безопасность сетевого трафика.

При внедрении протокола IPv6 существует много препятствий и, подводя итоги, можно сделать выводы:

сегодня провайдерам домашних сетей протокол IPv6 можно рассматривать в качестве вспомогательного, ожидать быстрого перехода на IPv6 в мире нет смысла по причине не очень широкого наполнения IPv6 сети пользовательскими ресурсами;

практически затруднительно развернуть «чистую» IPv6 сеть: ни оборудование доступа, ни абонентское оборудование не поддерживает полноценную сеть без IPv4 протокола;

использование Dual-Stack теряет смысл, потому что представляет из себя всё тот же NAT, но отягощённый необходимостью обновить всё оборудование доступа и центра на поддерживающее IPv6, а также отдельно приобретать полосу для транзита IPv6 трафика.

На самом деле сегодня применять IPv6 сеть будут только сервисы google и торренты, остальной трафик будет уходить в IPv4. Вопрос: менять ли всё оборудование доступа ради улучшенной поддержки торрентов? — стоит полагать, для провайдеров имеет только один ответ.

6. Бройдо, В. Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации.[Текст]/ В. Л. Бойдо, О. П. Ильина – СПб.: Питер, 2006. – 704с. – ISBN: 5-94723-634-6

7. Ватаманюк, А. Обслуживание и администрирование сетей на 100%.[Текст] / А. Ватаманюк. – СПб.: Питер, 2010. – 288с. – ISBN 978-5-49807-702-4

8. Виснадул, Б.Д., Лупин, С.А., Сидоров, С.В., Чумаченко, П.Ю Основы компьютерных сетей.[Текст] / Б.Д. Виснадул, С.А. Лупин, С.В. Сидоров, П.Ю.Чумаченко – М.: АСТ, 2012. – 402с. – ISBN 978-5-498-07218-0

9. Герасименко, В.Г., Нестеровский, И.П., Пентюхов, В.В. Вычислительные сети и средства их защиты.[Текст]/ В. Г. Герасименко, И. П. Нестеровский, В. В. Пентюхов. – Воронеж.: ВГТУ, 2011. – 423с. – ISBN 978-5-86845-162-1

10. Глушаков, С. В, Хачиров, Т. С. Настраиваем сеть своими руками.[Текст] / С. В. Глушаков, Т. С. Хачиров. – СПб.: BHV, 2012. – 256с. – ISBN: 5-469-01220-4

11. Глушаков, С. В., Мирошник, А. М., Хачиров, Т.С. Сеть своими руками.[Текст] / С. В. Глушаков, А. М. Мирошник, Т. С. Хачиров – М.: АСТ, 2008. – 288с. ISBN: 978-5-17-053638-2

12. Гук, М. Аппаратные средства локальных сетей. Энциклопедия.[Текст] / М. Гук. – СПб: Питер, 2011. – 272с. – ISBN 1-59059-614-5

13. Камалян, А. К., Кулев С. А., Назаренко, К. Н. Компьютерные сети и средства защиты информации.[Текст] / А. К. Камалян, С. А. Кулев, К.Н. Назаренко. – Воронеж.: ВГАУ, 2011. – 272с. – ISBN 1-59059-614-5

14. Малышев, Р. А. Локальные вычислительные сети.[Текст] / Р. А. Малышев. – СПб.: Питер, 2008. – 288с. – ISBN: 978-5-17-053638-2

15. Максимов, Н. В., Попов, И. И. Компьютерные сети.[Текст] / Н.В. Максимов, И.И. Попов. – М.: ФОРУМ, – 2008. – 447с. – ISBN: 978-5-91134-235-7

16. Мелехин, В. Ф., Павловский, Е. Г. Вычислительные машины, системы и сети.[Текст] / В.Ф. Мелехин, Е.Г. Павловский. – М.: Академия, 2009. – 556с. – ISBN: 978-5-7695-4485-9

17. Олифер, В. Г., Олифер, Н. А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы.[Текст] / В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. – СПб.: Питер, 2010. – 943с. – ISBN: 978-5-49807-389-7

18. Олифер, В. Г. Сетевые операционные системы.[Текст] / В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. – Изд-во: СПб.: Питер, 2009. – 669с. – ISBN: 978-5-91180-528-9

19. Орлов, С. А. Организация ЭВМ и систем.[Текст] / С. А. Орлов. – СПб.: Питер, 2011. – 423с. – ISBN 978-5-86845-162-1

20. Пролетарский, А. В., Баскаков, И. В., Чирков, Д. Н. Безпроводние сети Wi-Fi.[Текст] / А. В. Пролетарский, И. В. Баскаков, Д. Н.Чирков. – М.: Лань, 2011. – 402с. – ISBN 978-5-498-07218-0

21. Пятибратов, А. П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации.[Текст] / А. П. Пятибратов. – М.: Финансы и статистика, 2009. – 669с. – ISBN: 978-5-91180-528-9

22. Росс, Джон. – Wi-Fi. Беспроводная сеть.[Текст] / Джон Росс. – М.: Пресс, 2007. – 320с. ISBN: 978-5-477-00665-6

23. Скляров, О. К. Волоконно-оптические сети и системы связи.[Текст] / О. К. Скляров. – М.: Лань, 2011. – 423с. – ISBN 978-5-86845-162-1

24. Симонович, С. В. Информатика. Базовый курс.[Текст] / С.В. Симонович. – СПб.: Питер, 2009. – 669с. – ISBN: 978-5-91180-528-9

25. Семенов, А. Б. Проектирование и расчет структурированных кабельных систем и их компонентов [Текст] / А.Б. Семенов. – М.: Компания Айти, 2008. – 288с. ISBN: 978-5-17-053638-2

26. Строганов, М. П., Щербаков, М. А. Информационные сети и телекоммуникации [Текст] / М. П.Строганов, М. А.Щербаков. – М.: Высшая школа, 2009. – 187с. – ISBN: 978-5-94074-459-7

27. Таненбаум, Э. Компьютерные сети [Текст] / Э. Таненбаум. – СПб.: Питер, 2011. – 423с. – ISBN 978-5-86845-162-1

28. Уэнделл, Одом Компьютерные сети. Первый шаг.[Текст] / Одом Уэнделл. – М.: Вильямс, 2009. – 669с. – ISBN: 978-5-91180-528-9

29. Чекмарев, Ю. В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации.[Текст] / Ю. В. Чекмарев. – М.: ДМК Пресс, 2010. – 187с. – ISBN: 978-5-94074-459-7

30. Шальгин, В. Ф. Комплексная защита информации в корпоративных системах [Текст] / В. Ф. Шальгин. – М.: ИНФРА-М, 2012. – 402с. – ISBN 978-5-498-07218-0

31. Шиндер, Д. Л. Основы компьютерных сетей [Текст] : Пер. с англ. / Д. Л. Шиндер. – М.: ДМК Пресс, 2009. – 669с. – ISBN: 978-5-91180-528-9

32. Паркер, Т., Сиян К. TCP/IP. Для профессионалов. 3-е издание. [Текст] / К. Паркер, К. Сиян. – СПб.: Питер, 2009. – 187с. – ISBN: 978-5-94074-459-7