Корпоративни мрежови архитектури и технологии
Базови технологии за компютърни мрежи (КМ)
Сравнителен анализ на базови архитектури - предимства, недостатъци развитие
Глобални мрежи (WAN) - архитектура, компоненти, хардуер, софтуер, стандарти, предаване на данни
КМ от тип TCP/IP - архитектура, услуги, адресиране, съдържание и развитие на отделните протоколи от фамилията
Съвременни високоскоростни технологии за глобални мрежи - X.25, ATM, Frame Relay, ISDN, FDDI, SONET и други
Интермрежи - КМ, в които се използват Internet технологии (телеконференции; електронна поща; Web услуги; комуникации в реално време - ICQ; архитектура, организация и приложение в бизнеса на безжичните комуникации - Intranet, Extranet)
Планиране, изграждане и мениджмънт на КМ
Сигурност и защита на данните в мрежова среда
Novell One, .NET
Еволюция на мрежовите технологии и архитектури
1960г.
Решенията се базират на използването на компютри от среден клас и телефонни линии. КМ вкл. кръг от въпроси свързани с обработка информацията на определена територия. Реализацията вкл. компютрите във възлите са машини от среден клас, клиентите са използвали терминали, а по-късно интелигентни терминални устройства за достъп до ресурсите. Първите задачи решавани в мрежова среда са свързани с непосредствените бизнес задачи (производство, персонал, клиенти и други)
1969г. е създадена мрежа за пакетна комуникация. Идеята е глобалната мрежа да обхваща голяма територия. Първоначално е поддържала комуникациите м/у 4 университета в USA. По късно към нея се вкл. някои правителствени учреждения.
Публикуван е мрежови протокол, на чиято основата мрежата е функционирала.
Поставя се началото на универсални стандарти.
UNIX e многозадачна многопотребителска мрежова OS, доминираща през 60-те и 70-те години.
IBM изобретява ASCII (с помощта на 7bits се кодират всички символи от клавиатурата).
КМ през този период са единични решения, които предизвикват голям интерес.
1970г.
Доминират машините от среден клас. Формират се два класа КМ - локални и глобални мрежи. Локалните мрежи се базират на Ethernеt. Голямо влияние в развитието на глобалните мрежи оказва х.25. х.25 е базиран на превключването на пакети. През този период се появява първият механизъм за криптиране на информацията, доразвит от Netscape Communications в спецификацията SSL (протокол за защита с фундаментална роля за функциониране на електронния бизнес). IBM разработва концепция за релационна БД.
1971г. Intel изобретява първият чип (микропроцесор), пуснат сериино производство с името Intel 4004.
1973г. се появява стандарта Ethernеt представен от компанията Xeros. Първоначалната версия е поддържала скорост от 2.93 mbs.
1975г. е конструиран първият персонален компютър Altair, базиран на Intel 8080 (8bits). Същата година е представен езика Basic, първият език за писане на програми създаден и лицензиран от Бил Гейтс и Пол Алън.
1977г. Apple Corp. пуска на пазара свой компютър, който е безспорен лидер до 1981г.
1979г. DEC, Intel и Xeros се обединяват при разработването на най-популярната днес спецификация Ethernеt, със скорост от 10 mbs.
Като цяло този период се отличава с подобряване на комуникациите, чрез масовизирането и повишане на скоростта им.
1980г.
1981г. първият 16bits компютър на IBM.
1981г. - 2 000 000 бр.
1984г. - 85 000 000 бр.
2002г. - 1 000 000 000 бр.
1983г. по
След 1984г. компютъра масово заема местата на терминалите и оборудва работните места на служителите.
1990г.
Осн. х-ки на периода:
рязко нарастване на количеството инсталирани мрежи, които навлизат бързо в бизнеса, научно изследователската сфера и услугите.
нарастват обхвата и мащабите на Интернет
очертаване на тенденции към използване на нови концепции за комуникациите- VLAN, Wireless, мрежи с WEB- технологии
затвърждаване на позициите на Ethernet архитек. при LAN(98%) Fast Ethernet(100Mbs)-оптични кабели и усукана двойка
работа в/у технологията GEthernet - gigabyte
високо скоростни опорни мрежи базирани на ATM, FDDI
мултимедийни данни - нарастване на трафика на глас видео анимация
1996 - кабелни модеми , широко лентов достъп до Интернет- IPтел., видеоконф., on-line контакти
e-business
поддържане на бизнес дейности чрез WEB- технологии
нарастване бр. на корпор. сайтове
разв. на WEB- технологии : WEB, web-браузъри, HTML, HTTP, Netscape Navigator- 1994 internet Explorer- 95, 1995стратегия на MS за Интернет - .NET
еволюция на МОС
2000г.
Конвергенция(обединяване) на мрежовите технологии, услуги и други.
Силно развитие на мобилните комуникации и тяхното пренасяне в сферата на бизнеса.
Широко разпространение придобиват безжичните мрежи.
Практическите нужди налагат изграждането на високо скоростен Internet(концепцията Internet 2), който все повече се ориентира към нуждите на бизнеса.
Тема 1.Глобални компютърни мрежи
Въведение и съпоставка между WAN, LAN, MAN
LAN е затворена, ограничена мрежа, с топология Ethernet, Token Ring, използваща кабел усукана двойка медни проводници, с технология клиент-сървър (в преобладаващата част от случаите). Характеризира се с висока скорост на трафика.
MAN представляват много на брой локални мрежи, разположени в един регион.
WAN е архитектура, осигуряваща пренос на данни и свързани в едно самостоятелни LAN и MAN мрежи. Разделят се на държавни(обществени) и частни. Държавните са мрежи на правителствени структури, данъчни структури, и характерен пример е мрежата на ЗОК. Частните обикновено се идентифицират с фирмени мрежи.
При WAN използват други технологии за свързване и пренос на данни. Тези технологии са се развивали по-бавно. Днес обаче те осигуряват и поддържат много висок трафик и комуникации в реално време.
Протоколите за WAN също се свързват с отворения модел за взаимодействие OSI, но тук на нивата над 1 и 2 са разработени и публикувани множество спецификации. Намерили са израз в технологиите х.25, SONET, FDDI, FRAME RELAY, ISDN.
От архитектурна гледна точка те се състоят от няколко компонента:
Комуникационна подсистема - на базата на телефонни линии, кабели, високочестотни ленти свързва хостове и осигурява комуникациите между тях.
Мостове
Маршрутизатори
Повторители
Защитни стени
Комутатори и др.
Софтуера обединява мрежовите операционни системи на локалните мрежи включени в състава на WAN. Добавят се някои специализирани софтуерни решения.
Хардуерни компоненти на WAN
Модем - устройство, позволяващо комуникация чрез телефонна линия. Неговата задача е преобразуването на аналоговите сигнали в цифрови сигнали и обратното. Преобразувания сигнал се пренася чрез телефонна линия. Модемите биват вътрешни и външни. Първите се разполагат в слота на компютъра. А вторите са отделни устройства.
Основните стандарти за модеми са разработени от международен съюз за комуникация и уточняват начина за предаване на сигнала. В зависимост от предаването на данните биват асинхронни и синхронни.
Асинхронните са най-популярни и най-често се използват защото се поддържат от стандартните телефонни линии. Всеки символ става серия от битове, които се предават. Между отделните битове се поставят маркери за начало и край. Скоростта тук е 28800 бита за секунда.
Синхронните предават данните във вид на блокове (кадри). В този случай също се използват маркери но те обозначават началото и края на блока. Приложимо е при цифрови линии, характеризира се със значително по-висока цена, но поддържа по-висока надеждност и скорост.
Комуникациите с модем се базират на 2 вида телефонни линии - обществени и наети. Към първите се отнасят обикновени телефонни линии, характеризиращи се със по-ниска скорост и надеждност. Вторите се отличават с постоянна връзка, качеството е по-високо и по-висока е надеждността. Поддържат трафик 56Kb/s - 46Mb/s. Големи разходи за наем.
В някои случаи тези 2 типа мрежи предлагат дистанционен достъп (RAS) до компютри и оборудване и до услуги на мрежата.
Повторители - използват се за усилване на сигнала, след неговото движение на определено разстояние и преодоляването на заглъхването на сигнала. Те работят в първия слой (физическия) на OSI модела, като само поемат отслабените сигнали от един сегмент, преобразуват ги и ги изпращат към друг сегмент. 2-та сегмента е необходимо да поддържат един и същи метод на достъп. При избор за използване на повторител се отчитат следните фактори:
препоръчително е използването им при разширяване на мрежата, използват се при свързване на сегменти
не откриват грешки в информацията
не се препоръчва използването им когато трафика е голям
Мостове - прилагат се при:
свързване на 2 различни мрежи(Ethernet и Token Ring)
свързване на 2 мрежи с различни физически среди (оптичен кабел и усукана двойка медни проводници, или 2 разновидности на усуканата двойка проводници)
удължаване на сегмент (добавяне на нови работни станции) в критичен териториален обхват
когато е необходимо мрежа с много голям трафик да се раздели на 2 отделни мрежи
Тези устройства работят във втория слой (канален) на OSI модела и пропускат всички протоколи идващи от по-горните слоеве. Каналният слой се разделя на две части LLC(управление на данните на логическо ниво) и MAC(достъп до физическата среда). Функциите на моста са:
“прослушва” целия трафик в мрежата
извършва проверка адресите на получателя и подателя за всеки пакет
формира маршрутизираща таблица (за оптималните маршрути)
пренасочва пакетите към съответния сегмент на мрежата въз основа на мрежовия адрес на всеки възел в мрежата
Имат собствена RAM памет, където временно съхраняват част от информацията необходима за пренасочване на съобщенията. Притежават качеството да разделят мрежовия трафик и по този начин да съдействат за оптимално функциониране и поддръжка на комуникациите. Обикновено в WAN се използват множество мостове за да се комбинират различни мрежови архитектури.
Принципни разлики между мостовете и повторителите:
Работят в различни слоеве на OSI модела
Мостовете изпълняват всички функции на повторителите както и допълнително сегментиране на мрежата и влияят на подобряването на производителността на мрежата
Мостовете са отделни устройства или модули вградени в сървърите, лесни са за инсталиране, с ниска цена и гъвкави при преструктуриране на мрежата
Маршрутизатори и рутери
Използват се в по-мащабни мрежи. Работят на третия слой (мрежовия) на OSI модела. Тяхната задача е да изберат оптималния маршрут за съобщенията и филтриране на трафика (те могат да пренасочват отделни пакети). Използват се и за свързване на мрежови сегменти. Управляват мрежовия трафик. Изпълняват повече действия от мостовете и пренасочватели затова работят бавно. Те са многофункционални устройства. В WAN се използват няколко типа рутери:
Статични - ръчно се настройват и се описват маршрутите
Динамични - автоматично се настройват, като сами избират оптималния път на движение, след като са дефинирали маршрутизиращата таблица. Поддържат се и алтернативни маршрути.
Те са по интелигентни устройства от мостовете.
Тема 2.Високоскоростни технологии за корпоративни мрежи
Fast Ethernet, GEthernet, ATM, FDDI, Frame Relay, XDC, x.25
Fast Ethernet (100MB/s)
В началото на 90-те се появява остра нужда от висока скорост в КМ поради:
Нарастване на трафика на фирмения информационен транспорт чрез мрежата
Все по-широкото навлизане на мултимедийни приложения
Цялостна ориентация на бизнеса към КМ като фундамент на всяка корпоративна информационна система
През 1992г. Няколко крупни производители на мрежов hardware и software като 3COM, SunOptiеs и други се обединяват в не търговска структура Fast Ethernet Aliance. Целта е да се създадат стандарти за високоскоростна мрежова технология Fast Ethernet базирата на 10MB/s Ethernet. По това време IEEEзапочват работа в областта на високо скоростните технологии. Особено популярна е идеята на HP и AT&T за високоскоростна мрежова технология базирана на нов метод на достъп до съобщенията. Със създаването на 801.12 се цели анализиране на високоскоростни решения.
1995г. е приет стандарта за 100MB/s Fast Ethernet като спецификация 802.3u, която обобщава усилията по прехода към новата технология. В сравнение с класическият Ethernet новата архитектура (Fast Ethernet) се характеризира с приемственост и по-сложна организация и функциониране на физическия слой, тай като се предвижда използване на три различни кабелни системи/оптичен кабел, усукана двойка категория 4, усукана двойка категория 5/.Някой от основните различия м/у Ethernet и Fast Ethernet могат да се забележат още на първия слой от OSI модела (физически слой). Метода за достъп и до двете технологии е един и същ, както и функциите на двата подслоя. По тази причина Fast Ethernet се разглежда като надстройка на Ethernet. Основните подобрения в Fast Ethernet са:
десет кратно увеличение на пропускателната способност
запазване метода на достъп
запазване форманта на данните дефиниран в Ethernet
поддръжка на кабел усукана двойка както и възможност за използване на оптичен кабел
Fast Ethernet може да поддържа както 100MB/s така и 10MB/s, като оптимално съчетава техните възможности
Предвижда се използване на три типа физически интерфейси:
100 BASE FX - съпоставим със спецификите на FDDI, предвижда използване на оптичен кабел с дължина на сегментите до 100км.
100 BASE TX - базиран на усукана двойка категория 5 с максимална дължина на сегмента до 100м.
100 BASE T4 - използва усукана двойка категория 3 с дължина на сгмента не повече от 100м.
Хардуер на Fast Ethernet - подобен на 10 Мв/сек. Ethernet включително мрежови карти, трансивери, конвертор, повторител, комутатор, и други хардуерни компоненти, като те трябва да са специфицирани за Fast Ethernet.
2. GEthernet
1996г. IEEE 802.3 одобрява проект под името 802.3z за разработване на стандарти за нова високоскоростна мрежова архитектура. 11 компании в областта на мрежовите архитектури създават организация - Gigbyte Ethernet Aliance (3COM, Cisco, Intel, Bay Networks и др.).
1998 г. Алианса обхваща над 100 компании произвеждащи продукти за компютърни мрежи и на 29 юни 1998 г. Е приет новия стандарт препоръчващ използване на оптични влакна и неекранирана усукана двойка медни проводници за по-малки разстояния. В тази спецификация се обединяват 2 високоскоростни технологии - класическата Ethernet и високоскоростната Ansi X3T11FibreChannel. Промените обобщени в спецификацията 802.3 z се отнасят само до двата най-ниски слоя от OSI модела - физически и канален. А по-горните слоеве остават същите.
GEthernet поддържа 2 вида многомодови оптични влакна за дълговълнови и късовълнови лазери. Едномодовите лазери се използват за дълги разстояния (до 10км). За по-къси разстояния се използват 2рия вид кабели и с тях се обхващат сегменти до 25 м. Допуска се използването и на меден проводник за малки помещения. От архитектурна гл. т. в новия стандарт са предвидени няколко поднива и физически интерфейси.
3. 100VGAnyLAN
Разработен като алтернатива на Fast Ethernet от HP и AT&T. Тази технология е замислена като мултимедийна среда за мултимедийни приложения. По замисъл тя трябва да е приложима за всяка компютърна мрежа. Стандартизирана е 1995 г.
Най-характерно за нея е:
Базирана е върху нов метод за достъп, където хъб изпълнява функциите на арбитър определящ достъпа до кабелната система и в резултат на това рязко нараства пропускателната способност. При предаването се дефинират 2 нива на приоритети. Първото е за обикновени приложения. 2рия е от по-висок клас и се отнася за мултимедийни приложения.
Слабо разпространена технология поради това че клиентите предпочитат ATM
От архитектурна гледна точка тя е базирана около HUB (Root Hub). Той има връзка до всяка станция чрез звездна топология. Всеки Hub може да се конфигурира за Ethernet или Token Ring. Добавят се мостове, комутатори или маршрутизатори.
