Программные продукты и системы. Глобальная сеть состоит из множества связанных между собой сетей, которые функционируют как единое целое. Ключевым преимуществом глобальной сети Internet. Причины снижения прибыльности монополий

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

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

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

Cisco IOS: связующее звено

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

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

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

Фундамент объединенной сети

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

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

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

Многоплатформная IOS

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

IOS: Преимущество Cisco

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

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

Четыре краеугольных камня IOS

Совершенный интеллект IOS заключен в четырех типах сервиса объединенной сети:

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

Надежная адаптивная маршрутизация

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

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

Современные корпоративные сети

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

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

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

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

Интерфейсы IOS

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

Оптимизация работы с ГВС

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

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

Управление и безопасность

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

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

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

Масштабируемость

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

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

Cisco IOS - стратегическое вложение капитала

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

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

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

Существует два основных способа соединения разных сетей. Можно создать специальные устройства, которые умеют конвертировать пакеты из любой сети в лю- бую другую. Устройства для соединения сетей: повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы и шлюзы. Повторители и концентраторы просто переносят биты с одного кабеля на другой. Мосты и коммутаторы работают на канальном уровне. Они могут использоваться для построения сетей, осуществляя по ходу дела минимальные преобразования протоколов.

Объединение сетей в общем случае является исключительно сложной задачей. Одна- ко есть частный случай, реализация которого вполне осуществима даже для разных сетевых протоколов. Это случай, при котором хост-источник и хост-приемник на- ходятся в сетях одного типа, но между ними находится сеть другого типа. Например, представьте себе международный банк, у которого имеется одна сеть IPv6 в Париже и такая же сеть в Лондоне, а между ними находится IPv4, как показано на рис. 5.35.

Метод решения данной проблемы называется туннелированием (tunneling). Что- бы послать IP-пакет хосту в Лондоне, хост в Париже формирует пакет, содержащий лондонский IPv6-адрес и отправляет его на мультипротокольный маршрутизатор, соединяющий парижскую сеть IPv6 и сеть IPv4. Получив пакет IPv6, маршрутизатор помещает его в другой пакет с IPv4-адресом маршрутизатора, соединяющего сеть IPv4 и лондонскую сеть IPv6. Когда пакет попадает на этот адрес, лондонский многопро- токольный маршрутизатор извлекает исходный IPv6-пакет и посылает его дальше на хост назначения.

Туннелирование широко используется для соединения изолированных хостов и сетей через сеть-посредник. В результате появляется новая сеть, которая как бы накладывается на старую. Такая сеть называется оверлейной сетью (overlay). Ис- пользование сетевого протокола с новым свойством (как в нашем примере, где сети IPv6 соединяются через IPv4) - достаточно распространенная причина. Недостатком туннелирования является то, что пакет не может быть доставлен ни на один из хостов, расположенных в сети-посреднике. Однако этот недостаток становится преимуществом в сетях VPN (виртуальная частная сеть). VPN - обычная оверлейная сеть, использующаяся в качестве меры безопасности.

Сцепленные виртуальные каналы. Наиболее распространенными являются два стиля объединения сетей: ориентированное на соединение сцепление подсетей виртуальных каналов и дейтаграммный интерсетевой стиль. Мы рассмотрим их поочередно, однако необходимо предварить наше рассмотрение небольшим вступлением. В прошлом большинство сетей (общего пользования) были ориентированными на соединение (сети с ретрансляцией кадров, SNA, 802.16 и ATM по сей день являются таковыми). Со стремительным развитием Интернета все больше входили в моду дейтаграммы. Тем не менее, было бы ошибкой думать, что дейтаграммный способ будет существовать вечно. В этом деле единственное постоянство - это изменчивость. С ростом доли и важности мультимедийных данных в общем потоке растет вероятность того, что наступит эпоха возрождения для технологий, ориентированных на соединение. Причиной тому является тот простой факт, что при установлении соединения гораздо проще гарантировать определенный уровень обслуживания. Далее мы еще уделим некоторое место сетям, ориентированным на соединение.

В модели сцепленных виртуальных каналов соединение с хостом в удаленной сети устанавливается способом, близким к тому, как устанавливаются обычные соединения. Подсеть видит, что адресат является удаленным, и создает виртуальный канал к ближайшему маршрутизатору из сети адресата. Затем строится виртуальный канал от этого маршрутизатора к внешнему шлюзу (многопротокольному маршрутизатору). Этот шлюз запоминает существование созданного виртуального канала в своих таблицах и строит новый виртуальный канал к маршрутизатору в следующей подсети. Процесс продолжается до тех пор, пока не будет достигнут хост-получатель.

Когда по проложенному пути начинают идти пакеты данных, каждый шлюз переправляет их дальше, преобразуя формат пакетов и номера виртуальных каналов. Очевидно, что все информационные пакеты будут передаваться по одному и тому же пути и, таким образом, прибудут к пункту назначения с сохранением порядка отправления.

Существенной особенностью данного подхода является то, что последовательность виртуальных пакетов устанавливается от источника через один или более шлюзов к приемнику. Каждый шлюз хранит таблицы, содержащие информацию о проходящих через них виртуальных каналах, о том, как осуществлять маршрутизацию для них и каков номер нового виртуального канала.

Такая схема лучше всего работает, когда все сети обладают примерно одинаковыми свойствами. Например, если каждая из них гарантирует надежную доставку пакета сетевого уровня, то, исключив случай сбоя системы где-то на его пути, можно сказать, что и весь поток от источника до приемника будет надежным. С другой стороны, если машина-источник работает в сети, которая гарантирует надежную доставку, а какая-то промежуточная сеть может терять пакеты, то сцепление радикально изменит сущность сервиса.

Сцепленные виртуальные каналы часто применяются на транспортном уровне. В частности, можно построить битовый канал, используя, скажем, SNA, который заканчивается на шлюзе, и иметь при этом TCP-соединение между соседними шлюзами. Таким образом, можно построить сквозной виртуальный канал, охватывающий разные сети и протоколы.

Аладышев О. С., Биктимиров М. Р. , Жижченко М. А., Овсянников А. П. , Опалев В. М., Шабанов Б. М., Шульга Н. Ю.

Смирнов С. Н. , Захаров А. В., Рачков Р. В. и др. Финансовая инженерия, риск-менеджмент и актуарная наука. WP16. Высшая школа экономики, 2007. № WP16/2007/03.

Sablin I. , Kuchinskiy A. , Korobeinikov A. et al. Heidelberg: HeiDATA: Heidelberg Research Data Repository, University of Heidelberg, 2015.

The geographic information system (GIS) is based on the first and only Russian Imperial Census of 1897 and the First All-Union Census of the Soviet Union of 1926. The GIS features vector data (shapefiles) of allprovinces of the two states. For the 1897 census, there is information about linguistic, religious, and social estate groups. The part based on the 1926 census features nationality. Both shapefiles include information on gender, rural and urban population. The GIS allows for producing any necessary maps for individual studies of the period which require the administrative boundaries and demographic information.

Брюно А. Д. , Парусникова А. В. Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша Российской академии наук, 2011. № 18.

В данной работе рассматривается пятое уравнение Пенлеве, которое имеет 4 комплексных параметра. Методами степенной геометрии ищутся асимптотические разложения его решений в окрестности его неособой точки z=z0, z0≠0, z0≠∞, при любых значениях параметров уравнения. Показано, что имеется ровно 10 семейств разложений решений уравнения. Все они - по целым степеням локальной переменной z - z0. Из них одно новое; у него произвольный коэффициент при четвертой степени локальной переменной. Одно из семейств однопараметрическое, остальные - двухпараметрические. Доказано, что все разложения сходятся в окрестности (а являющиеся полюсами - в проколотой окрестности) точки z=z0.

В работе рассмотрены два варианта калибровок валков для прокатки прутка круглого сечения диаметром 20 мм из прутка диаметром 55 мм. Первый – классическая калибровка «овал - круг». Второй – комбинация прокатки на гладкой бочке и в круглых калибрах. С помощью аналитических уравнений были рассчитаны черновые варианты калибровок. Полученные формы калибровок использовались при моделировании процесса прокатки в программном комплексе SPLEN(Rolling). По результатам моделирования производилась корректировка зазоров между валками с целью улучшения силовых характеристик и предотвращения переполнения или невыполнение калибров на последнем переходе.

Парусникова А. В. , Брюно А. Д. Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша Российской академии наук, 2010. № 39.

В данной работе рассматривается пятое уравнение Пенлеве, которое имеет 4 комплексных параметра α, β, γ, δ. Методами степенной геометрии ищутся асимптотические разложения его решений при x → ∞. При α≠0 найдено 10 степенных разложений с двумя экспоненциальными добавками каждое. Шесть из них - по целым степеням x (они были известны), и четыре по полуцелым (они новые). При α=0 найдено 4 однопараметрических семейства экспоненциальных асимптотик y(x) и 3 однопараметрических семейства сложных разложений x=x(y). Все экспоненциальные добавки, экспоненциальные асимптотики и сложные разложения найдены впервые. Также уточнена техника вычисления экспоненциальных добавок.

Межсетевое взаимодействие

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

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

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

Рис. 5. Пример архитектуры объединенной сети

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

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

1.3Роль сетевого уровня

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

формат блоков данных (пакетов)

структуру адресов сетевого уровня

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

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

механизмы для принятия решения о маршрутизации

Кроме того, он должен управлять загрузкой канала связи.

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

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

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

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

1.4Маршрутизаторы и маршрутизация

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

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

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

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

адрес сети назначения

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

вспомогательные поля

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

1.4.1Процесс маршрутизации

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

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

Рис. 6. Пример маршрутизации

Таблица маршрутов хоста А выглядит, например, так:

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

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

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

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

так и указано в виде маршрута по умолчанию.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Эту информацию он может получить следующим образом:

Ее может ввести вручную сетевой администратор.

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

1.4.2Статические и динамические маршруты

Статические маршруты

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

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

Динамические маршруты

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

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

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

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

1.4.3Дистанционно-векторные протоколы маршрутизации

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

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

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

Протоколы состояния связей

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

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

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

Внутренняя и внешняя маршрутизация

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

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

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

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

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

На рисунке приводится пример применения внутренних и внешних протоколов маршрутизации.

Рис. 7. Пример применения внутренних и внешних протоколов маршрутизации

1.5Принципы объединения сетей на основе протоколов сетевого уровня

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

1.5.1Ограничения мостов и коммутаторов

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

Цепочка поставок – определение области

Инновации - Совершенствование

6. Какое из утверждений описывает одну из особенностей объединенной сети?

Ответ: Единая сеть, которая обеспечивает передачу голоса, видео и данных на различные устройства

7. Что определяет этап развития Интернета, называемый «сетевой экономикой»?

Ответ: Этот этап считается началом электронной коммерции.

8. Что такое «Всеобъемлющий Интернет»?

Ответ: Соединение между людьми, данными, процессами и вещами для обеспечения преимуществ.

9. Каковы две функции промежуточных устройств в сети? (Выберите два варианта ответа.)

Ответ: Они направляют данные по альтернативным путям в случае возникновения сбоя канала.

Они отфильтровывают поток данных на основании настроек безопасности

10. Что такое Интернет?

Ответ: Сеть сетей

11. Какие два критерия используются для выбора сетевой среды? (Выберите два варианта.)

Ответ: Расстояние, на которое выбранная среда способна успешно передавать сигнал

Условия, в которых будет развернута выбранная среда

1. В чем заключается функция IP-адреса?

Ответ: Он позволяет определить источник и получателя пакетов данных в сети

2. Каким образом пакеты перемещаются через Интернет?

Ответ: Каждый отдельный пакет коммутируется независимо от остальных, перемещаясь от маршрутизатора к маршрутизатору по оптимальному пути.

3. Посмотрите на изображение. На нем показано, каким образом данные помогают принимать решения, на основе которых мы выполняем действия. Эти действия создают данные, которые в свою очередь служат основанием для действий устройств. Это пример петли

Ответ: обратной связи

4. Несколько дней назад пользователь просматривал веб-сайт интернет-магазина спортивных товаров. Через некоторое время этот пользователь получает электронное сообщение с того же веб-сайта о распродаже аналогичного товара. Как называется данный метод ведения бизнеса?

Ответ: Микромаркетинг

5. Понятие «большие данные» относится исключительно к объему создаваемых данных.

Ответ: Верно

6. Какой сценарий является примером взаимодействия «машина-машина» (M2M) в решении для Всеобъемлющего Интернета в розничной торговле?

Ответ: Когда покупатель снимает товар со стеллажа, RFID-метка отправляет сообщение об изменении состояния запасов в систему управления заказами

7. Каковы две причины представления данных на электронных устройствах в виде битов (двоичных цифр)? (Выберите два варианта.)

Ответ: Биты можно передавать на более дальние расстояния без ухудшения качества.

Биты обеспечивают более эффективное хранение данных .

8. По мере развития Всеобъемлющего Интернета какой компонент претерпит изменения, чтобы обеспечить более эффективную передачу нужной информации в нужную точку и в нужное время?

Ответ: Процессы

9. Какое направление сетевых технологий в данный момент внедряет ЦОД?

Ответ: виртуализация

10. Какому устройству такой датчик отправил бы эти данные, чтобы в конечном итоге хозяин дома получил текстовое сообщение?

Ответ: Контроллеру

1. Сколько битов содержит адрес IPv6?

Ответ: 128

2. Какое сетевое устройство хранит информацию о том, куда нужно отправлять пакеты данных, адресованные удаленным получателям?

Ответ: Маршрутизатор

3. Какие три протокола 802.15 должны пересылать информацию на устройство с поддержкой IP для взаимодействия через Интернет? (Выберите три варианта.)

Ответ: ZigBee

Bluetooth

4. это программное обеспечение, встроенное в ПЗУ устройств, таких как часы и сотовые телефоны. Это программное обеспечение с ограниченными функциями часто используется для загрузки устройства.

Ответ: Микропрограмма

5. по умолчанию должен быть настроен на конечном устройстве с поддержкой IP-протокола, чтобы устройство могло взаимодействовать с устройствами в других IP-сетях.

Ответ:Шлюз

6. Какой тип устройства будет вносить наибольший вклад в бурный рост Интернета вещей?

Ответ: Датчики

7. Почему облачные вычисления необходимы для управления данными в мире Всеобъемлющего Интернета?

Ответ: Они обеспечивают распространение приложений и сервисов по всему миру.

8. Почему для передачи данных по удаленным сетям нужен единый для всех набор протоколов?