WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |

«ББК 32.973.26-018.2.75 А61 УДК 681.3.07 Издательский дом "Вильяме" Зав. редакцией С. Н. Тригуб Перевод с английского и редакция А.А. Голубченко По общим вопросам обращайтесь в Издательский дом "Вильяме" ...»

-- [ Страница 5 ] --

Протоколы внутренней или внешней маршрутизации Как показано на рис. 18.6, протокол внешней маршрутизации, например протокол пограничного шлюза (Border Gateway Protocol, BGP), используется для связи между автономными системами. Протокол внутренней маршрутизации, например протокол RIP, используется внутри одной автономной системы.

На межсетевом уровне группы протоколов TCP/IP маршрутизатор для выполнения маршрутизации через реализацию конкретного алгоритма может использовать протокол IP маршрутизации. Примерами протоколов IP-маршрутизации являются следующие.

• Протокол маршрутной информации (RIP) — протокол маршрутизации на основе вектора расстояния.

• Протокол внутренней маршрутизации между шлюзами (IGRP) — протокол мар шрутизации на основе вектора расстояния разработки компании Cisco.

• Открытый протокол выбора первого кратчайшего пути (Open Shortest Path First, OSPF) — протокол маршрутизации с учетом состояния канала связи.

• Усовершенствованный протокол IGRP — протокол сбалансированный гибридной маршрутизации.

В данной главе основное внимание уделяется первым двум из этих протоколов.

Задачи, связанные с конфигурированием IP маршрутизации Как показано на рис. 18.7, выбор протокола IP в качестве протокола маршрутизации связан с установкой как глобальных параметров, так и параметров интерфейсов.

Глобальные задачи включают:

• выбор протокола маршрутизации: RIP или IGRP.

• назначение номеров IP-сетей без задания значений номеров подсетей.

Интерфейсная задача состоит в назначении сетевых/подсетевых адресов и соответствующей маски подсети.

Для общения с другими маршрутизаторами в процессе динамической маршрутизации используется широковещание и многоадресная рассылка. Метрика маршрутизации помогает маршрутизаторам находить наилучший путь к каждой сети или подсети.

Конфигурирование динамической маршрутизации Для конфигурирования динамической маршрутизации используются две основные команды:

router и network. Команда router запускает процесс маршрутизации, вводя исходное определение протокола IP-маршрутизации, и имеет следующую форму:

Router(config)i router protocol [keyword] Затем для каждого процесса IP-маршрутизации необходима команда network:

Router(config-router)# network network-number Параметры задают следующее.

Prot ocol Любой из протоколов RIP, IGRP, OSPF или усовершенствованный протокол IGRP network Например номер автономной системы, который используется с теми протоколами, которые требуют его наличия, скажем, протокол IGRP Команда network необходима, так как она позволяет процессу маршрутизации определить интерфейсы, которые будут участвовать в отсылке и приеме пакетов актуализации маршрутной информации network-number Номер непосредственно подключенной сети Номер сети должен основываться на номерах сетей, назначаемых Центром информации о сетях, а не на номерах подсетей или адресах отдельно взятых хост-машин.

Протокол RIP Первоначально спецификация протокола RIP была изложена в документе RFC 1058.

Ключевые характеристики протокола RIP:

• это протокол с маршрутизацией на основе вектора расстояния;

• в качестве метрики при выборе пути используется количество переходов (рис. 18.8);

• максимально допустимое количество переходов — 15;

• по умолчанию пакеты актуализации маршрутной информации посылаются в режиме широковещания каждые 30 секунд.

Выбор протокола RIP в качестве протокола маршрутизации осуществляется командой router rip:

Router(config)# router rip Команда network назначает адрес сети, с которой маршрутизатор имеет непосредственное соединение. Этот адрес имеет в основе адрес, назначаемый Центром информации о сетях:

Router(config-router)# network network-number Процесс маршрутизации связывает интерфейсы с соответствующими адресами и начинает обработку пакетов в заданных сетях.

Пример конфигурирования протокола RIP В показанном на рис. 18.9 примере • команда router rip определяет выбор протокола RIP в качестве протокола маршрутизации;

• команда network 1.0.0.0 задает непосредственно подключенную сеть;

• команда network 2.0.0.0 задает непосредственно подключенную сеть.

Интерфейсы маршрутизатора Cisco А, подключенные к сетям 1.0.0.0 и 2. 0. 0. 0, посылают и принимают RIP-пакеты актуализации маршрутной информации. Эти пакеты позволяют маршрутизатору узнать топологию сети.

Мониторинг IP-маршрутизации Для просмотра информации протокола R1P используется команда show ip protocol. Как показано в листинге 18.1, эта команда выводит значения таймеров процесса маршрутизации и сетевую информацию, имеющую отношение ко всему маршрутизатору.

Листинг 18.1. Команда show ip protocol, наблюдающая за поведением протокола RIP Route > show ip protocol Routing Protocol is rip Sending updates every 30 seconds, next due in 13 seconds Invalid after 180 seconds, hold down 180, flushed after Outgoing update filter list fo all interface is not set Incoming update filter list fo all interface is not set Redistributing: rip Routing for Networks:

183.8.0. 144.253.0. Routing Information Sources:

GatewayDistanceLast Update 183.8.128.121200:00: 183.8.64.1301200:00: 183.8.128.1301200:00: Distance: (default is 120) Эта информация может использоваться для идентификации маршрутизатора, по дозреваемого в поставке плохой маршрутной информации.

Маршрутизатор посылает обновления таблицы маршрутной информации каждые секунд. (Этот интервал является конфигурируемым.) Последний пакет актуализации был отослан 17 секунд назад, следующий будет послан через 13 секунд. Маршрутизатор поставляет маршруты для сетей, перечисленных в строке с заголовком Routing for Networks.

Вывод содержимого таблицы IP-маршрутизации Как показано в листинге 18.2, содержимое таблицы IP-маршрутизации выводится командой show ip route. Таблица маршрутизации содержит записи обо всех известных сетях и подсетях и хранит код, указывающий на способ получения этой информации.

Листинг 18.2. Команда show ip route, показывающая содержание локальной таблицы маршрутизации Route > show ip route Codes: С - connected, S - static, R - RIP, M - mobile, В - BGP D - EIGRP, EX - EIGRP external, 0 - OSPF, IA - OSPF inter area El - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2, E-EGP i - IS-IS, LI - IS-IS level 1, L2 - IS IS level 2 * - candidate default Gateway of last resort is not set 144.253.0.0 is subnetted (mask is 255.255.255.0), 1 subnets С 144.253.100.0 is directly connected. Ethernetl R 133.3.0. R 153.50.0.0 [120/1] via 183.8.128.12, 00:00:09, EthernetO 183.8.0.0 is subnetted (mask is 255.255.255.128), 4 subnets R 183.8.0.128 [120/1] via 183.8.128.130.00, 00:00:17, SerialO [120/1] via 183.8.64.130, 00:00:17, Seriall С 183.8.128.0 is directly connected, EthernetO С 183.8.64.128 is directly connected, Seriall С 183.8.128.128 is directly connected, EthernetO R 192.3.63. Значения отражают следующее:

• С указывает сеть, внесенную в конфигурацию с помощью команды network;

• R указывает на запись, полученную через протокол RIP;

• via дает ссылку на маршрутизатор, который сообщил об этом маршруте;

• значение таймера 00:00:09 означает, что RIP-пакеты актуализации маршрутной информации генерируются каждые 9 секунд;

• административное расстояние равно 120;

• количество переходов до маршрутизатора 153.50.0.0 равно 1.

Протокол IGRP IGRP представляет собой протокол маршрутизации по вектору расстояния, который был разработан компанией Cisco. Этот протокол посылает пакеты актуализации маршрутной информации с 90-секундным интервалом, в которых содержатся сведения о сетях для конкретной автономной системы.

Ниже приведены некоторые ключевые характеристики протокола IGRP.

• Универсальность, позволяющая автоматически справляться с неопределенными сложными топологиями.

• Гибкость в работе с сегментами, имеющими различные характеристики по полосе пропускания и величине задержки.

• Масштабируемость вплоть до работоспособности в сверхбольших сетях.

Как показано на рис. 18.10, для определения сложной составной метрики протокол маршрутизации IGRP использует набор переменных. Используемая им метрика не имеет свойственного протоколу RIP ограничения по количеству переходов. Она включает следующие составляющие.

• Ширина полосы пропускания.

• Величина задержки.

• Уровень нагрузки.

• Надежность канала.

• Размер максимального блока передачи в канале.

Выбор протокола IGRP в качестве протокола маршрутизации осуществляется с помощью команды router igrp:

Router(config)# router igrp autonomous-system где параметр задает следующее.

Autonomous-system Идентифицирует маршрутизаторные IGRP-процессы, которые будут коллективно использовать маршрутную информацию.

Команда network задает все непосредственно подсоединенные сети, подлежащие включению в таблицу маршрутизации:

Router(config-router)# network network-number где параметр определяет следующее:

network-number Задает непосредственно подключенную сеть, причем это номер, присвоенный. Центром информации о сетях, а не номер подсети или адрес отдельной хост-машины.

Пример конфигурирования протокола IGRP В показанном на рис. 18.11 примере:

• команда router igrp 109 выбирает для автономной системы 109 в качестве протокола маршрутизации протокол IGRP;

• команда network 1.0.0.0 задает непосредственно подключенную сеть;

• команда network 2.0.0.0 задает непосредственно подключенную сеть.

Для автономной системы 109 в качестве протокола маршрутизации выбран протокол IGRP. Все интерфейсы, подключенные к сетям 1.0.0.0 и 2.0.0.0, обрабатывают IР-трафик.

Команда show ip protocol Как показано в листинге 18.3, команда show ip protocol выводит данные о параметрах, фильтрах и сетевую информацию, относящуюся ко всему маршрутизатору. В выводимом этой командой результате также показывается алгоритм протокола IGRP, используемый для вычисления метрик в процессе маршрутизации. Здесь показываются значения весов метрик К1—К и максимальное количество переходов.

Листинг 18.3. Команда show ip protocol Route > show ip protocol Routing Protocol is igrp Sending updates every 90 seconds, next due in 55 seconds Invalid after 270 seconds, hold down 280, flushed after Outgoing update filter list fo all interfaces is not set Incoming update filte list for all interfaces is not set Default networks flagged in outgoing updates Default networks accepted from incoming updates IGRP metric weight Kl=l, K2=0, K3=l, K4=0, K5=0 M IGRP maximum hopcount IGRP maximum metric variance Redistributing igrp Routing for Networks:

183.8.0. 144.253.0. Routing Information Sources GatewayDistancelast Update 144.253.100.1 1000:00: 183.8.128.121000:00: 183.8.64.1301000:01: Distance: (default is 100) -- More - Команда show ip interface Как показано в листинге 18.4, команда show ip interface выводит на экран данные о статусе и глобальные параметры, связанные с интерфейсом. ОС IOS автоматически вводит в таблицу маршрутизации маршрут через прямое подключение, если интерфейс таков, что программное обеспечение имеет возможность посылать и принимать через него пакеты. Такой интерфейс отмечается словом "up" (т.е. интерфейс в рабочем состоянии и активен. — Прим.

перев.). Если интерфейс не может быть использован, то он удаляется из таблицы маршрутизации.

Удаление записи позволяет реализовать резервные маршруты, если таковые существуют.

Листинг 18.4. Команда show ip interface Route > show ip interfaces EthernetO is up, line protocol is up Internet address is 183.8.128.2, subnet mask is 255.255.255. Broadcast address is 255.255.255. Address determined by non-volatile memory MTU is 1500 bytes Helper address is not set Directed broadcast forwarding is enabled Outgoing access list is not set Inbound access list is not set Proxy ARP is enabled Security level is default Split horizon is enabled ICMP redirects are always sent ICMP unreachables are always sent ICMP mask replies are never sent IP fast switching enabled IP fast switching on the same interface is disabled IP SSE switching is disabled Route Discovery is disabled IP output packet accounting is disabled IP access violation accounting is disabled TCP/IP header compression is disabled Probe proxy name replies are disabled — More — — Команда show ip route Команда show ip route, как показано в листинге 18.5, выводит содержимое таблицы IP маршрутизации. В таблице хранятся перечень всех известных сетей и подсетей, а также значения метрики, связанной с каждой записью. Следует отметить, что в приведенном примере информация поступала от протокола IGRP и из данных о прямых подключениях.

Листинг 18.5. Команда show ip route Router> show ip route Codes: С - connected, S - static, I - IGRP, R - RIP, M - mobile, В BGP D - EIGRP, EX - EIGRP external, 0 - OSPF, IA - OSPF inter area El - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2, E-EGP i - IS-IS, LI - IS-IS level 1, L2 - IS-IS level 2 * - candidate default Gateway of last resort is not set 144.253.0.0 is subnetted (mask is 255.255.255.0). 1 subnets С 144.253.100.0 is directly connected, Ethernet I 133.3.0.0 [100/1200] via 144.253.100.200, 00:00:57, Ethernetl I 153.50.0.0 [100/1200] via 183.8.128.12, 00:00:05, EthernetO 183.8.0.0 is subnetted (mask is 255.255.255.128), 4 subnets I 183.8.0.128 [100/180 71] via 183.8.64.130, 00:00:27, Seriall [100/180 71] via 183.8.128.130, 00:00:27, SerialO С 183.8.128.0 is directly connected, EthernetO С 183.8.64.128 is directly connected, Seriall С 183.8.128.128 is directly connected, SerialO I 172.16.0.0 [100/1200] via 144.253.100.1, 00:00:55, Ethernetl I 192.3.63.0 [100/1300] via 144.253.100.200, 00:00:58, Ethernetl Команда debug ip rip Показанная в листинге 18.6 команда debug ip rip выводит содержание пакетов актуализации маршрутной информации протокола RIP в том виде, в каком эти данные посылаются и принимаются. В примере, приведенном ниже, пакет актуализации был отослан адресатом 183.8.128.130. В нем содержатся сведения о трех маршрутизаторах, причем один из них недостижим, так как количество переходов до него превышает 15. Затем пакеты актуализации отсылались в режиме широковещания через адрес 183.8.128.2.

Листинг 8.6. Команда debug ip rip Router# debug ip rip RIP Protocol debugging is on Routerft RIP: received update from 183.8.128.130 on SerialO 183.8.0.128 in 1 hops 183.8.64.128 in 1 hops 0.0.0.0 in 1 hops (inaccessible) RIP: received update from 183.8.64.140 on Seriall 183.8.0.128 in 1 hops 183.9.128.128 in 1 hops 0.0.0.0 in 1 hops (inaccessible) RIP: received update from 183.8.128.130 on SerialO 183.8.0.128 in 1 hops 183.8.64.128 in 1 hops 0.0.0.0 in 1 hops (inaccessible) RIP: sending update to 255.255.255.255 via EthernetO (183.8.128.2) subnet 183.8.0.128, metric subnet 183.8.64.128, metric subnet 183.8.128.128, metric default 0.0.0.0, metric network 144.253.0.0, metric RIP: sending update to 255.255.255.255 via Ethernetl (144.253.100.202) default 0.0.0.0, metric network 153.50.0.0, metric network 183.8.0.0, metric Резюме • Первоначально маршрутизатор должен обращаться к записям о сетях или подсетях, подключенных непосредственно.

• Маршрутизаторы узнают о путях к пунктам назначения тремя различными способами:

• через статические маршруты;

• через маршруты по умолчанию;

• через динамические маршруты.

• Команда ip route устанавливает статический маршрут.

• Команда ip default-network устанавливает маршрут по умолчанию.

• Маршрутизаторы могут быть сконфигурированы на использование сразу нескольких протоколов IP-маршрутизации, например протоколов RIP и IGRP.

Контрольные вопросы 1. К какому типу записей маршрутизатор обращается первоначально?

A. К записям о сетях и подсетях, подключенных непосредственно.

B. К записям, полученным им от ОС IOS.

C. К записям с известной информацией об IP-адресе и маске.

D. К записям, которые были получены от других маршрутизаторов.

2. Что из приведенного ниже наилучшим образом описывает статический маршрут?

A. Запись в таблице маршрутизации, которая используется для направления кадров, следующий переход для которых не имеет явного отражения в таблице маршрутизации.

B. Маршрут, который в явном виде конфигурируется и вводится в таблицу маршрутизации и имеет преимущество над маршрутами, выбранными протоколами динамической маршрутизации.

C. Маршрут, который автоматически подстраивается под топологию сети или изменения в трафике.

D. Маршрут, который принудительно подстраивается для направления кадров внутри топологии сети.

3. Что из приведенного ниже наилучшим образом описывает маршрут по умолчанию?

A. Запись в таблице маршрутизации, которая используется для направления кадров, следующий переход для которых не имеет явного отражения в таблице маршрутизации.

B. Маршрут, который в явном виде конфигурируется и вводится в таблицу маршрутизации.

C. Маршрут, который автоматически подстраивается под топологию сети или изменения в трафике.

D. Маршрут, который принудительно подстраивается для направления кадров внутри топологии сети.

4. Для чего используются протоколы внешней маршрутизации?

A. Для осуществления передачи между узлами сети.

B. Для доставки информации в рамках одной автономной системы.

C. Для обмена информацией между автономными системами.

D. Для установки инфраструктуры, совместимой между сетями.

5. Для чего используются протоколы внутренней маршрутизации?

A. Для установки инфраструктуры, совместимой между сетями.

B. Для обмена информацией между автономными системами.

C. Для осуществления передачи между узлами сети.

D. Используются внутри одной автономной системы.

6. Что из приведенного ниже относится к задачам глобального конфигурирования?

A. Назначение сетевых IP-адресов путем задания значений номеров подсетей.

B. Выбор протокола маршрутизации: RIP или IGRP.

C. Назначение сетевых/подсетевых адресов и соответствующей маски подсети.

D. Установка значения метрики маршрутизации для нахождения наилучшего пути к каждой сети.

7. Какую метрику использует протокол RIP для определения наилучшего пути, которым должно следовать сообщение?

A. Полоса пропускания.

B. Количество переходов.

C. Изменяется для каждого сообщения.

D. Административное расстояние.

8. Есть подозрение, что один из маршрутизаторов в сети посылает плохую маршрутную информацию. Какую команду можно использовать для проверки?

A. Router(config)# show ip protocol.

B. Router# show ip protocol.

C. Router> show ip protocol.

D. Router(config-router)# show ip protocol.

9. Для чего выводится содержимое таблицы IP-маршрутизации?

A. Для установки плана обновления информации в маршрутизаторе.

B. Для идентификации пар значений адресов сетей назначений и количества переходов.

C. Для прослеживания путей поступления дейтаграмм.

D. Для установки значений параметров и фильтров в маршрутизаторе.

10. Если необходимо узнать, на работу с каким протоколом маршрутизации сконфигурирован маршрутизатор, то какую команду следует использовать?

A. Router> show router protocol.

B. Router(config)> show ip protocol.

C. Router(config)# show router protocol.

D. Router> show ip protocol.

Глава Управление сетью В этой главе.

• Назначение ревизий различных типов • Цель создания карты сети • Программные средства для управления сетью и их функции • Характеристики и функции протоколов SNMP и CMIP • Некоторые методы устранения неполадок в сети • Цель выполнения оценки производительности сети Введение В этой книге до сих пор говорилось о том, как проектировать и создавать сети. Рассказывалось о том, как выбирать, прокладывать и тестировать кабель, как определять месторасположение помещений для коммутационного оборудования. Однако проектирование сети и ее практическая реализация являются только частью того, что необходимо знать. Также необходимо знать о техническом сопровождении сети и сохранении ее работоспособности на приемлемом уровне. Это означает, что администратор должен знать о способах устранения неисправностей при их возникновении. Кроме того, администратору необходимо знать, когда следует расширить или изменить конфигурацию сети, чтобы подогнать ее под изменившиеся требования, которые на нее возлагаются. В данной главе рассказывается об управлении сетью с помощью таких методик, как документирование, аудит, мониторинг функционирования и оценка производительности.

Первые шаги в управлении сетью Может показаться, что после того, как сеть установлена и работает, можно расслабиться. Но опытный администратор знает, что это совершенно неправильный подход. Прежде всего необходимо задокументировать сеть. Далее, точное знание о предположительных характеристиках работы сети значительно облегчит работу в случае возникновения проблем Поэтому, вместо того, чтобы расслабляться, необходимо воспользоваться нормальной работой сети и выполнить комплексную проверку. Факти-чески необходимо сделать пять различных ревизий сети:

инвентаризационную, установленного оборудования, эксплуатации, эффективности и средств защиты сети. Все эти пять типов ревизий описываются в данной главе. Инвентаризационную реви зию и ревизию установленного оборудования можно начать сразу Информация для эксплуатационной ревизии и ревизий эффективности и средств защиты сети может и Должна быть получена после начала функционирования сети, поскольку эти ревизии требуют данных, которые могут быть обеспечены только посредством мониторинга и анализа поведения и производительности сети.

Инвентаризационная ревизия Инвентаризационная ревизия позволяет инвентаризовать все сетевое оборудование и программное обеспечение. В идеале эта информация должна быть получена в момент закупки аппаратуры и программного обеспечения еще до их установки. Это сбережет время и усилия и снизит количество неудобств, которые будут испытывать пользователи сети.

Инвентаризационная ревизия сетевого оборудования должна включать сбор данных о серийных номерах устройств, их типе и фамилиях лиц, которые используют каждую конкретную единицу оборудования. Она также предусматривает составление перечня установок на различных рабочих станциях и сетевых устройствах. Некоторые администраторы считают полезным держать инвентаризационную информацию непосредственно прикрепленной к каждому сетевому устройству. Другие предпочитают хранить ее в письменном виде или в компьютеризированной базе данных, где она легко доступна для персонала технической поддержки.

Инвентаризационная ревизия прикладного программного обеспечения должна включать сбор данных о типах используемого программного обеспечения, количестве пользователей каждого приложения и эксплутационных требованиях к каждому из приложений. Во время выполнения инвентаризационной ревизии также необходимо удостовериться, что количество пользователей каждого приложения не превосходит количества лицензий, которым располагает данная рабочая площадка.

Ревизия установленного оборудования Ревизия установленного оборудования позволяет зафиксировать, где все находится. Она должна включать учет проложенных кабелей, рабочие станции, принтеры и устройства межсетевого взаимодействия (такие как концентраторы, мосты и маршрутизаторы). Короче говоря, она должна в конечном итоге дать подробную информацию о местонахождении всех составляющих элементов сети. В идеале вся эта информация должна быть внесена в рабочую версию документа с названием карта нарезки еще во время монтажа сети. После завершения этой ревизии самое время перенести нанесенные на карты нарезки данные на комплект чертежей здания.

Карта сети После завершения инвентаризационной ревизии и ревизии установленного оборудования необходимо воспользоваться собранной информацией и составить карту сети, которая по внешнему виду похожа на чертеж. Карта должна включать данные о физическом местонахождении и схеме размещения всех устройств, включенных в сеть, и выполняемых на них приложениях. Она также должна включать IP- и МАС-адреса каждого устройства.

Наконец, карта сети должна содержать сведения о длине каждого отрезка кабеля между узлами сети. Законченная карта сети должна храниться рядом с рабочим местом, выбранным для администрирования и мониторинга сети.

Когда программы мониторинга и устройства сообщают о проблеме с какими-либо физическими компонентами сети, часто они указывают место проблемы, например обрыва или короткого замыкания, путем предоставления информации о расстоянии между точкой возникновения проблемы и местом расположения контролирующего устройства. В других случаях программа мониторинга сообщает адрес устройства (или устройств), где возникла проблема. Совершенно очевидно, что локализация и решение проблемы существенно облегчаются, если информация, показанная на рис. 19.1, готова и находится под рукой.

Инвентаризационная ревизия и ревизия установленного оборудования должны быть сделаны как можно быстрее — до того, как сеть начнет предоставлять услуги клиентам. Наличие под рукой предоставляемой этими ревизиями информации позволит при возникновении проблем устранить их быстрее и эффективнее.

Ревизия эксплуатации Ревизия эксплуатации позволяет наблюдать за повседневной работой сети. Она требует применения специализированного программного обеспечения и аппаратуры. Кроме устройства, осуществляющего мониторинг сети, в ходе ревизии эксплуатации могут потребоваться и такие устройства, как анализатор сети, измеритель отраженного сигнала, разветвительные коробки, измерители мощности и генератор. Устройства, подобные мониторам сети, и анализаторы используют для выполнения своих функций специализированное программное обеспечение.

Все это оборудование и программное обеспечение позволяют администратору сети отслеживать сетевой трафик путем пересчета количества посланных пакетов, повторно переданных пакетов, а также определять размер пакетов и уровень загруженности сети. Проще говоря, эти устройства и программное обеспечение, которым они пользуются, позволяют обнаруживать такие события, как возникновение короткого замыкания и разрывов в кабеле, шум в сетевой среде передачи данных и узкие места в сети.

Из всех упомянутых здесь аппаратных средств управления для получения информации, требующейся при выполнении ревизии эксплуатации, ревизии эффективности и ревизии средств защиты, наиболее часто используются сетевые мониторы и анализаторы. Ниже в данной главе эти два типа устройств будут рассмотрены более подробно. Сейчас же достаточно сказать, что обычно они размещаются на центральной площадке, где легко доступны для персонала службы технической поддержки.

Программные средства для управления сетью Производители поставляют на рынок большое количество разнообразного программного обеспечения для управления сетями. Эти инструментальные средства позволяют наблюдать за поведением узлов сети, контролировать уровень сетевого трафика, следить за узкими местами в сети, вести записи результатов измерений и собирать диагностическую информацию.

Большинство из этих прикладных программ поддерживает специфические для производителя типы информации и работает с использованием одного из двух протоколов управлению сетью:

простого протокола управления сетью (Simple Network Management Protocol, SNMP) и протокола общей управляющей информации (Common Management Information, CMIP). Оба этих про токола передачи управляющей информации используют концепцию так называемой базы данных информации управления сетью (Management Information Base, MIB). Если говорить проще, то в такой базе данных содержится информация, тесты, уравнения и управляющие воздействия, которым подчиняются все ресурсы, находящиеся в сети. Хотя протоколы SNMP и CMIP выполняют одинаковую задачу и используют концепцию базы данных MIB, их методы получения информации о сети сильно разнятся. В некоторых случаях это даже может определять выбор типа протокола для мониторинга состояния сети.

Протокол SNMP Протокол SNMP, выпущенный в 1988 году министерством обороны США и разработчиками протокола TCP/IP, является наиболее используемым и хорошо известным программным средством для управления сетью.

Для получения информации о сети протокол SNMP использует методику, называемую сбором MIB-данных. Это означает, что он, переходя от одного сетевого устройства к другому, опрашивает каждого из них о его состоянии. Затем, как показано на рис. 19.2, выполняется копирование информации о состоянии каждого устройства, а также локальной базы данных MIB каждого устройства.

Одним из преимуществ протокола SNMP является то, что устройства в сети не обязательно должны быть достаточно "интеллектуальными", чтобы сообщать о возникновении проблемы.

Об этом заботится за них сам процесс опроса протокола SNMP. Однако в больших сетях, к которым подключено большое количество устройств и ресурсов, метод опроса протокола SNMP может стать недостатком, поскольку дает существенный вклад в трафик. А это может реально замедлить работу сети.

Протокол CMIP Протокол CM IP был разработан Международной организацией по стандартизации (ISO). В настоящее время этот протокол используется не так широко, как протокол SNMP, особенно во вновь создаваемых сетях. Для получения информации о сети протокол CMIP использует так называемую методику доклада MIB-данных. При использовании этой техники, как показано на рис.

19.3, центральная рабочая станция мониторинга ожидает от устройств доклада об их текущем состоянии.

Мониторинг сети Каждодневный контроль работы сети позволяет установить, что для нее является нор мальным состоянием. Например, отслеживая информацию за период времени, можно узнать, насколько в среднем загружена сеть. Также администратор может выяснить, в какое время суток, день недели и месяца трафик достигает своего пика. Можно определить наиболее и наименее популярные приложения в сети и как они используются. В некоторых случаях можно даже идентифицировать тех пользователей, которые чаще всего сталкиваются с проблемами при работе в сети. Вся эта информация должна храниться в соответствующих журналах. Позднее, когда администратор заметит что-либо, что, возможно, является проблемой, он сможет сравнить ее с этой информацией базового уровня, которая показывает, какой должна быть нормальная работа сети.

Ревизия эффективности Ревизия эффективности позволяет определить, работает ли сеть в соответствии со своими потенциальными возможностями. Как и ревизию эксплуатации, эту ревизию лучше всего выполнять после того, как сеть начала предоставлять услуги своим клиентам.

Что до кабельной системы сети, то набор опорных измерений, удовлетворяющих стандартам Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) и/или Ассоциации электронной промышленности/Ассоциации телекоммуникационной промышленности США (EIA/TIA), должна предоставить та организация, которая выполняла установку сети. Чтобы иметь уверенность в том, что кабельная система продолжает работать эффективно, необходимо периодически проводить соответствующие измерения и сравнивать их результаты с этими базовыми данными.

К другим показателям, которые должны быть включены в ревизию эффективности, относятся стоимостной анализ сети, анализ легкости, с которой сеть способна давать информацию, анализ способности сети обеспечивать целостность данных, а также оценка количества персонала для поддержки сети. Наконец, ревизия эффективности должна включать и оценку того, как клиенты сети умеют пользоваться программными и аппаратными ресурсами сети.

Ревизия средств защиты Ревизия средств защиты сети предусматривает просмотр требований по защите данных в сети и определение аппаратных и программных защитных систем, которые в наибольшей степени удовлетворяют им. Предоставить информацию, необходимую для выполнения этой ревизии, может только наблюдение и практика того, как сеть и ее клиенты используют данные и обращаются за ними.

Информация, которая должна собираться при выполнении ревизии этого типа, включает список сегментов, требующих ограниченного доступа или шифрования данных, перечень устройств, файлов и каталогов, требующих блокирования или защиты паролями, данные о файлах, архивные резервные копии которых должны создаваться, анализ необходимой частоты выполнения процедур резервного копирования, тип используемой защиты от вирусов и, что наиболее важно, сведения о тех процедурах, которые будут использоваться в сети в случае возникновения аварийных ситуаций и катастрофических отказов.

Если у вас нет точного представления о той информации, которая должна быть собрана в ходе той или иной ревизии, то следует проконсультироваться с другими сетевыми администраторами и узнать у них, как они проводят ревизии своих сетей и какие типы инструментальных средств управления сетью они находят наиболее пригодными для выполнения подобных задач. Можно также связаться с поставщиками сетевой операционной системы, которые смогут порекомендовать подходящее программное обеспечение для аудита сети, которое само проведет по процессу организации адекватной защиты сети и поможет выполнить полный мониторинг и анализ сети.

Сетевые анализаторы Для выполнения исследований можно включить в сеть сетевой анализатор. Называемое также анализатором протокола, это устройство, во многом так же, как монитор сети, отслеживает статистическую информацию о работе сети. Однако по сравнению с ним обеспечивает более высокий уровень возможностей. Фактически эти устройства настолько сложны и "интеллектуальны", что не только обнаруживают и идентифицируют проблемы, например узкие места, но и решают их.

Решение проблем в сети Ключом к успешному решению проблем в сети является информация. Есть общее правило: чем больше информации, тем легче решать проблемы. Информация, собранная при проведении ревизий, обеспечит тот набор измерений базового уровня, с которыми можно будет сравнивать текущие данные в процессе детализации проблемы. После возникновения проблемы должна быть собрана дополнительная информация. И точно так же, как в случае информации, полученной во время выполнения ревизий, эта новая информация должна регистрироваться и документироваться, равно как и любое предложенное решение. Наличие подобного журнала очень важно, так как он регистрирует ваш вклад в систему. Позднее он может быть использован для обоснования запросов на дополнительное оборудование, персонал и обучение. Задокументированные в журнале проблемы и решения могут быть полезным инструментом для обучения новых специалистов по поиску и устранению неполадок в сети. Такой журнал также позволит прослеживать тенденции, что поможет предвидеть проблемы и предлагать решения как в отношении конкретных ситуаций, так и в отношении людей.

Документирование проблем в сети Некоторые проблемы в сети будут выявляться сетевым администратором с помощью программных и аппаратных средств управления сетью. О других персонал технической поддержки сети будет узнавать из сообщений клиентов сети. Все запросы клиентов о помощи должны документироваться в виде отчета о неисправности. Регистрируемая в каждом отчете о неисправности информация должна быть разделена на пять общих категорий.

В первую категорию входит идентификационный номер, присваиваемый запросу. Он будет полезен для ведения картотеки информации или ввода ее в базу данных.

Вторая категория включает предварительную информацию. Сюда должны входить сведения о фамилии лица, сообщившего о проблеме, времени поступления сообщения о проблеме, методе его поступления, наличии связи этой проблемы с предыдущими сообщениями о неисправностях с указанием их идентификационных номеров, месте, где проблема возникла, может ли быть проблема воспроизведена для персонала технической поддержки, времени первого проявления проблемы, было ли что-либо сделано по-другому или изменено непосредственно перед возникновением проблемы и носит ли проблема периодический или устойчивый характер.

К третьей категории относится информация, собранная персоналом технической поддержки на месте возникновения проблемы. Она должна включать комментарии персонала технической поддержки относительно таких параметров окружающей среды ПК, как качество электропитания, температура, влажность и т.п., замечания персонала технической поддержки о наблюдении проблемы или возникших сложностях, а также перечень действий, предпринятых для исправления проблемы.

Четвертая категория должна включать информацию о том, был ли ПК передан в ремонт для дальнейшего обслуживания, список всех выполненных операций и результат этих действий.

Последняя категория, которая должна быть в отчете о неисправности — это резюме. Резюме должно содержать вывод о том, была ли проблема связана с аппаратурой, программным обеспечением или пользователем: если проблема была связана с программным обеспечением, то должно быть указано, с каким именно, если проблема была связана с аппаратурой, то должно быть указано, с какой именно.

Анализ и решение проблем в сети После того как будет собрана вся доступная информация о проблеме, необходимо составить список возможных причин. Основываясь на имеющейся истории работы сети, можно расставить приоритетность этих причин от наиболее вероятных до наименее вероятных. При выполнении такой расстановки приоритетов очень помогает, если держать в уме направления потоков данных в сети. Используя этот перечень возможностей, можно с помощью средств управления сетью идентифицировать причину проблемы.

Успешный поиск и устранение проблем в сети возможны и в том случае, если имеющийся набор типов инструментальных средств для управления сетью ограничен. Хотя в таких обстоятельствах вместо ориентации на такие средства управления сетью, как мониторы и анализаторы, придется воспользоваться методом замены.

Чтобы понять, как работает метод замены при возникновении проблемы, предположим, что есть один работоспособный объект и один нефункционирующий. Например, если собранная информация приводит к заключению, что проблема лежит в конкретной рабочей станции, то необходимо иметь другую такую же рабочую станцию, но заведомо работоспособную.

Начинать надо с самого нижнего уровня — с кабельной системы. Перекоммутируйте шнуры с одной машины на другую. Если сбоящая машина начнет работать правильно, а исправная начнет давать сбои, то проблема найдена с первой попытки. Если со сбояшим устройством не произошло никаких изменений, то необходимо восстановить исходное подключение шнуров и перейти на следующий уровень. Продолжайте перекоммутацию компонентов до тех пор, пока сбоящее устройство не начнет работать, а исправное не перестанет функционировать. Но следует быть готовым к тому, что метод замены может потребовать для устранения проблемы значительных затрат времени.

Если перепробовано все, но решения проблемы по-прежнему нет, то не надо упускать из виду очевидного. Частью проблемы может быть нехватка знаний, опыта или отсутствие соответствующих средств управления. Придя к этому заключению, необходимо без колебаний звонить экспертам. В долгосрочной перспективе вооруженные мощными средствами диагностики и управления, обладающие большими знаниями и опытом консультанты сберегут вам и вашей организации время, деньги и усилия. Кроме того, в процессе своей работы они могут дать вам ценную возможность обучения.

Ключом к успешному устранению проблем в сети является их изоляция путем планомерного следования простой иерархии процедур по устранению неполадок.

Процедуры устранения неполадок Приобретя опыт в работе с сетью и клиентами, вы со временем разработаете подходящую для себя иерархию процедур по устранению неполадок. А до тех пор может оказаться полезным выполнение следующих рекомендаций.

В большинстве сетей обычно пользователи, а не аппаратура или программное обеспечение, ответственны за так называемые проблемы в сети. Поэтому логичным первым шагом в решении выявленной пользователем проблемы является работа с самим пользователем.

Если определено, что проблема не является результатом действий пользователя, тогда следует перейти к следующему наиболее часто встречающемуся источнику проблем — ап паратуре. Начинать нужно с проверки наличия необходимых для диагностики проблемы инструментальных средств. Затем необходимо определить, является ли проблема локальной по отношению к устройству. При необходимости переставьте ПК на заведомо работающий сетевой вход, а его замените переносным компьютером. Если окажется, что проблема носит не локальный характер, то следует сосредоточиться на сетевом оборудовании. Определить, связана ли проблема с конкретным сегментом сети, поможет протокол SNMP. Первым делом необходимо посмотреть сетевую разводку. Следует проверить, не было ли недавно сделано каких-либо изменений в кабельном хозяйстве. Тут необходимо воспользоваться средствами диагностики, например измерителем отраженных сигналов. Проверьте все соединения кабелей в отказавшем сегменте, начните с рабочей зоны и двигайтесь к помещению для коммутационного оборудования. Если кабельное хозяйство и все соединения исправны, тогда следует проверить сетевые файл-серверы. Если таких серверов несколько, следует попытаться определить, какой из них является наиболее вероятным источником проблемы. Если вы полагаете, что проблема связана с рабочей станцией, проверьте коммутационную панель, кабель, разъем и память рабочей станции. В процессе диагностирования и решения проблемы не пренебрегайте любыми диагностическими ути литами, встроенными в плату сетевого интерфейса устройства. Если сетевое оборудование исключено как источник проблемы, то тогда, следуя соответствующим процедурам диагно стики, переходите к проверке и устранению проблем программного обеспечения.

Оценки производительности сети Периодическое выполнение оценок работы сети является важным инструментом в техническом сопровождении и профилактике отказов, гарантирующим, что сеть продолжает работать на приемлемом уровне. Первая оценка должна быть сделана после того, как сеть поработает разумный промежуток времени. Она должна основываться на информации, получаемой с помощью системных средств управления сетью. Собранные результаты оценки должны быть оформлены в виде документа, называемого отчетом о проведении оценки, который позволит персоналу, ответственному за управление сетью, увидеть, продолжает ли сеть работать так, как прогнозировалось и как требуется для организации. Целью создания отчета о проведении оценки является выявление сильных и слабых сторон сети, которые при необходимости можно будет исправить.

Например, в журналах, которые ведет анализатор сети, может быть отображена тенденция к замедлению трафика в определенных сегментах сети. Проведение новой ревизии аппаратных и программных средств может выявить добавление в этих сегментах нескольких новых сетевых устройств, выполняющих мультимедийные приложения. Если объединить эти оба набора данных в отчете о проведении оценки, то для персонала, отвечающего за управление сетью, такая информация может послужить основой для формулирования изменений в системе и ее работе.

Процедуры выполнения изменений в сети Администратор сети должен помнить, что все организации изменяются и растут. Как следствие, сеть, которая была установлена всего год назад, может уже не удовлетворять требованиям и потребностям организации. С изменением и развитием организации то же самое должно происходить и с сетью.

Если сетевой администратор полагает, что в сети должны быть сделаны изменения, особенно такие, которые поменяют способ взаимодействия пользователей с сетью, набор услуг, предоставляемых сетью, доступ к информации в приложениях, выполняемых в сети, или такие, которые будут связаны с дополнительными затратами времени, материальных и трудовых ресурсов, то ему необходимо подготовить проект технических требований на изменения. Этот документ должен будет пройти круг согласований.

Состав людей, участвующих в согласовании технических требований на изменения, разный в различных организациях. В идеале в состав лиц, участвующих в согласовании, должны входить сотрудники организации, которые не только обладают достаточными техническими знаниями, но и знакомы с типами услуг, приложений и производственными операциями, с которыми имеет дело организация.

В некоторых случаях эти технические требования могут послужить спусковым механизмом появления откликов от рецензентов. Обычно содержание таких откликов лежит в диапазоне от краткого анализа до широкого исследования с глубоким анализом. Иногда подобные исследования могут приводить к возврату в более раннюю точку цикла жизни сети. Другими словами, они могут потребовать полного перепроектирования сети. Если проблемы, которые показаны в отчете по проведению оценки, серьезны и имеют достаточно далеко идущие последствия, то это может даже означать возврат к стадии изучения. Короче говоря, технические требования на изменения могут привести к значительной модификации сети.

Резюме • Первым шагом в управлении сетью является ее документирование.

• Для документирования сети должны быть проведены следующие ревизии.

• Инвентаризационная ревизия и ревизия установленного оборудования, которые могут помочь при устранении проблем в сети.

• Ревизия эксплуатации, которая путем использования специализированных аппаратных и программных средств позволяет увидеть каждодневные операции, выполняемые в сети.

• Ревизия средств защиты, в ходе которой просматриваются требования к защите сети и определяются типы программных и аппаратных систем защиты, которые наилучшим образом им удовлетворяют.

• Ревизия эффективности, которая позволяет определить, что сеть работает в соответствии со своим потенциалом.

• Ревизии необходимы для установки той базовой линии производительности, с которой можно сравнивать текущие показатели.

• При устранении проблем, особенно выявленных клиентами, может быть полезным использование заранее продуманных процедур и вопросов.

• Периодическое выполнение оценок работы сети является важным инструментом в техническом сопровождении и профилактике отказов, гарантирующим, что сеть продолжает работать на приемлемом уровне.

• Информация, собранная при выполнении оценки производительности сети, используется для подготовки соответствующего отчета, который становится основой технических требований на изменения.

Контрольные вопросы 1. Какова цель инвентаризационной ревизии?

A. Идентификация местонахождения каждого элемента сети.

B. Мониторинг и анализ работы сети.

C. Сбор технических спецификаций поставщиков на каждый элемент сети.

D. Составление инвентаризационной описи всего программного и аппаратного обеспечения, используемого в сети.

2. Какова цель ревизии установленного оборудования?

A. Идентификация типов оборудования и устройств, сети.

B. Идентификация местонахождения каждого элемента сети.

C. Мониторинг и анализ работы сети.

D. Перенос информации на чертежи здания для создания карты нарезки.

3. Каким образом карта сети помогает локализовать место возникновения проблемы с физическим элементом сети?

A. Предоставляет имя пользователя проблемного устройства.

B. Предоставляет информацию об установках на проблемном устройстве.

C. Предоставляет данные об эксплуатационных требованиях приложений, используемых на проблемном устройстве.

D. Предоставляет информацию об адресах проблемного устройства.

4. Что из приведенного ниже правильно описывает протокол SNMP?

A. Редко используется во вновь создаваемых сетях.

B. Входит в стандарт протокола TCP/IP.

C. Использует концепцию, известную под названием MIB.

D. Является лучшим выбором для сетей с высоким объемом трафика.

5. Что из приведенного ниже правильно описывает работу протокола CMIP?

A. Использует метод опроса баз данных MIB.

B. Предусматривает наличие центральной рабочей станции мониторинга, которая ожидает от устройств сообщений об их текущем состоянии.

C. Копирует локальную базу данных MIB каждого устройства.

D. Способ, которым он получает информацию от устройств, дает значительный вклад в трафик сети.

6. Какова цель ревизии эффективности?

A. Мониторинг и анализ работы сети.

B. Определение того, работает ли сеть в соответствии со своим потенциалом.

C. Идентификация типов оборудования и устройств, сети.

D. Обеспечение информации о восстановлении после сбоя или катастрофического отказа.

7. Какова цель ревизии средств защиты сети?

A. Согласование требований по защите сети со строительными нормами и нормами секретности.

B. Оценка способностей клиентов пользоваться сетевым оборудованием и программным обеспечением.

C. Выяснение способности сети гарантировать целостность данных.

D. Определение состава аппаратно-программного комплекса, требующегося для обеспечения защиты сети.

8. Какие шаги следует предпринять для анализа и решения проблемы в сети после сбора данных о работе?

A. Определить, является ли проблема периодической или устойчивой;

составить список возможных причин;

расставить приоритеты причин.

B. Расставить приоритеты причин;

используя средства управления сетью или метод замены, идентифицировать причины;

отследить тенденции с целью предвидения возникновения проблем в будущем.

C. Составить список возможных причин;

расставить приоритеты причин;

используя средства управления сетью или метод замены, идентифицировать причины.

D. Определить, можно ли воспроизвести проблему;

расставить приоритеты возможных причин;

используя средства управления сетью или метод замены, идентифицировать причины.

9. Что из приведенного ниже должно быть включено в отчет о проведении оценки?

A. Состав сетевой аппаратуры и программного обеспечения, которые не удовлетворяют промышленным стандартам.

B. Журналы, показывающие тенденцию к уменьшению скорости трафика в определенных сегментах сети.

C. Описание случаев и мест несанкционированного доступа к файлам.

D. Описание типов пользователей, наиболее часто сталкивающихся с проблемами при пользовании сетью.

10. Что должно входить в письменную форму документа "Технические требования на изменения", который готовится для достижения более высокой производительности и уровня защиты сети?

A. Обоснования каждого запрашиваемого изменения.

B. Тип, количество и местонахождение каждого устройства в сети.

C. Сравнение текущей работы сети с ее прогнозируемой оптимальной работой.

D. Смета стоимости оборудования и трудозатрат.

Приложение Б Сводные данные о командах В этом приложении содержатся сводные данные о командах, использованных в книге Его назначение — дать быструю справку по той или иной команде Каждая команда приводится опально и сопровождается кратким описанием Кроме тою, в таблице есть перекрестная ссылка на главу в которой впервые упоминалась эта команда Данное приложение должно помочь в понимании команд, используемых для конфигурирования маршрутизаторов компании Cisco.

Команда Описание Глава access-enable Разрешает маршрутизатору создавать временную запись о доступе в динамическом списке доступа access-template Вручную помещает в конфигурируемый маршрутизатор временную запись о доступе appn Посылает команду в подсистему APPN atmsig Выполняет команды выдачи ATM-сигналов b Загружает вручную операционную систему bandwith Устанавливает значение полосы пропускания для интерфейса banner motd Задает баннер с сообщением дня bfe Устанавливает ручные аварийные режимы boot system Задает образ системы который маршрутизатор загружает при запуске calendar Управляет аппаратно реализованной системой календаря cd Изменяет текущее активное устройство cdp enable Активизирует выполнение на интерфейсе протокола ис- следования Cisco Discovery Protocol clear Сброс функций clear counters Обнуление счетчиков интерфейса clockrate Конфигурирует на последовательных интерфейсах, например в модулях сетевых интерфейсов или в интерфейсном процессоре, тактовую частоту аппаратных соединений с целью получения приемлемой скорости передачи в битах cmt Запускает или останавливает FDDI-функции управления соединением config-register Изменяет установки регистра конфигурирования configure Позволяет вводить изменения в существующую конфи- 12, 15, гурацию, а также поддерживать и хранить информацию о конфигурации на центральной площадке configure memory Загружает информацию о конфигурации из энергонеза- висимого ЗУ configure terminal Конфигурирует вручную терминал с консольного терми- 15, нала connect Открывает терминальное соединение copy Копирует данные конфигурации или образа системы copy flash tftp Копирует образ системы из флэш-памяти на TFTP-сервер copy running-config startup- Сохраняет находящуюся в ОЗУ текущую конфигурацию в 15, config энергонезависимом ЗУ copy running-config tftp Сохраняет находящуюся в ОЗУ текущую конфигурацию на сетевом TFTP-сервере copy tftp flash Загружает новый образ с TFTP-сервера во флэш-память copy tftp running-config Загружает конфигурационную информацию с сетевого TFTP-сервера debug Использует отладочные функции debug ip rip Выводит содержание пакетов актуализации маршрутной информации протокола RIP в том виде, в котором они посылаются и принимаются delete Удаляет файл dir Выводит список файлов на данном устройстве disable Отключает выполнение привилегированных команд disconnect Разрывает существующее сетевое соединение enable Включает выполнение привилегированных команд enable password Устанавливает локальный пароль для управления доступом к различным привилегированным уровням enable secret Задает дополнительный уровень защиты над командой enable password erase Стирает содержимое флэш-памяти или памяти конфигурации erase s tartup- config Стирает содержимое энергонезависимой памяти 14, exit Осуществляет выход из любого режима конфигурирования, 12, закрывает активный сеанс терминала и прекращает работу в режиме EXEC format Форматирует устройство help Дает описание из интерактивной системы помощи history Активизирует функцию истории команд interface Конфигурирует тип интерфейса и осуществляет переход в режим конфигурирования интерфейса ip address Назначает адрес и маску подсети и запускает на интерфейсе обработку по протоколу IP ip default-network Устанавливает маршрут по умолчанию ip domain-lookup Разрешает маршрутизатору выполнять трансляцию имени в адрес ip host Делает статическую запись о соответствии между именем и адресом в конфигурационном файле маршрутизатора ip name-server Задает адреса до шести серверов имен для использования в процессе преобразования имен и адресов ip route Устанавливает статические маршруты lat Открывает LAT-соединение line Идентифицирует конкретную линию, подлежащую конфигурированию, и запускает режим группирования команд конфигурирования линии lock Блокирует терминал login Вход в систему конкретного пользователя. Активизирует 12, проверку пароля при регистрации в системе logout Осуществляет выход из режима EXEC media- type Задает физическое соединение mbranch Трассирует по нисходящей ветвь многоадресного дерева для конкретной группы mrbranch Трассирует по восходящей ветвь многоадресного дерева для конкретной группы mrinfo Запрашивает информацию о соседях и версии про- граммного обеспечения у маршрутизатора с многоадресной рассылкой mstat Показывает статистические данные после нескольких трассировок маршрутов mtrace Трассирует путь от источника до ветви пункта назначения дерева многоадресной посылки name-connection Именует существующее сетевое соединение ncia Запускает/останавливает NCIA-сервер network Назначает получаемый из Центра информации о сетях адрес, к которому непосредственно подключается маршрутизатор no shutdown Перезапускает отключенный интерфейс pad Открывает Х.29 РАО-соединение ping Посылает эхо-запрос;

диагностирует принципиальную 10, возможность взаимодействия в сети 12, PPP Запускает двухточечный протокол разработки IETF pwd Показывает текущее активное устройство reload Останавливает работу и осуществляет холодный перезапуск;

12, перезагружает операционную систему 14, rlogin Открывает соединение удаленного доступа в систему router Запускает процесс маршрутизации, вводя определение 15, протокола IP-маршрутизации. Например, команда router rip выбирает RIP в качестве протокола маршрутизации rsh Выполняет удаленную команду sdlc Посылает тестовый кадр протокола SDLC send. Посылает сообщение по tty-каналам (телетайпным) service password-encryption Активизирует функцию шифрования пароля setup Осуществляет вход в средства команды setup 12,, show Показывает текущую рабочую системную информацию show buffers Предоставляет статистические данные о пуле буферов на сетевом сервере show cdp entry Выводит информацию о соседнем устройстве, запись о котором есть в CDP-таблице show cdp interface Выводит информацию об интерфейсах, на которых акти- визирован протокол CDP show cdp neibores Выводит результаты CDP-процесса исследования show flash Выводит распределение и содержание флэш-памяти 13, show hosts Выводит находящийся в кэше список имен и адресов хост- машин show interfaces Выводит статистические данные обо всех интерфейсах, сконфигурированных на маршрутизаторе show ip interface Выводит данные о статусе и глобальные параметры, связанные с интерфейсом show ip protocols Выводит параметры и текущее состояние активного про- цесса протокола маршрутизации show ip route Выводит содержание таблицы IP-маршрутизации 13, show memory Показывает статистические данные о памяти маршрути- затора, включая статистику свободных пулов памяти show processes Выводит информацию об активных процессах show protocols Выводит данные о сконфигурированных протоколах. Эта команда показывает статус любого сконфигурированного протокола уровня 3 модели OSI show running-config Выводит информацию о текущей конфигурации в ОЗУ 13, 14, 15, show stacks Контролирует использование стека процессами и прерванными маршрутами, а также указывает причину последней перезагрузки системы show starup-config Выводит сохраненную конфигурацию, которая содержится 14, 15, в энергонезависимом ЗУ show version Выводит конфигурацию аппаратной части системы, версию 13, программного обеспечения, имена и источники кон фигурационных файлов и образы начальной загрузки shutdown Отключает интерфейс telnet Регистрация в хост-машине, поддерживающей протокол 13, Telnet term ip Задает формат сетевых масок в текущем сеансе trace Определяет путь, по которому будут следовать пакеты, 13, перемещаясь к пункту назначения verify Верифицирует контрольную сумму файла во флэш-памяти where Выводит список активных соединений which-route Выполняет просмотр таблицы OSI-маршрутов и выводит результаты write Записывает рабочую конфигурацию в память, передает в сеть или на терминал write erase Заменена командой erase startup-config write memory Заменена командой copy running-config startup-config x3 Устанавливает Х.З-параметры РАО-устройств xr emote Осуществляет вход в режим удаленной работы XRemote Приложение В Ответы на контрольные вопросы В приложении содержатся ответы на контрольные вопросы, приведенные в конце каждой главы.

Глава 1 Глава 1. А 1. А 2. В 2. D 3. В 3. D 4. А 4. А 5. D 5. В 6. А 6. В 7. А 7. А 8. В 8. В 9. С 9. А 10.D 10. В Глава 2 Глава 1. С 1. А 2. D 2. А 3. В 3. С 4. В 4. А 5. В 5. А 6. D 6. А 7. А 7. В 8. С 8. D 9. В 9. С 10.А 10.А Глава 5 Глава 1. D 1. D 2. А 2. С 3. В 3. А 4. D 4. D 5. С 5. В 6. С 6. D 7. А 7. С 8. D 8. А 9. С 9. А 10.А 10.В Глава 6 Глава 1. С 1. А 2. D 2. А 3. D 3. С 4. А 4. С 5. А 5. С 6. В 6. В 7. А 7. В 8. А 8. D 9. С 9. А 10.С 10.С Глава 7 Глава 1. В 1. А 2. С 2. В 3. С 3. В 4. D 4. А 5. В 5. А 6. С 6. С 7. А 7. В 8. D 8. А 9. В 9. С 10.С 10.В Глава 11 Глава 1. С 1. В 2. В 2. С 3. А 3. А 4. А 4. D 5. А 5. А 6. А 6. С 7. D 7. D 8. А 8. В 9. А 9. С 10.А 10.В Глава 12 Глава 1. А 1. В 2. В 2. А 3. С 3. С 4. А 4. D 5. D 5. D 6. А 6. В 7. D 7. А 8. В 8. С 9. С 9. С 10.D 10.А Глава 13 Глава 1. А 1. С 2. С 2. D 3. С 3. А 4. В 4. В 5. С 5. А 6. В 6. В 7. А 7. А 8. С 8. D 9. А 9. А 10.А 10.В Глава 1. С 2. D 3. А 4. А 5. D 6. С 7. А 8. В 9. D 10.А Глава 1. А 2. В 3. А 4. С 5. D 6. В 7. В 8. С 9. В 10.D Глава 1. D 2. В 3. D 4. С 5. В 6. В 7. D 8. С 9. В 10.А Приложение Г Основы компьютерной техники В данном приложении рассматриваются компоненты компьютера и роль компьютеров в сети, излагаются основы организации взаимодействия в сети, начиная с главного элемента сети — компьютера Чем больше вы будете знать о компьютерах, тем легче вам будет понять принципы создания сети Чтобы разобраться с ролью компьютеров, можно представить себе Internet в виде живого организма, а компьютеры — в виде его клеток Они являются источниками и приемниками информации, одновременно отдавая и получая ее из сети Internet Хотя часто клетки способны жить независимо от организма, частью которого они являются, сам организм не может жить без клеток, его составляющих В выживании компьютеры и Internet до некоторой степени зависят друг от друга Конечно, компьютеры могут существовать без сети Internet, но с течением времени они становятся все более и более от нее зависимыми Компьютеры также играют жизненно важную роль в мире производства Компании используют компьютеры и компьютерное программное обеспечение разными способами, но некоторое их применение является общим во всех компаниях Серверы, например, используются для хранения важных данных и начисления заработной платы работникам.

Программное обеспечение для работы с электронными таблицами используется для организации финансовой информации Текстовые процессоры применяются для создания различных служебных записок и других текстовых документов Базы данных используются для ведения подробных записей о клиентах А для доступа к Web-серверу компании используются браузеры Другими словами, сегодня компьютеры абсолютно необходимы для успешной работы компании В настоящем приложении будет рассказано о базовых процессах, происходящих внутри компьютера, знание которых необходимо до начала изучения организации взаимодействия в сети.

Составляющие компьютера Поскольку компьютеры являются важными строительными блоками сети, важно знать основные элементы персонального компьютера (ПК) Многие из сетевых устройств сами представляют собой специализированные компьютеры, которые во многом состоят из тех же составных частей, что и обычный ПК Чтобы компьютер стал надежным средством получения информации, например, для доступа к учебному курсу по Internet, он должен быть в нормальном рабочем состоянии, а это, в свою очередь, означает, что у вас иногда может возникнуть необходимость в устранении мелких неполадок в программном обеспечении и аппаратной части вашего компьютера Поэтому необходимо знать названия и назначение следующих составляющих компьютера Мелкие дискретные компоненты Транзистор — прибор, который усиливает (увеличивает) сигнал или замыкает и размыкает цепь.

Интегральная схема — электронный прибор, изготовленный из полупроводникового материала (который может управлять проводимым им количеством электричества).

Резистор — прибор, который оказывает сопротивление прохождению электрического тока.

Конденсатор — электронный компонент, который хранит энергию в виде электростатического поля (электрического поля, не изменяющегося во времени);

он состоит из двух проводящих металлических пластин, разделенных изолирующим материалом (рис. Г.1).

Разъем — часть кабеля, которая вставляется в порт или интерфейс (рис. Г.2).

Светоизлучающий диод (СИД) — прибор, который светится при прохождении через него электрического тока.

Припой — легкоплавкий сплав (смесь металлов), используемый для соединения металлов.

Подсистемы персонального компьютера Печатная плата — тонкая пластина, на которой размещаются чипы и другие электронные компоненты.

Привод для компакт-дисков (CD-ROM) — привод устройства постоянной памяти на компакт дисках, который представляет собой устройство, способное считывать информацию с компакт дисков (рис. Г.З).

Центральный процессор — мозг компьютера, где выполняется большая часть вычислений (рис. Г.4).

Накопитель на гибких дисках — дисковый накопитель, способный считывать и за писывать данные с использованием гибких магнитных дисков (рис Г.5).

Накопитель на жестких дисках — устройство, которое может считывать и записывать данные на жестком диске (рис. Г.6).

Микропроцессор — кремниевый чип, содержащий центральное процессорное устройство. В мире ПК термины микропроцессор и центральное процессорное устройств взаимозаменяемы.

Рис. Г.6. Накопитель на жестком диске Материнская плата — основная печатная плата персонального компьютера (рис. Г.7).

Шина — группа проводников, по которым данные передаются из одной части компьютера в другую. Она соединяет все внутренние компоненты компьютера с центральным процессором (рис.

Г.8).

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) — тип памяти компьютера, в которой | можно обращаться к любому байту памяти, не затрагивая предыдущие байты (рис. Г.9).

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) — память компьютера, в которук данные заносятся заранее;

после того как данные записаны на чипе ПЗУ, они не мо-| гут быть удалены и могут только считываться (рис. Г. 10).

Системный блок — основная часть ПК. Он содержит шасси, микропроцессор, основную память, шину и порты, но в него не входят клавиатура, монитор или любое другое внешнее устройство, подключаемое к компьютеру.

Слот расширения — место в компьютере, куда вставляется печатная плата, добавляющая компьютеру новые функциональные возможности (рис. Г.И).

Блок питания — компонент компьютера, обеспечивающий ему подачу электропитания (рис.

Г. 12).

Элементы задней стенки Плата расширения — печатная плата, которая может быть вставлена в компьютер для добавления ему новых функциональных возможностей (рис. Г. 13).

Задняя стенка — большая печатная плата, на которой установлены гнезда для плат расширения. Задняя стенка отличается от материнской платы тем, что на ней могут не находиться логические схемы для выполнения вычислительных функций Сетевая карта — плата расширения, вставляемая в компьютер для того, чтобы он мог подключиться к сети Модем (модулятор/демодулятор) — устройство, которое позволяет компьютеру передавать данные по телефонным линиям, существуют внутренние (вставляемые в виде плат расширения) и внешние (подключаемые к порту) модемы Видеокарта — плата расширения, которая позволяет выводить информацию на экран монитора (рис. Г 14) Звуковая карта — плата расширения, которая позволяет компьютеру обрабатывать и выводить звук Интерфейс — элемент аппаратуры, например электрический разъем, который позволяет соединять два устройства (рис. Г. 15).

Порт — интерфейс компьютера, к которому можно подключить электронное устройство (рис. Г. 16).

Параллельный порт — интерфейс, способный передавать одновременно больше одного бита.

Используется для подключения таких внешних устройств, как, например, принтеры (рис. Г. 17).

Последовательный порт — интерфейс, который может использоваться для последовательного обмена данными (при котором одновременно передается только один бит) (рис. Г. 18).

Порт мыши — предназначен для подключения к ПК мыши.

Шнур электропитания — используется для подключения электрического устройства к розетке с целью подачи на него электрического питания.

На рис. Г.19 показаны основные компоненты идеализированного компьютера.

Внутренние составляющие компьютера можно представить себе в виде сети устройств, подключенных к системной шине. В некотором смысле ПК и есть небольшая компьютерная сеть.

В компьютер постоянно поступают информационные потоки и электрический ток.

Чтобы понять принципы организации взаимодействия в сети — проектирование, создание и техническое сопровождение сетей, — можно представить себе компьютер в виде миниатюрной сети, в которой различные устройства, входящие в состав системного блока, со9динены и обмениваются информацией друг С другом. Ниже приведены некоторые из наиболее важных информационных потоков (почти все из них проходят по шине).

• Команды начальной загрузки — хранятся и посылаются из ПЗУ.

• Прикладное программное обеспечение — после загрузки находится ОЗУ.

• ОЗУ и ПЗУ— постоянно общаются с центральным процессором по шине.

• Информация прикладных программ — хранится в ОЗУ, пока используется прикладное программное обеспечение.

• Запоминаемая информация — поступает из ОЗУ в какое-либо устройство хранения.

• Экспортируемая информация — поступает из ОЗУ и центрального процессора через шину и слот расширения на последовательный и параллельный (обычно для принтеров) порты, видеокарту, звуковую или сетевую карту.

Платы сетевого интерфейса Плата сетевого интерфейса представляет собой печатную плату, которая обеспечивает возможность сетевого обмена данными, поток которых может идти в персональный компьютер, так и из него. Также называемая сетевым адаптером, она вставляется в материнскую плату и имеет порт для соединения с сетью.

Сетевая карта взаимодействует с сетью по последовательному соединению (одновременно передается один бит информации) и с компьютером — по параллельному соединению (одновременно передается больше одного бита). Каждая карта требует наличия канала IRQ, адреса ввода/вывода и адреса верхней памяти для ОС DOS или Windows 95/98 Канал IRQ или канал запросов на прерывание представляет собой физические линии связи, по которым устройства могут посылать микропроцессору сигналы прерывания. Сигналы прерывания информируют микропроцессор о наступлении того или иного события, например о выходе за пределы памяти. Адрес ввода/вывода — это участок памяти, используемый для ввода или извлечения данных из компьютера. В системах, работающих под управлением операционной системы DOS, верхней памятью называют область памяти, лежащую между первыми 640 Кбайт и 1 Мбайт.

При выборе сетевой карты следует учитывать следующие три фактора.

• Тип сети (например, Ethernet, Token Ring или FDDI).

• Тип кабеля (например, витая пара, коаксиальный или оптоволоконный).

• Тип системной шины, например, PCI или ISA (рис. Г.20).

Плата сетевого интерфейса позволяет функционировать сети и потому считается ключевым компонентом. Иногда может возникнуть необходимость в ее установке в компьютер. К некоторым возможным ситуациям, которые приводят к необходимости делать это, относятся следующие.

• Добавление платы сетевого интерфейса в ПК, который ее не имеет.

• Замена плохой или поврежденной платы • Переход с платы, работающей со скоростью 10 Мбит/с (мегабит или миллион бит в секунду) на плату, работающую со скоростями 10/100 Мбит/с.

Изменение на плате сетевого интерфейса установок перемычек. Перемычка представляет собой металлический мостик, который замыкает электрическую цепь;

обычно перемычка состоит из пластмассовой вставки, одеваемой на два штырька. Перемычки переставляются для того, чтобы изменить такие установки, как, например, IRQ (особенно в более старых платах сетевого интерфейса).

Для установки платы вам необходимо следующее.

• Знать, как конфигурируется сетевая карта, включая установку перемычек, программного обеспечения автоматического конфигурирования (plug-and-play software) и стираемого программируемого постоянного запоминающего устройства. (СППЗУ — это тип памяти, которая хранит содержимое до тех пор, пока не подвергнется воздействию ультрафиолетового света.) • Уметь пользоваться средствами диагностики сетевой карты, включая средства диагностики изготовителя и проверку по методу петли. (Тестовый сигнал посылается в такой пункт назначения в сети, который после приема возвращает его в исходную точку;

в случае работы с сетевой картой тестовый сигнал проходит между ПК и сетевой картой, при этом не важно, имеется или подключение внешнего кабеля.) Способностью разрешать конфликты аппартных ресурсов. К таким ресурсам относятся сигналы IRQ и базовый адрес ввода/вывода или адрес прямого доступа к памяти. (Адрес прямого доступа к памяти используется для передачи данных из ОЗУ в устройство минуя процессор.) Компоненты портативных компьютеров Сейчас все более популярными становятся малогабаритные портативные компьютеры типа лэптоп и ноутбук, а также миниатюрные типа палмтоп, персональные цифровые ассистенты и другие маленькие вычислительные устройства. Материал, приведенный в предыдущих разделах, относится и к портативным компьютерам. Основное отличие состоит только в том, что их компоненты имеют меньшие размеры. Слоты расширения в таких компьютерах выполняются в стандарте Международной ассоциации карт памяти для персональных компьютеров (PCMCIA), когда сетевые карты, модемы, накопители на жестких дисках и другие устройства имеют обычно размер кредитной карточки и могут вставляться в различных местах по периметру корпуса компьютера.

Программное обеспечение Теперь, когда вы имеете неплохое представление об аппаратной части компьютера, перейдем к рассмотрению компьютерного программного обеспечения. Цель программного обеспечения состоит в том, чтобы позволить вам взаимодействовать с компьютером или сетевым устройством и заставить его делать то, что от него хотят.

Таким образом, после настройки аппаратной части ПК необходимо сконфигурировать программное обеспечение. Например, до получения возможности просмотра учебного курса в сети Internet необходимо выполнить следующее.

1. Выбрать плату сетевого интерфейса.

2. Ввести правильные установки протокола TCP/IP, включая установки сетевого адреса (о протоколе TCP/IP см. в главе 10).

3. Отрегулировать монитор (если необходимо).

4. Инсталлировать и настроить броузер.

5. Выполнить несколько других задач (если необходимо).

Браузеры Web-сервер представляет собой прикладное программное обеспечение, использующееся для определения местонахождения и отображения Web-страниц. Web-броузер играет роль интерфейса пользователя, последовательно контактируя с Web-сервером, запрашивая информацию, принимая ее и затем выводя результаты на экран. Программное обеспечение броузера интерпретирует язык гипертекстовой разметки (HTML) — язык, который используется для создания Web-страниц. Этот язык способен выводить графические изображения и воспроизводить звук и видеофильмы, а также работать с другими мультимедийными файлами. Гиперсвязи, являясь элементами электронного документа, которые указывают другое место в том же или совершенно другом документе, позволяют пользователю связываться с другими Web-страницами и файлами, которые могут загружаться в компьютер.

Двумя наиболее популярными броузерами являются Netscape Communicator и Internet Explorer (IE). Ниже приведены некоторые их сходные черты и отличия.

Netscape • Первый популярный броузер.

• Занимает меньший объем дискового пространства.

• Многими считается простым.

• Выводит HTML-файлы.

• Пересылает электронную почту, файлы и выполняет другие функции.

Internet Explorer (IE) • Сильно связан с другими продуктами компании Microsoft.

• Занимает больший объем дискового пространства.

• Считается более трудным в использовании.

• Выводит HTML-файлы.

• Пересылает электронную почту, файлы и выполняет другие функции.

Интегрируемые программные модули Также существует много специфических типов файлов (авторство которых принадлежит частным компаниям), с которыми стандартные Web-браузеры работать не могут. Чтобы иметь возможность просматривать подобные файлы, необходимо сконфигурировать броузер на использование интегрируемых прикладных программных модулей. Эти приложения работают совместно с броузером и запускают программы, требующиеся для просмотра специальных файлов.

• Shockwave — воспроизводит мультимедийные файлы (с интегрированными текстом, графикой, видеоматериалами, анимацией и/или звуком);

программа создана компанией Macromedia Authorware, Director and Flash programs.

• QuickTime — воспроизводит видеофильмы и звуковые файлы в формате Apple QuickTime.

• RealAudio — воспроизводит звуковые файлы в формате RealAudio • RealPlayer G2 — воспроизводит файлы видеофильмов с высоким разрешением в формате RealPlayer.

Офисные прикладные программы Кроме конфигурирования компьютера для просмотра через Internet учебных курсов, пользователь использует его для выполнения многих других полезных задач. В бизнесе регулярно применяют набор приложений, которые поступают в виде пакета офисных программ. Примером такого пакета является Microsoft Office. Обычно офисные приложения включают электронные таблицы, текстовый процессор, систему управления базой данных, программное обеспечение для подготовки презентаций и менеджер персональной информации, включающий электронную почту.

Программное обеспечение для работы с электронными таблицами включает таблицы, состоящие из столбцов и строк, и часто используется с формулами для обработки и анализа данных. Текстовый процессор является приложением, которое используется для создания и редактирования текстовых документов;

современные программы текстовых процессоров позволяют пользователю создавать сложные документы, включающие графику и многоформатный текст. Базы данных используются для хранения, ведения, организации, сортировки и фильтрации записей (запись — это некий набор информации, идентифицируемый общей темой, например именем заказчика). Программное обеспечение для подготовки презентаций используется для создания презентационных материалов, показываемых на совещаниях, в учебных классах или на торговых презентациях.

Менеджеры персональной информации включают электронную почту, список контактов, календарь и многое другое. Сегодня офисные приложения являются в той же степени частью повседневной работы, в какой до появления ПК были печатные машинки.

Сети Сеть представляет собой сложную соединенную систему объектов или людей. Се везде вокруг и даже внутри нас. Нервная и кровеносная системы — это тоже сети Изображенная на рис. Г. 21 кластерная диаграмма показывает несколько типов сете» вы можете придумать и другие.

Отметим выделенные группы:

• транспорт;

• социальная сфера;

• биология;

• коммунальные службы Сети обмена данными проектируются для того, чтобы позволить двум компьютерам, расположенным в любой точке земного шара, общаться друг с другом. Сети также обеспечивают возможность обмена данными между компьютерами различных типов, будь то Macintosh, IBM совместимый ПК или мэйнфрейм. Главное, чтобы все компьютеры и устройства понимали языки других, называемые протоколами.

Протокол представляет собой формальное описание набора правил, определяющих порядок, в соответствии с которым устройства обмениваются информацией. Большинство сетей обмена данными классифицируется по следующим категориям: локальные, региональные и глобальные.

Локальные сети обычно расположены в отдельных зданиях или небольших комплексах зданий и обеспечивают связь между офисами. Региональные сети спроектированы для города или деловой его части. Глобальные сети охватывают большие географические области и связывают города и страны. Соединение локальных, региональных и глобальных сетей называется органи зацией межсетевого взаимодействия.

Первые компьютеры были автономными устройствами. Каждый работал сам по себе независимо от какого-либо другого компьютера. Со временем стало очевидным, что это не эффективный, в том числе и в стоимостном плане, способ ведения бизнеса. Необходимо было найти решение, которое бы помогло найти ответ два вопроса.

1. Как избежать дублирования оборудования и ресурсов (например, требования наличия отдельного принтера на каждую пару ПК) 2. Как эффективно организовать коллективное использование и обмен информацией?

Одним из первых решений этих проблем было создание локальных сетей. Поскольку локальные сети позволили объединить все рабочие станции, периферийное оборудование (внешние устройства, подсоединяемые к компьютеру), терминалы и другие устройства, находящиеся в одном здании, они сделали возможным для предприятий, использующих компьютерные технологии, обеспечить коллективное пользование файлов и принтеров.

Повсеместное использование компьютеров в производстве сделало очевидным, что и локальных сетей недостаточно. Использование систем на основе локальных сетей приводило к тому, что каждое подразделение или предприятие превращалось в своего рода электронный остров.

Необходим был способ эффективного и быстрого перемещения информации из одного предприятия в другое. Тогда и появилось решение о создании региональных и глобальных сетей. Так как глобальные сети могли соединять сети пользователей, находящиеся в географически большой области, они обеспечили производствам возможность общения друг с другом на больших расстояниях.

Ранние разработки локальных, региональных и глобальных сетей носили во многом хаотический характер. В начале 1980-х годов наблюдался огромный рост количества сетей.

Компании поняли, сколько денег они могут сберечь и насколько могут повысить производительность за счет применения сетевой технологии. Например, служебные записки могли быть доведены по сети до всех сотрудников мгновенно, и для этого не надо было иметь кого-то, кто бы распечатал документ, сделал достаточное количество копий и доставил бы всем сотрудникам.

Компании начали добавлять сети и расширять существующие почти с такой же скоростью, с какой появлялись новые сетевые технологии и продукты.

К середине 1980-х проявилась болезнь роста. Многие из появившихся сетевых технологий были созданы с использованием аппаратного и программного обеспечения от разных производителей и разработчиков. Как следствие, многие новые сетевые технологии оказались несовместимыми.

Сетям, использующим различные спецификации, например Ethernet и Token Ring, становилось все труднее обмениваться данными друг с другом. Не удивительно, что начиная с середины 1980-х годов большая часть работ была связана с созданием и реализацией сетевых технологий и стандартов, которые позволяли работать вместе в одной сети сетевым устройствам или технологиям от различных производителей. Например, тогда появились мосты (устройства, соединяющие две локальных сети или два сегмента одной сети), которые позволили обмениваться информацией сетям Ethernet и Token Ring.

С появлением множества технологий возникла необходимость каким-то способом измерять характеристики локальных и глобальных сетей с целью определения их полезности для компаний и конечных пользователей. Основным способом описания возможностей сети является применение такой меры, как полоса пропускания. Этот термин может быть сложным для понимания, но он представляет собой важную концепцию техники создания сетей. Это и является темой следующего раздела.

Полоса пропускания Полоса пропускания является мерой того объема информации, который может быть передан из одного места в другое за заданный промежуток времени. Существуют два общеупотребительных случая использования термина полоса пропускания: один относится к аналоговым сигналам, а другой — к цифровым (сигналы рассматриваются в приложении Д, "Основы электроники и сигналы"). Во всем остальном материале данной книги имеется в виду цифровая полоса пропускания, или просто полоса пропускания.

Вы уже знаете, что основной единицей измерения, используемой для описания потока цифровой информации из одного места в другое, является бит, а основной единицей измерения времени — секунда. Теперь понятно, откуда возникает термин бит в секунду (бит/с).

Бит в секунду — это единица измерения полосы пропускания. Конечно, если обмен происходит со скоростью 1 бит в секунду, то это очень медленно. Американский стандартный код для обмена информацией (ASCII) представляет символы английского языка в виде чисел, при этом каждой букве назначается номер от 0 до 127. Теперь представьте передачу ASCII-кода своей фамилии и адреса со скоростью 1 бит в секунду — это займет минуты! К счастью, сейчас возможен значительно более быстрый обмен данными. В табл. Г. 1 представлены различные единицы измерения полосы пропускания.

Таблица Г.1. Единицы измерения полосы пропускания Единица измеренияСокращенное Эквивалентность название Бит в секундубит/с 1 бит/с — основная единица измерения полосы пропускания Килобит в секундуКбит/с 1 Кбит/с = 1024 бит/с = 210 бит/с Мегабит в секундуМбит/с 1 Мбит/с = 1 048 576 бит/с = 220 бит/с Гигабит в секундуГбит/с 1 Гбит/с = 1 073 741 824 бит/с = 230 бит/с Полоса пропускания является очень важным элементом в создании сетей, хотя, может быть, довольно абстрактным и трудным для понимания. Ниже приведены три аналогии, которые, возможно, помогут вам лучше представить себе полосу пропускания.

1. Полосу пропускания можно сравнить с диаметром трубы (рис. Г.22). Представьте себе систему трубопроводов, через которые в ваш дом поступает питьевая вода и уходят сточные воды. Эти трубы имеют различные диаметры: магистральная труба городского водопровода может иметь диаметр 2 метра, тогда как диаметр крана на кухне может быть всего 2 сантиметра. Диаметр трубы служит мерой пропускной способности трубы. По этой аналогии вода подобна информации, а диаметр трубы — полосе пропускания.

Фактически многие специалисты по сетям используют в разговорах между собой как раз подобные аналогии, говоря, что, мол, надо бы установить "трубы побольше", имея под этим в виду более широкую полосу пропускания, т.е. более высокую пропускную способность передачи информации.

2. Полоса пропускания похожа на количество полос дорожной магистрали (рис. Г.23).

Представьте себе сеть дорог, которые имеются в вашем городе. Это могут быть скоростные восьмиполосные магистрали с выездами на двух- и трехполосные дороги, которые затем могут переходить в двухполосные отдельные улицы и заканчиваться подъездными дорожками к вашему дому. В соответствии с этой аналогией количество полос магистрали представляет собой полосу пропускания, а количество автомобилей подобно объему информации, который может передаваться.

3. Полоса пропускания подобна качеству звука вашей аудиосистемы Звук — это информация, а качество звука — полоса пропускания, т.е. звук — это данные, а мера частоты звука — полоса пропускания Если бы вы попытались отранжи-ровать предпочитаемый способ прослушивания любимой песни по телефону, через AM- и FM радиопремник или с помощью проигрывателя компакт-дисков, то, вероятно, поставили бы компакт-диск на первое место, затем — FM-радиоприемник, потом — АМ радиоприемник и на последнее место — телефон Реальные значения полосы пропускания для всех этих случаев равны соответственно 20, 15, 5 и 3 КГц.

Однако все-таки следует помнить, что истинным и действительным значением термина "полоса пропускания" в контексте данной книги является максимальное количество бит, которое теоретически может пройти через заданную область пространства за определенное количество времени при заданных условиях Использованные выше аналогии приведены только для того, чтобы облегчить понимание концепции полосы пропускания Полоса пропускания — это чрезвычайно полезная концепция. Однако она имеет свои ограничения Независимо от того, как посылаются сообщения и какой тип кабеля используется, величина полосы пропускания ограничена Это объясняется как законами физики, так и современным уровнем технологии В табл Г 2 представлены максимально возможные значения цифровой полосы пропускания (включая ограничения по длине) для нескольких широко распространенных типов кабеля Всегда следует помнить, что ограничения носят как физический, так и технологический характер (технология определяет качество изготовления кабеля, что, в свою очередь определяет границы полосы пропускания) Таблица Г.2. Максимальные значения полосы пропускания и ограничения подлине Тип среды Теоретически Максимальное максимальное значение физическое расстояние, полосы пропускания, м Мбит/с 50-омный коаксиальный кабель (Ethernet 10-1000 10Base2 ThmNet) 75-омный коаксиальный кабель (Ethernet 10-100 10Base5 ThickNet) Неэкранированная витая пара категории 5 100 (UTP) (Ethernet 100BaseTX Fast Ethernet) Многомодовое (62 5/125 мкм) оптоволокно 100 (100BaseFX) Одномодовое (центральная жила 10 мкм) 1000 оптоволокно (1000BaseLX) Другие технологии находящиеся на стадии 2400 исследования Беспроводная передача 2 Полоса пропускания также ограничивается возможностями конкретной сетевой технологии, например ISDN (цифровая сеть с интегрированными службами), которую использует провайдер услуг В табл Г 3 приведены различные службы глобальных сетей и соответствующие им значения полосы пропускания Какой из них вы пользуетесь дома? В школе?

Таблица Г.З. Службы глобальных сетей и значения полосы пропускания Тип службы Типовой пользователь Полоса пропускания глобальной сети Модем Физические лица 0,033 Мбит/с Frame Relay Небольшие учреждения (школы), надежные 0,056 Мбит/с глобальные сети ISDN Сотрудники, работающие на дому, небольшие 0,128 Мбит/с предприятия Т1 Более крупные предприятия и организации 1,544 Мбит/с ТЗ Более крупные предприятия и организации 44,736 Мбит/с STS-1 (ОС-1) Телефонные компании, магистральные каналы 51,840 Мбит/с компаний, занимающихся передачей данных (datacomm-компании) STS-3 (ОС-3) Телефонные компании, магистральные каналы 155,251 Мбит/с компаний, занимающихся передачей данных (datacomm-компании) STS-48 (ОС- Телефонные компании, магистральные каналы 2,488320 Гбит/с 48) компаний, занимающихся передачей данных (datacomm-компании) Представим, что вам повезло и что у вас есть новый фирменный кабельный модем (предназначенный для работы с использованием каналов кабельного телевидения), ваш местный магазин только что установил у себя линию сети ISDN или ваше учебное заведение как раз получило локальную 10-мегабитовую сеть Ethernet. Представим также, что просмотр фильма, который вы давно хотели посмотреть, загрузка Web-страницы или программного обеспечения занимают целую вечность. А вы, вероятно, полагали, что получаете всю полосу пропускания, о которой шла речь в рекламе. Но есть другой важный момент, который следует учитывать, — пропускная способность.

Пропускной способностью называется фактическое значение полосы пропускания, измеренное в конкретное время дня при загрузке конкретного файла, поступающего по конкретным маршрутам сети Internet (путям, по которым будут следовать данные в Internet). К сожалению, по многим причинам пропускная способность часто значительно меньше максимально возможной цифровой полосы пропускания используемой среды передачи данных. Некоторые факторы, которые определяют величину пропускной способности и полосы пропускания, приведены ниже.

• Устройства межсетевого взаимодействия (например, маршрутизаторы и коммутаторы).

• Тип передаваемых данных.

• Топология (конфигурация сети, например, "кольцо" или "звезда").

• Количество пользователей.

• Компьютер, используемый пользователем.

• Компьютер, используемый в качестве сервера.

• Сбои, вызываемые электропитанием и погодой.

Проектируя сеть, важно учитывать теоретическую величину полосы пропускания (напомним, что это теоретически максимальное количество бит, которое может пройти через заданную область пространства за определенное количество времени). Сеть не будет быстрее, чем позволит среда передачи данных. Реально работая с сетями, вероятно, надо будет замерить пропускную способность и принять решение о ее адекватности для пользователя (рис Г 24).

Важным моментом при проектировании сети является решение о том, какую среду передачи данных использовать. Это часто приводит к вопросам, связанным с величиной полосы пропускания, требующейся для приложений пользователя. На рис. Г.25 показана простая формула, которая поможет при принятии таких решений. Выглядит она следующим образом: оценочное время = размер файла/полоса пропускания. Получившийся в результате ответ представляет собой самое быстрое время, за которое могут быть переданы данные. Он, конечно, не принимает во внимание все те ранее рассмотренные моменты, которые оказывают влияние на полосу пропускания, но все же дает приблизительную оценку времени, которое займет пересылка информации при использовании данной конкретной среды/приложения.

Теперь, зная единицы измерения цифровой полосы пропускания, попытайтесь решить следующую задачу.

Задача Сокращение Гбайт означает гигабайт, один гигабайт примерно равен одному миллиарду байтов. Аналогично, 1 Гбайт/с — это один миллиард байтов в секунду. SONET — это аббревиатура от слов synchronous optical network (синхронная оптическая сеть) и стандарт, описывающий соединение оптоволоконных передающих систем. Название ОС-48 означает сеть с оптической несущей с полосой пропускания 2,488 Гбайт/с, удовлетворяющую стандарту SONET Держа в уме эти определения, определите, что будет быстрее' переслать полностью заполненный гибкий диск по ISDN-каналу или полностью заполненный жесткий диск объемом 10 Гбайт по каналу ОС-48?

Почему так важна полоса пропускания?

1. Прежде всего, надо сказать, что полоса пропускания не бесконечна. Независимо от среды передачи данных, законы физики ограничивают величину полосы пропускания.

Например, именно ограничения полосы пропускания (из-за физических свойств телефонных кабелей типа "витая пара", которые проложены во многих домах) определяют верхнюю границу пропускной способности стандартных телефонных модемов на уровне примерно 56 Кбит/с. Полоса электромагнитного спектра (полный диапазон длин волн электромагнитного излучения) — тоже конечна. Сюда входят только те частоты, которые принадлежат радио-, микроволновому и инфракрасному спектрам. Вследствие этого Федеральная комиссия связи США имеет целое подразделение, которое контролирует, кто и какую полосу использует.

В принципе оптоволоконный кабель позволяет иметь настолько широкую полосу пропускания, что она может считаться практически бесконечной. Однако технологии, применяемые для создания сверхширокополосных сетей, которые бы полностью использовали потенциальные возможности оптоволокна, в настоящее время только разрабатываются и реализуются.

2. Зная то, как работает полоса пропускания, и то, что она конечна, можно сберечь большие деньги. Например, стоимость различных вариантов подключения к провайдерам Internet-услуг частично зависит от того, какую полосу пропускания необходимо иметь (в среднем и при пиковых, т.е. максимально возможных, нагрузках).

3. Как от профессионала в области сетей от вас будут ожидать, что вы знакомы с понятиями полосы пропускания и пропускной способности. Они являются главными факторами при анализе производительности сети. Кроме того, если вы — проектировщик новых сетей, то полоса пропускания всегда будет главным вопросом при проектировании.

4. Вполне естественно, что человек или организация, начав пользоваться сетью, в конечном итоге хотят иметь все большую и большую полосу пропускания. Но вые мультимедийные программы требуют значительно большей полосы пропускания, чем те, которые использовались в середине 1990-х годов. Программисты и пользователи энергично проектируют сети, которые способны выполнять более сложные задачи и, следовательно, требуют наличия более высокой полосы пропускания.

Резюме • Компьютеры являются жизненно важными компонентами любой сети. Чем больше вы знаете о компьютерах, тем легче вам понять работу сетей.

• Важно знать составляющие элементы компьютера и уметь устанавливать платы сетевого интерфейса. Также необходимым условием для тех, кто работает с сетями, является умение устранять неисправности в ПК.

• Программное обеспечение позволяет пользователю взаимодействовать (подключаться и использовать) с компьютером. Чаще всего для работы в сетях используют Web-браузеры и системы электронной почты. Для ведения бизнеса используются офисные приложения, браузеры и электронная почта.

• Существуют два основных типа сетей: локальные и глобальные. Глобальные соединяют локальные сети. В качестве средства взаимодействия компьютеров и сетевых устройств локальные и глобальные сети используют протоколы.

• Полоса пропускания и пропускная способность являются мерой быстродействия или технических возможностей сети.

Приложение Д Основы электроники и сигналы Функцией физического уровня модели OSI является передача данных за счет введения электрических спецификаций, которые должны выполняться в промежутке между отправителем и получателем. Достигая здания, электрический ток поступает в рабочие станции, серверы и сетевые устройства по проводам, проложенным в стенах, полу и потолках. Данные, которые могут содержать текст, картинки, звуковое сопровождение и видеоматериалы, тоже поступают по системе кабелей и в медных проводниках представлены в виде электрических импульсов или в виде импульсов света в оптоволокне.

В данном приложении будут изложены основы электричества, которые являются основой для понимания взаимодействия в сетях на физическом уровне модели OSI. Рассматриваемые здесь концепции помогут понять процесс передачи данных в физической среде, например с использованием кабелей и разъемов, а также факторы, которые оказывают влияние на передачу данных (см главу 2, "Физический и канальный уровни") Основы электричества Все вещества состоят из атомов В Периодической таблице элементов (рис Д 1) приведены все известные типы атомов и их свойства Атом состоит из следующих частей • Ядро — центральная часть атома, образуемая протонами и нейтронами.

• Протоны — частицы с положительным зарядом, которые вместе с нейтронами образуют ядро.

• Нейтроны — частицы без заряда (нейтральные), которые вместе с протонами образуют ядро.

• Электроны — частицы с отрицательным зарядом, вращающиеся по орбитам вокруг ядра.

Чтобы разобраться в электрических свойствах элементов и материалов, давайте найдем в периодической таблице элементов гелий Его атомный номер 2, и это означает, что у него два протона и два электрона Атомный вес гелия равен 4 Вычитая атомный номер (2) из атомного веса (4), определяем, что гелий также имеет два нейтрона Периодическая таблица элементов Пример:

атомный номер гелия — 2 протона + 2 электрона 4 (атомный вес) - 2 (атомный номер) 2 нейтрона Датский физик Нильс Бор разработал упрощенную модель, иллюстрирующую строение атомов. На рис. Д.2 показана модель атома гелия. Отметим относительный масштаб составных частей атома. Если бы протоны и нейтроны этого атома имели размер футбольного мяча, который находится в центре поля, то тогда электроны имели бы размер вишни и вращались бы по орбитам, проходящим где-то в районе последних кресел трибун стадиона. Пространство внутри атома имело бы размер футбольного поля.

Эта модель дает установки, полезные для обсуждения концепции сил, действующих в атоме.

Закон Кулона (закон о действии электрических сил) гласит, что противоположные заряды действуют друг на друга с силой, которая заставляет их притягиваться, а одинаковые заряды действуют друг на друга с силой, которая заставляет их отталкиваться. Сила представляет собой толкающее или тянущее действие — в случае противоположных и одинаковых зарядов сила увеличивается при приближении зарядов друг к другу.

Обратимся к модели атома гелия по Бору, показанной на рис. Д.2. Если закон Кулона верен и если модель Бора описывает атом гелия как стабильный, то тогда должны выполняться другие законы природы. Иначе как эти две концепции могут быть совместимыми?

Вопрос 1: почему электроны не летят в направлении протонов?

1. Закон Кулона — одинаковые заряды отталкиваются.

2. Модель Бора — протоны имеют положительный заряд. В ядре находится несколько протонов.

Вопрос 2: почему протоны не разлетаются?

Ответы на эти вопросы состоят в том, что существуют другие законы природы, которые необходимо учитывать. Ниже даны ответы на каждый из предыдущих вопросов.

Ответ 1: электроны остаются на орбите, хотя и притягиваются протонами, благодаря тому, что они обладают достаточной скоростью, чтобы продолжать вращаться по орбите и не дать ядру притянуть себя.

Ответ 2: протоны не разлетаются благодаря наличию ядерных сил, связанных с нейтронами.

Ядерные силы чрезвычайно велики и действуют в качестве своего рода клея, который удерживает протоны вместе.

Протоны и нейтроны связаны очень мощной силой. Однако сила, которая удерживает электроны на орбите вокруг ядра, значительно слабее. На рис. Д.З проиллюстрированы эти силы. Как раз в результате того, что эта сила "более слабая", в атомах определенного типа электроны могут отрываться от своих атомов и создавать поток. Это и есть электрический ток — поток свободных электронов.

Типы электрических материалов Группы атомов образуют молекулы. В свою очередь материалы состоят из молекул. В зависимости от того, с какой легкостью в них может протекать электрический ток (свободные электроны), материалы могут принадлежать к одной из трех групп. Эти три типа материалов называются: изоляторы, проводники и полупроводники.

Изоляторы Электрические изоляторы, или просто изоляторы, — это материалы, которые позволяют течь электронам с большим трудом или не позволяют течь совсем. Электрические изоляторы не похожи на термоизоляторы или теплоизоляцию, которая удерживает зимой тепло в домах. Примерами электрических изоляторов могут быть пластмасса, стекло, воздух, сухое дерево, бумага, резина и определенные атомы, например гелий. Эти материалы обладают очень стабильной химической структурой с электронами на орбитах, которые сильно связаны с атомами.

Хорошим примером изолятора является стекло Из стекла изготавливается оптоволоконный кабель, и оно служит в качестве среды для переноса световых импульсов. Поскольку стекло не передает электрические сигналы, оно нечувствительно к наведенным электрическим сигналам и импульсам. Также вследствие того, что стекло является изолятором, использование в сети оптоволоконных каналов снимает проблему контура заземления сети.

Проводники Электрические проводники, или проводники, — это материалы, в которых электроны могут течь совершенно свободно Эта легкость объясняется тем, что внешние электроны атомов очень слабо связаны с ядром и легко могут становиться свободными. Уже при комнатной температуре в этих материалах имеется большое количество свободных электронов, которые могут обеспечивать проводимость. Подача напряжения (обсуждается подробно в следующем разделе) вызывает движение свободных электронов, т е. электрический ток.

В периодической таблице некоторые группы атомов выделяются в категории по столбцам Атомы в каждом столбце принадлежат конкретному химическому семейству. Хотя все они могут иметь различное количество протонов, нейтронов и электронов, их внешние электроны обладают сходными орбитами и при взаимодействии с другими атомами и молекулами ведут себя похожим образом. Наилучшими проводниками являются такие металлы, как медь (Си), серебро (Ag) и золото (Аи). Все эти металлы размещаются в одном столбце периодической таблицы и имеют электроны, которые легко освобождаются, делая их прекрасными материалами для переноса тока.

К другим проводникам также относятся припой (смесь свинца (РЬ) и олова (Sn)) и вода. Вода является проводником из-за наличия ионов Ионом называется атом, у которого больше или меньше электронов, чем у нейтрального атома. Человеческое тело приблизительно на 70% состоит из ионизированной воды, что означает, что наше тело тоже является проводником.

Несомненно, проводники широко распространены в мире сетей. Именно они позволяют передавать электрические сигналы в компьютере и по сети.

Полупроводники Полупроводниками называются материалы, которые могут управлять проводимым количеством электричества Эти материалы в периодической таблице находятся в одном столбце. Их примерами являются углерод (С), германий (Ge) и сплав арсенид галлия (GaAs). Однако наиболее важным полупроводником и полупроводником, из которого изготавливаются наилучшие электронные микросхемы, является кремний (Si).

Кремний распространен очень широко: его можно обнаружить в песке, стекле и во многих горных породах. Район возле Сан-Хосе в Калифорнии известен под названием "Кремниевая долина" благодаря получившей здесь развитие полупроводниковой промышленности, которая всецело зависит от кремниевых микрочипов. Переключатели или вентили внутри микропроцессора делаются на основе полупроводников.

Таблица Д.1. Сводная таблица трех основных типов электрических материалов ИзоляторыЭлектроны текут плохо Пластмасса Бумага Резина Сухое дерево Воздух Стекло ПроводникиЭлектроны текут хорошо Медь (Си) Серебро(Ад) Золото (Аи) Припой Вода с ионами Человеческое тело Полупроводники Поток электронов может Углерод (С) точно контролироваться Германий (Ge) Арсенид галлия (GaAs) Кремний (Si) Не важно, относится материал к изоляторам, проводникам или полупроводникам, но именно знание того, как каждый из них управляет потоком электронов и как они взаимодействуют в разных комбинациях, является основой понимания работы всех электронных приборов.

Измерение электричества Как и в случае любого другого процесса или теории, для того, чтобы пользоваться электричеством, его надо уметь измерять. Существует большое количество способов измерения электричества, но в этой книге основное внимание будет уделено рассмотрению таких величин, как напряжение, ток, сопротивление и импеданс.

Напряжение Напряжение, иногда называемое электродвижущей силой (э.д.с.), представляет собой электрическую силу или давление, которое возникает при разделении электронов и протонов.

Возникающая сила толкает в направлении разноименных зарядов и в противоположную сторону от одноименных. Подобный процесс имеет место в электрической батарее, когда химическая реакция вызывает высвобождение электронов на отрицательном полюсе и их перемещение к противоположному положительному полюсу. Разделение зарядов приводит к возникновению напряжения. Напряжение также может создаваться трением (статическое электричество), магнитным полем (электрический генератор) или светом (солнечная батарея).

Напряжение обозначается буквой "V" и иногда буквой "Е" (от английского electromotive force — электродвижущая сила). Единицей измерения напряжения является вольт (В), который определяется как количество работы на единицу заряда, затрачиваемой на разделение зарядов.

Ток Электрический ток, или ток, представляет собой поток зарядов, который возникает при движении электронов. В электрических цепях ток вызывается потоком свободных электронов.

При подаче напряжения и наличие пути для тока электроны двигаются по пути от отрицательного полюса (который отталкивает их) к положительному полюсу (который притягивает их).

Ток обозначается буквой "I". Единицей измерения тока является ампер (А), определяемый как количество зарядов в секунду, проходящих через точку, принадлежащую пути.

Электрический ток может быть двух видов: переменный и постоянный.

Переменный ток Переменный ток изменяется во времени, меняя свою полярность или направление приблизительно 60 раз в секунду. Переменный ток течет в одном направлении, а затем меняет его на противоположное и повторяет процесс. Переменное напряжение положительно на одном полюсе и отрицательно на другом;

затем оно меняет свою полярность, и положительный полюс становится отрицательным, а отрицательный — положительным. Этот процесс повторяется непрерывно.

Переменный ток относится к тому типу электричества, которое мы наиболее часто используем в повседневной жизни. Электричество поступает в дом, школу и офис по линиям электроснабжения, которые передают электричество в форме переменного тока. Электропитание переменного тока подходит для многих типов устройств, но совершенно непригодно для использования внутри таких низковольтных устройств, как компьютеры.

Постоянный ток Постоянный ток всегда течет в одном направлении, а его напряжение всегда имеет одну и ту же полярность. Один полюс — всегда положительный, а другой — всегда отрицательный. Напряжение на них не изменяется и не меняется на противоположное.

Постоянный ток течет в батарейках карманных фонариков, автомобильных аккумуляторах, питает микрочипы на материнской плате компьютера. Источник питания системы преобразует переменное напряжение сети электропитания в напряжение постоянного тока, которое требуется компьютеру для работы. Многие внешние периферийные устройства (например, принтеры, внешние модемы и внешние накопители) поставляются вместе с адаптером переменного тока, который выглядит как небольшой тяжелый черный ящичек, вставляющийся в настенную розетку.

Он также представляет собой преобразователь, изменяющий переменное напряжение, поступающее из стенной розетки, в напряжение постоянного тока, использующееся компьютером. Обычно электрические спецификации входного и выходного напряжения обозначены прямо на нем.

Важно понимать, в чем различие между переменным и постоянным током и когда каждый из них используется.

Способность материалов к пропусканию тока можно описать количественно. Это возможно благодаря понятиям сопротивление и импеданс.

Сопротивление Материалы, через которые протекает ток, оказывают различное противодействие, или сопротивление, движению электронов. Те материалы, которые имеют небольшое сопротивление или вообще его не имеют, называются проводниками. Те же, которые не дают току течь или серьезно ограничивают его протекание, называются изоляторами. Величина сопротивления зависит от химического состава материалов.

Сопротивление обозначается буквой "R". Единицей измерения сопротивления является ом (со).

Этот символ произносится как "омега" и представляет собой прописную букву греческого алфавита.

(Греческие буквы широко используются в математике и физике.) В электрических системах переменного и постоянного тока поток электронов всегда направлен от отрицательно заряженного источника к положительно заряженному источнику. Однако, для того, чтобы имел место управляемый поток электронов, требуется наличие замкнутой цепи. Вообще говоря, электрический ток течет по пути наименьшего сопротивления. Поскольку металлы, например медь, обеспечивают маленькое сопротивление, то они часто используются в качестве проводников электрического тока. И наоборот, такие материалы, как стекло, резина и пластмасса, имеют более высокое сопротивление. Поэтому они не относятся к хорошим проводникам и часто используются в качестве изоляторов. Они наносятся на проводники для предотвращения ударов током, возгорания и закорачивания цепей.

Импеданс Импеданс — это общее противодействие протеканию тока (вызываемого как переменным напряжением, так и постоянным). Термин сопротивление обычно используется, когда речь идет о напряжениях постоянного тока. Импеданс же является общим термином и определяет, какое сопротивление, или противодействие, оказывается потоку электронов.

Импеданс обозначается буквой "Z". Единицей его измерения, как и для сопротивления, является ом (со). От техников и инженеров часто можно слышать о согласовании импедансов;

это просто означает, что для каждого типа среды передачи данных в сети необходимо использовать правильное оборудование. Например, кабель UTP (неэкранированная витая пара) имеет величину характеристического импеданса 100 Ом, а кабель STP (экранированная витая пара) — 150 Ом.

Поэтому плата сетевого интерфейса должна обеспечивать наличие соответствующих импедансов, чтобы не допустить отражения (приводящего к нарушению сигналов).

Понятия напряжения тока и сопротивления связаны Токи текут только в замкнутых контурах, называемых цепями. Эти цепи должны включать проводящие материалы и иметь источник напряжения. Напряжение является причиной протекания тока, тогда как сопротивление и импеданс противодействуют ему.

Формулы Р = PR и V = IR связывают мощность (Р), сопротивление (R) и напряжение (V).

Например, при фиксированном сопротивлении, как у кабеля неэкранированная витая пара, увеличение напряжения в 5 раз приведет к увеличению мощности в 25 раз (квадрат множителя 5)!

Поток воды (рис. Д 4) помогает объяснить понятия напряжения, тока и сопротивления. Чем выше уровень воды (и больше давление), тем сильнее течет вода. Ток воды зависит от того, насколько открыт кран. Аналогично, чем выше напряжение (чем больше электрическое давление), тем больший ток производится. Но потом электрический ток сталкивается с сопротивлением, которое, как кран, уменьшает его. Если рассматривать случай переменного тока, то тогда сила тока зависит от величины импеданса. Роль насоса играет электрическая батарея: она обеспечивает давление для поддержания движения потока.

Ниже приведен список, сводящий воедино все электрические понятия, которые упоминались в предыдущем материале. Эти понятия являются основой для объяснения процессов формирования сигналов и передачи данных. Понимание этих концепций делает относительно легким и понимание процессов, имеющих место на физическом уровне модели OSI.

• Электроны текут в замкнутых контурах, называемых цепями.

• Напряжение — электрическое давление, возникающее из-за разделения электрических зарядов ( + и —).

• Ток — поток заряженных частиц, обычно электронов.

• Сопротивление — свойство материала, которое оказывает противодействие протеканию тока и может управлять величиной электрического тока.

• Импеданс — эквивалент сопротивления, но для цепей переменного тока и импульсных цепей.

• Замкнутая цепь — проводящий путь. Разомкнутая цепь — разрыв в проводящем пути.

• Напряжение вызывает электрический ток;

сопротивление и импеданс ограничивают величину тока.

Электрическая земля Другим связанным с электричеством понятием, которое часто встречается при работе с сетями, является понятие электрической земли. Понимание термина земля может быть затруднено, поскольку люди часто используют его в различных целях.

Землей называется место на земельном участке, примыкающем к дому (обычно в виде закопанных труб водоснабжения), которое в конечном итоге обеспечивает непрямое соединение с розетками электрической сети. Когда вы используете бытовой электроприбор с вилкой, имеющей три штырька, то третий штырь является землей. Он обеспечивает электронам в случае короткого замыкания дополнительный проводящий путь на землю, а не через ваше тело.

Земля также может обозначать точку отсчета или уровень нулевого напряжения при выполнении электрических измерений. Напряжение создается разделением зарядов, а это означает, что измерять напряжение необходимо между двумя точками. По этой причине мультиметр (прибор, который измеряет напряжение, ток и сопротивление) имеет два провода.

Черный провод называют землей или опорной землей. Отрицательный полюс батареи также называют нулевым или опорной землей.

На рис. Д. 5 показан знакомый объект: точка подвода электричества через стенную розетку. Два верхних соединителя подводят электропитание, круглый соединитель внизу защищает людей и оборудование от ударов током и закороток цепи. Этот соединитель называется защитным заземлением. В электрическом оборудовании, в котором используется защитное заземление, провод защитного заземления соединяется со всеми его открытыми металлическими частями.

Материнская плата и вычислительные цепи в вычислительном оборудовании электрически соединены с шасси компьютера. Это одновременно также подсоединяет их к проводу защитного заземления, который используется для рассеивания статического электричества. Целью соединения открытых металлических частей компьютерного оборудования с проводом защитного заземления является предотвращение возникновения на таких металлических частях опасного для здоровья напряжения, которое может попасть туда в результате какой-либо неисправности в разводке внутри устройства.

Примером неисправности, которая может возникнуть внутри сетевого устройства, является случайное соединение провода под напряжением с шасси. Если случается такая неисправность, то провод защитного заземления, соединенный с устройством, послужит в качестве низкоомного пути к земле. Соединение с защитным заземлением обеспечивает путь с меньшим сопротивлением, чем сопротивление вашего тела.

При правильной установке низкоомный путь, обеспечиваемый проводом защитного заземления, имеет достаточно низкое сопротивление и пропускает достаточно невысокий ток, чтобы не допустить возникновения опасно высоких напряжений. Эта цепь напрямую соединяет провод под напряжением с землей.

Протекание электрического тока по этому пути на землю приводит к срабатыванию защитных устройств (например, пакетных выключателей или автоматических выключателей с реле утечки на землю). Разрывая цепь, эти выключатели прекращают поток электронов и снижают опасность электрического удара. Однако выключатели защищают людей и электропроводку в доме, но для защиты вычислительного и сетевого оборудования требуются дополнительные средства защиты, которые часто представлены подавителями всплесков напряжения и источниками бесперебойного питания.

Потребляемая компьютерами и сетевым оборудованием электрическая мощность подается с трансформатора, который обычно устанавливается на опоре линии электропередачи (рис. Д.6).

Трансформатор, который также подсоединен к земле, понижает высокое напряжение, поступающее с электростанции, до напряжения 120 или 240 вольт, которое используется обычными бытовыми электроприборами.

Теперь вы знаете, как электричество с электростанции попадает в дома, школы и на рабочие места. Все рассмотренные нами соображения играют свою роль в главных строительных блоках электронных устройств — цепях, из которых состоит все используемое нами электронное оборудование.

Простая цепь Электроны текут только в цепях, которые представляют собой замкнутые или полные контуры. Схема, приведенная на рис.Д.7., является примером простой цепи, обычной для карманного фонарика. Химический процесс в батарейке вызывает разделение зарядов, что приводит к возникновению напряжения или электрического давления, позволяющего электронам течь через различные приборы. Линии представляют собой проводник, обычно - это медный провод.

Переключатель можно представить в виде двух концов одного провода, которые могут разъединятся (или разрываться) и соединятся (тогда их называют связанными или закорочеными), тем самым запрещая или позволяя течь электронам. Лампочка обеспечивает сопротивление потоку электронов, заставляя тех высвобождать свою энергию в виде света.

Применяемые в сетях цепи использует те же принципы, что и эта очень простая цепь, но они значительно сложнее.

Цепи лежат в основе работы сетевого оборудования, включая компьютеры. Все электронные устройства в конечном итоге состоят из цепей и переключателей. В используемых нами электронных устройствах показанный на рис Д.7 простой пример повторяется миллионы раз.

Как правило, микрочип содержит на четверти квадратного дюйма (1,6 см2) от трех до пяти миллионов таких переключателей Резюме • Электричество основано на способности электронов атомов определенных типов отделяться или течь за пределами этих атомов.

• Противоположные заряды притягиваются, а одноименные — отталкиваются. В электрических цепях ток течет от отрицательного полюса к положительному.

• В зависимости от способности допускать протекание электронов материалы могут подразделяться на изоляторы, проводники и полупроводники.

• Понятия напряжения, тока, сопротивления и импеданса являются теми средствами измерения электричества, которые необходимы, чтобы иметь возможность проектировать и изготавливать электронные устройства.

• Переменный и постоянный ток — это два типа электрического тока. Переменный ток используется для подачи электроэнергии в наши дома, школы и на рабочие места.

Постоянный ток используется в устройствах, функционирование которых зависит от электрических батарей.

• Электрическое заземление обеспечивает опорный уровень, относительно которого измеряется напряжение Оно также используется в механизме защиты от опасных для жизни ударов электрического тока.

• Все электронное оборудование состоит из электрических цепей, которые управляют потоком электронов посредством переключателей.

Приложение Е Формирование сигналов и передача данных В приложении Д, "Основы электроники и сигналы", были изложены основополагающие физические принципы, управляющие взаимодействием компьютеров в сети. Физический уровень модели OSI представляет собой определенное окружение, в котором необходимое физическое явление подчиняется целям формирования сигналов. Формирование сигналов — это способы, с помощью которых становится возможной передача данных. Передача данных — это средства, с помощью которых сетевые устройства могут работать в рамках остальных уровней модели OSI.

Интересно понять, как работает подход на основе движения снизу вверх, который, собственно, и делает возможным мир сетевых взаимодействий. Все, что известно и делается в области организации работы компьютеров в сети, в конечном счете, зависит от основополагающих физических принципов электричества. И точно так же, как легче освоить принципы IP-адресации и назначения подсетей, если есть четкое представление о двоичных числах и соответствующих преобразованиях, значительно легче понять организацию взаимодействия в сети на физическом и канальном уровнях, если есть четкое представление о физике электричества.

В данном приложении подробно объяснены различные концепции, связанные с формированием сигналов и передачей данных. Излагаемый материал завершается описанием формирования кадров из битов на физическом уровне модели OSI, чем и заканчивается рассмотрение физического уровня в данной книге.

Сигналы и шумы в коммуникационных системах Термином сигнал называют напряжение требуемой формы, картину распределения света или модулированную электромагнитную волну. Каждый из этих объектов может переносить данные в сети. Существуют два основных типа сигналов: аналоговые и цифровые. Рассмотрим специфические свойства каждого из этих типов сигналов.

Сравнение аналоговых и цифровых сигналов Как уже говорилось, одним из типов сигналов являются аналоговые сигналы, которые имеют следующие характеристики • Они волновые.

• Непрерывно меняющийся график зависимости напряжения от времени.

• Типичны в природе.

• Широко использовались в телекоммуникациях более 100 лет.

На рис. ЕЛ показана синусоидальная волна, имеющая две важные характеристики: амплитуду (А), т.е. высота и глубина волны, и период (Т), т.е. продолжительность одного полного цикла (в нашем случае это временной параметр). Можно вычислить частоту волны (f), измеряемую количеством циклов в секунду, для чего необходимо воспользоваться формулой f = 1/Т.

Другой тип сигналов — цифровые. Эти сигналы обладают следующими характеристиками.

• Дискретный (меняется скачкообразно) график зависимости напряжения от времени.

• Типичность скорее для техногенных (вызванных человеком) явлений, чем для природных.

На рис. Е.2 показан цифровой сетевой сигнал. Он имеет фиксированную амплитуду, но его амплитуда, период и частота могут меняться. Цифровые сигналы можно приблизительно представить прямоугольными волнами (рис. Е.З) с мгновенными переходами от состояния с низким уровнем напряжения в состояние с высоким уровнем. Хотя это и приблизительное представление, оно вполне разумно и дальше часто используется.

• Не непрерывные (дискретные) импульсы • Может иметь только один из двух уровней напряжения • Напряжение меняется скачком между уровнями • Состоит из множества определенных синусоидальных волн Рис. Е.2. Пример цифрового сигнала Использование цифровых сигналов для построения аналоговых сигналов Французский физик Жан Батист Фурье (1768-1830) математически доказал, что волновой процесс любой формы можно представить специальной суммой синусоидальных волн с гармонически связанными частотами, кратными некоей базовой частоте. Фундаментальность принципа состоит в том, что сложные волны можно строить из простых волн. Именно так работают устройства по распознаванию голоса и электронные кардиостимуляторы.

Прямоугольную волну или прямоугольный импульс можно построить с использованием правильной комбинации синусоидальных волн. На рис. Е.4 показано, как прямоугольную волну (цифровой сигнал) можно построить с помощью синусоидальных волн (аналоговых сигналов). Это важно помнить при рассмотрении того, что происходит с цифровым импульсом в процессе его прохождения по сетевой среде передачи данных. Бесконечная сумма синусоид, которая "итого" равна прямоугольной волне, называется рядом Фурье (эта тема изучается в курсе высшей математики).

Теперь мы знаем, что цифровые волны могут аппроксимироваться суммами синусоидальных волн. Поэтому цифровые сигналы могут строиться из аналоговых. A сейчас мы рассмотрим, как электрические сигналы представляют бит.

Представление одного бита в физической среде Сети передачи данных стали все более зависимыми от цифровых (двоичных, с двумя устойчивыми состояниями). Основным строительным блоком информации является двоичная цифра, известная под названием бит, или импульс. Один бит в проводящей электричество среде представляет собой электрический сигнал, соответствующий двоичному 0 или двоичной 1. Это может быть реализовано просто как О вольт — для двоичного нуля и +5 вольт — для двоичной единицы (или может использоваться более сложное кодирование). Во всех сетевых средах, использующих для передачи сообщений напряжение, важной является концепция опорной земли сигналов.

Для правильного функционирования опорная земля сигналов должна располагаться как можно ближе к цифровым цепям компьютера. Инженеры добиваются этого, проектируя печатные платы, в которых формируются плоскости земли. В свою очередь, корпуса компьютеров используются в качестве общей точки соединения плоскостей земли печатных плат, чем и формируется опорная земля сигналов. На диаграммах, подобных приведенной на рис. Е.5, опорная земля сигналов определяет положение линии 0 вольт.

В случае применения оптических сигналов двоичный 0 обычно кодируется низким уровнем света или отсутствием света вообще (темнотой), а двоичная единица — светом с более высокой интенсивностью (яркостью). Могут использоваться и другие более сложные способы кодирования.

При беспроводной передаче сигналов двоичный 0 может представляться короткой пачкой электромагнитных волн, а двоичная 1 — более длинной пачкой электромагнитных волн или другой более сложной картиной распределения волн. Бит со значением 0 обычно изображается горизонтальной линией, идущей по оси времени (ось t) (на рис. Е.5 — это черная линия). Для показа бита со значением 1 также обычно используется линия, соответствующая уровню напряжения +5 В (верхняя горизонтальная линия на графике зависимости напряжения от времени слева).

На сигнал бита могут оказывать влияние шесть следующих факторов.

• Распространение.

• Аттенюация.

• Отражение.

• Шум.

• Проблемы синхронизации.

• Конфликты.

Распространение Под распространением понимают движение в среде. Когда плата сетевого интерфейса вводит в физическую среду импульс напряжения или света, то этот прямоугольный импульс, состоящий из волн, начинает двигаться (распространяться) в среде. Распространение означает, что порция энергии, соответствующая биту со значением 1, движется из одного места в другое. Скорость, с которой происходит это движение, зависит от реального материала, используемого в среде, геометрии (структуры) среды и частоты импульсов. Время, которое занимает движение бита от одного конца среды до другого и назад, называется временем кругового обхода (round trip time, RTT). Если предположить, что отсутствуют другие задержки, то время движения бита до противоположного конца среды равно RTT/2 (рис. Е 6).

Тот факт, что бит перемещается с некоторой скоростью, не создает проблемы для сети. Сигналы двигаются настолько быстро, что для человека это иногда выглядит как мгновенная передача. Но в любом случае важно учитывать различные временные интервалы, связанные с распространением сигналов в сети.

Можно рассмотреть два крайних случая: либо время перемещения бита равно О, т.е. он перемещается мгновенно, либо он перемещается бесконечно долго. Согласно теории относительности Альберта Энштейна, первый случай не может соответствовать действительности, ибо никакая информация не может перемещаться со скоростью большей скорости света в вакууме.

Это означает, что перемещение бита занимает по крайней мере некоторое, хотя и малое, время.

Второй случай тоже не соответствует действительности, так как при правильном выборе оборудования всегда можно определить время прихода импульса. Незнание времени распространения представляет проблему, поскольку бит может приходить в некоторый пункт назначения либо слишком рано, либо слишком поздно.

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.