Лекция: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЯХ

Компьютеры могут эффективно использоваться и при автономной работе, но еще большие результаты могут быть достигнуты при их объ­единении в сеть (network). Под компьютерной сетью в широком смысле слова понимают любое множество машин, связанных между собой кана­лами передачи данных (каналами связи, линиями связи).

Существует ряд веских причин для такого объединения. Во-первых, совместное использование ресурсов позволяет нескольким ЭВМ или другим устройствам осуществлять совместный доступ к жестким дискам, дисководам CD-ROM, стримеру, принтерам и другому оборудованию, что заметно снижает затраты в расчете на одного пользователя.

Во-вторых, сетевые версии прикладного ПО также нередко позволяют экономить удельные затраты на покупку и сопровождение программ.

В-третьих, компьютерные сети обеспечивают широкие возможности взаимодействия пользователей (что важно во многих случаях — например при работе над общим проектом).

В-четвертых, появляется возможность использовать каналы связи ком­пьютерной сети как основу общей коммуникационной инфраструктуры (для непосредственного общения людей, передачи текстовых, звуковых и видеоданных и т.д.). Особое значение при этом имеет организация рас­пределенной обработки и хранения данных. Если решать эти вопросы в единой сети, а не на каждом компьютере в отдельности, значительно упрощаются задачи обеспечения целостности информации, ее резервного копирования и многие другие.

Основные компоненты сети

Компьютерная сеть представляет собой сложный комплекс совместно функционирующих программных и аппаратных компонентов. Изучение сети в целом предполагает знание принципов работы ее отдельных элементов — компьютеров, коммуникационного оборудования, операци­онных систем, сетевых приложений, образующих вместе своеобразную многослойную систему.

В основе любой сети лежит аппаратный слой конечных пользовате­лей, в качестве которых может выступать компьютер или терминальное устройство (любое устройство ввода-вывода или отображения инфор­мации). В сетях могут успешно взаимодействовать компьютеры самых разных классов — от персональных компьютеров до мэйнфреймов и

суперЭВМ. Набор конечных устройств в сети должен соответствовать набору решаемых ею задач.

Второй слой — это коммуникационное оборудование. Хотя непо­средственная обработка информации осуществляется на компьютерах, в последнее время все большее значение приобретает возможность их взаимодействия с другими машинами в сети — а для этого нужны ком­муникационные устройства. Кабельные разводки, повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и концентраторы (наряду с сетевым программным обеспечением) из вспомогательного компонента компью­терной системы превратились в один из основных как по влиянию на ее производительность, так и по стоимости. Современное коммуникацион­ное устройство — это нередко мощный и сложный специализированный компьютер, который нужно конфигурировать, оптимизировать и адми­нистрировать.

Третьим слоем, образующим программную платформу сети, являются операционные системы (ОС). От того, какие концепции управления ло­кальными и распределенными ресурсами положены в основу сетевой ОС, зависит эффективность всей дальнейшей работы. При проектировании сети важно учитывать, насколько просто данная система может взаимо­действовать с другими ОС сети, насколько она обеспечивает безопасность и защищенность данных, до какой степени позволяет наращивать число пользователей, можно ли перенести ее на компьютер другого типа, а также многие другие аспекты ее работы.

Четвертым, самым верхним слоем сетевых средств являются раз­личные сетевые приложения, такие как базы данных, почтовые системы, средства архивирования данных, системы автоматизации коллективной работы и др. Очень важно представлять в полном объеме возможности, предоставляемые этими приложениями, а также знать, насколько они совместимы с другими программами, используемыми (в том числе ло­кально) на компьютерах сети.

Уровни взаимодействия компьютеров и протоколы передачи данных в сетях

Обмен данными в компьютерных сетях осуществляется по сложной иерархической схеме, в которой можно выделить много уровней и по­дуровней. Наибольшую известность приобрела так называемая модель OSI (Open System Interconnection), согласно которой различают 7 уровней взаимодействия между компьютерами: физический, канальный, сетевой, транспортный, уровень сеансов связи, представления данных и приклад­ной уровень.

Физический уровень (Physical Layer) определяет электрические, меха­нические, процедурные и функциональные спецификации и обеспечивает для канального уровня установление, поддержание и разрыв физического соединения между двумя компьютерными системами, непосредственно связанными между собой с помощью передающей среды (например, аналогового телефонного канала, радио- или оптоволоконного канала).

Канальный уровень (Data Link Layer) управляет передачей данных по каналу связи. Основными функциями этого уровня являются разбиение передаваемых данных на порции, называемые кадрами, выделение дан­ных из потока бит, передаваемых на физическом уровне, для обработки на сетевом уровне, обнаружение ошибок передачи и восстановление неправильно переданных данных.

Сетевой уровень (Network Layer) обеспечивает связь между двумя компьютерными системами сети, обменивающимися между собой ин­формацией. Другой функцией сетевого уровня является маршрутизация данных (называемых на этом уровне пакетами) как в сети, так и между сетями (межсетевой протокол).

Транспортный уровень (Transport Layer) обеспечивает надежную передачу (транспортировку) данных между компьютерными системами сети для вышележащих уровней. Для этого используются специальные механизмы установки, поддержки и разрыва виртуальных каналов (ана­лога выделенных телефонных каналов), определения и исправления ошибок при передаче, управления потоками данных (чтобы не допускать их переполнения и потерь информации).

Сеансовый уровень (Session Layer) обеспечивает установление, под­держание и окончание сеанса связи для уровня представлений, а также возобновление аварийно прерванного сеанса.

Уровень представления данных (Presentation Layer) обеспечивает преобразование данных из представления, используемого в прикладной программе одной компьютерной системы, в представление, используемое в другой компьютерной системе. В функции этого уровня входит также преобразование кодов данных, их шифровка/расшифровка, а также сжатие передаваемых данных.

Прикладной уровень (Application Level) отличается от других тем, что он обеспечивает сервис для решения прикладных задач. Этот уровень определяет доступность прикладных задач и ресурсов связи, синхронизи­рует взаимодействующие прикладные задачи, устанавливает соглашения по процедурам восстановления при ошибках и управления целостностью данных. Важными функциями прикладного уровня является управление сетью, а также выполнение наиболее распространенных системных задач (электронная почта, обмен файлами и др.).

Каждый уровень должен обеспечивать выполнение определенных для него моделью OSI функций, осуществлять необходимый сервис для вышележащего уровня и взаимодействовать с аналогичным уровнем в другой компьютерной системе. Для такого взаимодействия на каждом уровне имеется набор сетевых протоколов (правил взаимодействия), определяющих формат и процедуры обмена информацией. Например, протоколы канального уровня определяют, как выполняется соединение, преодолевается шум на линии и обеспечивается безошибочная передача данных между модемами.

Сетевые стандарты в свою очередь включают в себя какой-либо общепринятый протокол или набор протоколов. Функционирование пбпт/покяния невозможно без использования взаимоувязанных

стандартов. Их согласование достигается как за счет непротиворечивых технических решений, так и за счет группировки стандартов.

Стандарт Token Ring. В ЛС (локальных сетях) с передачей маркера сообщения передаются последовательно от одного узла к другому вне зависимости от того, какую топологию имеет сеть — кольцевую или звездообразную. Каждый узел сети получает пакет от соседнего узла. Если данный узел не является адресатом, то он передает тот же самый пакет следующему. Передаваемый пакет может содержать либо данные, направляемые от одного узла другому, либо маркер. Маркер — это короткое сообщение, являющееся признаком незанятости сети. В том случае, когда рабочей станции необходимо передать сообщение, ее сетевой адаптер дожидается поступления маркера, а затем формирует пакет, содержащий данные, и передает этот пакет в сеть. Пакет распространяется по ЛС от одного сетевого адаптера к другому до тех пор, пока не дойдет до ком­пьютера-адресата, который произведет в нем стандартные изменения. Эти изменения являются подтверждением того, что данные достигли адресата. После этого пакет продолжает движение дальше по ЛС, по­ка не возвратится в тот узел, который его сформировал. Узел-источник убеждается в правильности передачи пакета и возвращает в сеть маркер. Важно отметить, что в ЛС с передачей маркера функционирование сети организовано так, что коллизий возникнуть не может. Пропускная спо­собность сетей Token Ring достигает 16 Мбит/с. Оборудование для них производят многие фирмы, в том числе IBM, 3COM.

Стандарт Ethernet. В сетях Ethernet адаптеры непрерывно находятся в состоянии прослушивания сети. Для передачи данных серверили рабочая станция должны дождаться освобождения ЛС и только после этого при­ступить к передаче. Однако не исключено, что передача может начаться сразу несколькими узлами сети одновременно, что приводит к коллизии. В этом случае узлы должны повторить свои сообщения. Повторная передача производится адаптером самостоятельно без вмешательства процессора компьютера. Время, затрачиваемое на преодоление коллизии, обычно не превышает 1 мкс. Передача сообщений в сети Ethernet произво­дится пакетами со скоростью 10 Мбит/с. Естественно, реальная загрузка сети меньше, поскольку требуется время на подготовку пакетов. Все узлы сети принимают каждое сообщение, но только тот узел, которому оно адресовано, посылает подтверждение о приеме. В связи с повышением требований к полосе пропускания этот стандарт был расширен техно­логией Fast Ethernet, обеспечивающей скорость передачи 100 Мбит/с. Основными поставщиками оборудования для сетей Ethernet являются фирмы 3COM, DEC, CNET, SMC.

Асинхронный режим передачи ATM (Asynchronous Transfer Mode). Базовый профиль протоколов ATM был разработан в 1989 г. в США для современной высокоскоростной технологии связи. При использовании ATM данныелюбого типа, от обычного текстового файла до видеофильма, преобразуются в пакеты одинаковой длины. Эта технология относится к классу трансляции ячеек; каждая ATM-ячейка состоит из 53 байт(5 байт заголовка и 48 байт передаваемых данных). Подсчет контрольных сумм

предусмотрен только для заголовков и не осуществляется для контроля ошибок в пользовательских данных. Фиксированный размер пакета упро­щает обработку и передачу данных в сети. Стандарт ATM рассчитан на скорость передачи порядка 2,5 Гбит/с. Его преимуществом является ис­пользование новейших достижений в области вычислительной техники, телевидения и средств связи. Главные недостатки технологии ATM — не­завершенность стандартов и высокая стоимость оборудования.

Стандарт WOVG-AnyLAN. Технология lOOVG-AnyLAN сочетает в себе быстрый и простой доступ к данным (что характерно для Ethernet), возможность контроля за задержкой информации, жесткое управление (типичное для Token Ring) и позволяет примерно в 10 раз повысить ско­рость передачи информации, не изменяя инфраструктуры ни сети Ether­net, ни Token Ring. Поддержка стандартом кадров этих сетей обеспечивает легкий переход к нему при использовании существующих сетевых при­ложений, облегчает межсетевое взаимодействие через маршрутизаторы и мосты, а также обеспечивает совместимость с анализаторами протоколов. Для подсоединения пользователей сетей Ethernet и Token Ring к 100VG-AnyLAN необходим только выравнивающий их скорости буфер.

Максимальная скорость передачи данных составляет 100 Мбит/с. В качестве физической среды может использоваться неэкранированная витая пара категорий 3,4 и 5, экранированная витая пара или оптическое волокно.

В схему сетевого взаимодействия в технологии lOOVG-AnyLAN введен новый метод доступа Demand Priority (приоритет запросов) и новая схема кодирования Quartet Coding (кодированиеквартетом). Эта технология позволяет увеличить полосу пропускания и скорость пере­дачи информации по сети без изменения существующей структуры сети и приложений. Основными производителями оборудования являются Hewlett-Packard и Comparex.

Стандарт FDDI описывает оптоволоконный интерфейс разделяемых данных; в нем используется схема передачи маркера. Отметим, что в FDDI маркер посылается сразу же вслед за передачей пакета в сеть (в Token Ring он генерируется только после возвращения к рабочей станции по­сланного ей сообщения). Кроме того, FDDI использует два независимых кольца с противоположной ориентацией для передачи данных (одно из них является резервным).

По сравнению с Token Ring время обладания маркером ограничено. В качестве физической среды может использоваться только оптоволоконный кабель. Максимальная скорость передачи данных по сети составляет 100 Мбит/с. Оборудование для сетей FDDI в основном производят фирмы DEC, Cisco, 3COM.

Классификация компьютерных сетей

Объединение рассмотренных выше компонент в сеть может произ­водится различными способами и средствами. По составу компонент, способам их соединения, сфере использования и другим признакам

сети можно разбить на классы таким образом, чтобы принадлежность к тому или иному классу достаточно полно характеризовала ее свойства и качественные параметры. Вместе с тем такого рода классификации сетей являются довольно условными.

Наибольшее распространение получило разделение компьютерных сетей по признаку территориального размещения на три основных класса:

LAN — локальные сети (Local Area Networks);

MAN — городские сети(Metropolitan Area Networks).

WAN — глобальные сети(Wide Area Networks);

Локальная сеть- это коммуникационная система, поддерживающая в пределах здания или некоторой другой ограниченной территории один или несколько высокоскоростных каналов передачи цифровой информа­ции, предоставляемых подключенным устройствам для кратковременного монопольного использования.

Территории, охватываемые ЛС, могут существенно различаться. Длина линий связи для некоторых из них не превышает 100 м, другие же в состоянии обслуживать целый город. Сеть может охватывать различные объекты — как предприятия (учреждения), так и суда, самолеты и т.п.

В качестве каналов передачи данных в ЛС обычно используют коаксиальный кабель, витую пару и оптоволокно; в последнее время стремительно развивается технология беспроводной передачи (широкопо­лосные радиосигналы, СВЧ излучение, инфракрасные лучи). Небольшие расстояния между узлами сети, надежные каналы передачи и связанная с этим малая вероятность появления ошибок позволяют поддерживать высокие скорости обмена — от 1 до 100 Мбит/с (в настоящее время уже есть промышленные образцы ЛС со скоростями порядка 1 Гбит/с).

Городские сети, как правило, охватывают группу зданий (возможно, размещенных в разных районах крупного города) и реализуются на оптоволоконных или широкополосных кабелях. По своим характери­стикам они относятся к промежуточному классу между локальными и глобальными сетями.

Глобальные сети соединяют объекты, отстоящие друг от друга на очень большие расстояния (например, расположенные на разных кон­тинентах). Они могут охватывать большинство регионов земного шара (примером может служить сеть Internet). Для организации связи в гло­бальных сетях используют аналоговые или цифровые проводные каналы, а также спутниковые каналы (обычно для связи между континентами). Ограниченные скорости передачи (до 28,8 Кбит/с на аналоговых и до 64 Кбит/с на пользовательских участках цифровых каналов), а также относительно низкая надежность (требующая использования на ниж­них уровнях протоколов средств обнаружения и исправления ошибок) существенно снижают скорость обмена данными в глобальных сетях по сравнению с локальными.

Существуют и другие классификационные признаки компьютерных сетей. Так, например, по сфере функционирования они могут быть разде­лены на банковские сети, сети научных учреждений и университетские

сети. По форме функционирования можно выделить коммерческие и бесплатные сети, корпоративные сети и сети общего пользования. По характеру реализуемых функций они подразделяются на вычислительные (предназначенные для решения задач управления на основе обработки ис­ходной информации), информационные (предназначенные для получения справочных данных по запросу пользователей) и смешанные, в которых реализуются как вычислительные, так и информационные функции.

По способу управления различают сети с децентрализованным, централизованным и смешанным управлением. В первом случае каждая ЭВМ, входящая в состав сети, включает полный набор программных средств для координации выполняемых сетевых операций. Сети такого типа сложны и достаточно дороги, так как операционные системы от­дельных ЭВМ разрабатываются с ориентацией на коллективный доступ к общему полю памяти сети.

В смешанных сетях под централизованным управлением ведется решение задач, обладающих высшим приоритетом и, как правило, свя­занных с обработкой больших объемов информации.

Наконец, по совместимости программного обеспечения сети могут быть однородными или гомогенными (состоящими из программно сов­местимых компьютеров) или неоднородными или гетерогенными (если компьютеры, входящие в сеть, программно несовместимы).

Топология локальных сетей

Под топологией понимается описание свойств сети, связанных со способами соединения компьютеров друг с другом. От нее во многом зависят такие важные ее характеристики, как надежность, производи­тельность и др. Существуют разные классификации сетевых топологий; согласно наиболее распространенной из них, локальные сети делятся по своей конфигурации на два основных типа: широковещательные и последовательные.

В широковещательных конфигурациях каждый ПК передает сигналы, которые могут быть восприняты всеми остальными ПК. К ним относятся, в частности, топологии «общая шина», «дерево», «звезда с пассивным центром» (последнюю можно рассматривать как разновидность дерева, имеющего корень с ответвлением к каждому подключенному устрой­ству).

В последовательных конфигурациях каждый физический подуровень передает информацию только одному ПК. Примерами могут служить произвольная конфигурация (произвольное соединение компьютеров), иерархическая конфигурация, «кольцо», «цепочка», «звезда с интеллек­туальным центром», «снежинка» и др.

Наилучшей с точки зрения надежности (возможности функциониро­вания сети при выходе из строя ее отдельных узлов или каналов связи) является полносвязная сеть, то есть сеть, в которой каждый узел связан со всеми другими. Но при большом числе узлов она требует очень боль­шого количества каналов связи и труднореализуема из-за технических

сложностей и высокой стоимости. Поэтому все реально существующие сети являются неполносвязными.

Хотя при заданном числе узлов в неполносвязной сети может су­ществовать большое количество вариантов их соединения, на практике обычно используется только три; это так называемые базовые топологии ЛС — «общая шина», «звезда» и «кольцо».

Рис. 45. Шинная топология

При шинной топологии все узлы сети подключаются к одному незам­кнутому каналу (шине — рис. 45). В данном случае одна из машин служит в качестве системного обслуживающего устройства, обеспечивающего централизованный доступ к общим файлам и базам данных, печата­ющим устройствам и другим вычислительным ресурсам. Сети такого типа приобрели большую популярность благодаря низкой стоимости, высокой гибкости и скорости передачи данных, легкости расширения (подключение новых абонентов к сети не сказывается на ее основных характеристиках). К недостаткам шинной топологии следует отнести не­обходимость использования довольно сложных протоколов и уязвимость в случае физических повреждений кабеля.

При использовании кольцевой топологии все узлы подключают к одному замкнутому кольцевому каналу (рис. 46). Для такой сетевой структуры характерно, что информация может передаваться по каналу только в одном направлении и все подключенные компьютеры могут участвовать в ее приеме и передаче. При этом абонент-получатель дол­жен пометить полученную информацию специальным маркером, иначе могут появиться «заблудившиеся» данные, мешающие нормальной работе сети.

Рис. 46. Кольцевая топология

Как последовательная конфигурация кольцо особенно уязвимо в отношении отказов: выход из строя какого-либо сегмента кабеля приводит к прекращению обслуживания всех пользователей. Разработчики ЛС приложили немало усилий, чтобы справиться с этой проблемой. Защита от повреждений или отказов обеспечивается либо замыканием кольца на обратный (дублирующий) путь, либо переключением на запасное кольцо. И в том, и в другом случае сохраняется общая кольцевая топология.

При звездообразной топологии сети все узлы подключаются к одно­му центральному, называемому сервером или хостом (host). Данную конфигурацию (рис. 47) можно рассматривать как дальнейшее развитие структуры «дерево с корнем» с ответвлением к каждому подключенному устройству. В центре сети обычно размещается коммутирующее устрой­ство, обеспечивающее жизнеспособность системы. Чаще всего такие ЛС создают в автоматизированных корпоративных системах управления, использующих центральную базу данных. Звездообразные сети, как правило, менее надежны, чем сети с общей шиной или иерархические; эта проблема решается путем дублирования аппаратуры центрального узла. К их недостаткам можно отнести и чрезмерный расход кабеля (ино­гда в несколько раз больше, чем в аналогичных по возможностям ЛС с другой топологией).

Рис. 47. Топология «Звезда»

Встречаются также сети со смешанной топологией (гибридные), от­дельные части которых имеют разную конфигурацию. Примером может служить локальная сеть FDDI, в которой основные (магистральные) узлы подключаются к кольцевому каналу, а к ним по иерархической топологии подключаются все остальные.

Дисциплина обслуживания компьютерных сетей

По дисциплине обслуживания подавляющее большинство современ­ных компьютерных сетей делится на две категории: с выделенным серве­ром (сети «клиент-сервер», client-server) и одноранговые (peer-to-peer).

Сервером называется определенная комбинация аппаратных и про­граммных средств, которая служит для управления сетевыми ресурсами общего доступа. Как правило, это отдельный компьютер, который обслу­живает другие машины в сети, предоставляя общие ресурсы и услуги для совместного использования. Очень часто эти ресурсы (дисковая память и т.п.) физически находятся на самом сервере или непосредственно под­ключены к нему (например, сетевой принтер).

Компьютеры, использующие сетевые ресурсы сервера, называются клиентами. Взаимодействие с серверами прозрачно для пользователя, поскольку компьютер сам определяет место нахождения требуемого ресурса, и сам получает к нему доступ.

Серверы, разделяемым ресурсом которых является дисковая память, называются файл-серверами:, они предоставляют всем клиентам сети определенное пространство на диске.

Одной из важных функций сервера является управление очередью заданий работы сетевого принтера. Этим принтером можно пользо­ваться с любой рабочей станции, независимо от места подключения его в сети. Каждый пользователь при наличии на это прав может отправить на сетевой принтер материалы, предназначенные для печати. Регулиро­вать очередность доступа к сетевому принтеру будут средства сетевой операционной системы. Компьютер, к которому подключен принтер, называется принт-сервером.

Файловый и принт-серверы обычно используются администратором сети; они не предназначены для решения прикладных задач. На этих серверах устанавливается сетевая операционная система.

Каждый компьютер в сети имеет уникальное сетевое имя, позво­ляющее однозначно его идентифицировать. Для каждого пользователя в серверной сети также существует сетевое имя и пароль, которые они обязаны знать, чтобы получить доступ к сетевым ресурсам. Имена ком­пьютеров, сетевые имена и пароли пользователей хранятся на сервере в специальной базе данных.

Для удобства управления сетью, компьютеры, имеющие равные права доступа, часто объединяют в рабочие группы. Очень часто границы рабо­чих групп совпадают с границами подразделений организации.

Совокупность приемов разделения и ограничения прав доступа клиентов к сетевым ресурсам называется политикой сети. Обеспечение

работоспособности сети и ее администрирование являются обязанностью системного администратора.

Рабочая станция — это компьютер, являющийся индивидуальным рабочим местом пользователя; на нем устанавливается обычная (не­сетевая) ОС, а также клиентская часть сетевой операционной системы. Полноправным владельцем всех ресурсов рабочей станции является пользователь, тогда как ресурсы сервера разделяются всеми клиентами сети. В качестве рабочей станции может использоваться компьютер практически любой конфигурации; все зависит от приложений, которые на ней выполняются.

В одноранговых сетях все компьютеры, как правило, имеют доступ к ресурсам всех остальных, так что все машины в сети равноправны. Мож­но сказать, что при такой организации работы каждая рабочая станция одновременно является и сервером. Главное преимущество таких сетей — то, что с любой машины доступны все диски и принтеры и нет необхо­димости копировать используемые несколькими пользователями файлы на сервер. Затраты на организацию одноранговых сетей относительно невелики; но с ростом числа машин в геометрической прогрессии возрас­тают трудности администрирования сети и падает ее производительность. Максимально допустимое значение числа рабочих станций в таких сетях, по оценкам фирмы Novell, составляет 25 (обычно еще меньше, не более 5-6). Дело в том, что каждый компьютер одноранговой сети вынужден обрабатывать все запросы, идущие со стороны других пользователей, а потому работает значительно интенсивнее, чем в автономном режиме. Существует еще несколько важных проблем, препятствующих рас­ширению одноранговых сетей — возможность потери сетевых данных при перезагрузке рабочей станции, сложность организации резервного копирования и др.

На практике одноранговые ЛС используются только для небольших рабочих групп; все сетевые архитектуры для крупномасштабных сетей используют технологию «клиент-сервер».

Адресация компьютеров в компьютерной сети

Все устройства, подключенные к сети (именуемые узлами сети; прежде всего это компьютеры), должны иметь уникальные адреса — иначе обмен данными между ними будет невозможен. Существуют различные схемы адресации узлов; наибольшее распространение получили три из них.

Аппаратные (hardware) адреса. Эти адреса предназначены для сети небольшого или среднего размера, поэтому они не имеют иерархической структуры. Типичным примером может служить «физический» адрес се­тевого адаптера. Такой адрес обычно используется только на аппаратном уровне, поэтому его стараются сделать по возможности компактным и записывают в виде двоичного или шестнадцатеричного значения, напри­мер 0081005е24а8. При использовании аппаратных адресов обычно не требуется никаких действий от пользователя — они либо встраиваются

в микросхему адаптера компанией-изготовителем, либо генерируются автоматически при каждом новом запуске компьютера, причем уникаль­ность адреса в пределах сети обеспечивает само сетевое оборудование. Помимо отсутствия иерархической структуры (она нужна, если требуется выделить отдельные группы машин в подсети), аппаратные адреса имеют еще один недостаток — при замене аппаратуры (например, сетевого адап­тера) изменяется и адрес компьютера, что может потребовать изменения многих настроек в сети.

Символьные адреса или имена. Эти адреса имеют мнемонический характер (облегчающий их запоминание человеком) и поэтому обычно несут смысловую нагрузку. Они широко используются как в небольших, так и в крупных сетях (например, в Интернете). В последних символьное имя может иметь сложную иерархическую структуру, например, ftp-archl. ucl.ac.uk. Этот адрес говорит, что данный компьютер поддерживает ftp-архив в сети одного из колледжей Лондонского университета (University College London- ucl) и что эта сеть относится к академической ветви (ас) Internet Великобритании (United Kingdom — uk). При работе в пределах сети самого Лондонского университета такое длинное символьное имя явно избыточно; вместо него можно пользоваться кратким именем, на роль которого хорошо подходит младшая составляющего полного имени, то есть ftp-archl.

Числовые составные адреса. Символьные имена удобны для запоми­нания, но из-за переменного формата и потенциально большой длины их передача по сети не очень экономична. Поэтому во многих случаях для работы в больших сетях в качестве адресов узлов используют числовые составные адреса фиксированного компактного формата. Типичными представителями этого типа адресов являются IP- и IPX-адреса. В них поддерживается двухуровневая иерархия: старшая часть адреса означает номер подсети (выделенной части крупной сети), младшая — номер узла в этой подсети.

Такое деление позволяет передавать данныемежду подсетями только на основании номера подсети; номер узла используется только после доставки сообщения в нужную подсеть (примерно так же, как название улицы используется почтальоном только после того, как письмо достав­лено в нужный город). В самое последнее время, чтобы сделать маршру­тизацию в крупных сетях более эффективной, начали использовать более сложные варианты числовой адресации — с тремя и более составляющими. Такой подход, в частности, реализован в новой версии интернетовского протокола IPv6.

На практике для адресации узлов нередко применяются параллельно все три приведенные выше схемы. Пользователи адресуют компьютеры символьными именами, которые автоматически заменяются в сообще­ниях, передаваемых по сети, на числовые номера. С помощью этих чис­ловых номеров сообщения передаются из одной сети в другую, а после их доставки в сеть назначения вместо числового номера автоматически подставляется аппаратный адрес компьютера. Сегодня такой подход характерен даже для небольших автономных сетей, где, казалось бы, он

явно избыточен; это нужно, чтобы при включении данной сети в большую сеть не пришлось менять состав операционной системы.

Проблема установки соответствия между адресами различных типов, которой занимается специальная служба разрешения имен (важный компонент сетевого ПО), может решаться как централизованными, так и распределенными средствами. В первом случае один из компьютеров в сети выполняет функцию сервера имен; в нем хранятся таблицы соот­ветствия имен различных типов (например, символьных и числовых). Все остальные компьютеры обращаются к нему, чтобы по символьному имени найти числовой нужного им узла. Во втором случае (при распре­деленном подходе) каждый компьютер сам решает задачу установления соответствия между именами. Например, если пользователь указал для узла назначения числовой номер, то перед началом передачи данных компьютер-отправитель посылает всем компьютерам сети сообщение (такое сообщение называется широковещательным) с просьбой опознать это числовое имя. Получив это сообщение, они сравнивают заданный номер со своим собственным; компьютер, у которого обнаружилось со­впадение, посылает ответ, содержащий его аппаратный адрес, после чего становится возможным отправка сообщения по сети.

Распределенный подход хорош тем, что не предполагает выделения специального компьютера (к тому же нередко требуется заполнение таблицы соответствия имен вручную). С другой стороны, обилие широ­ковещательных сообщений перегружает сеть, так как они требуют обя­зательной обработки всеми узлами, а не одним лишь узлом назначения. В крупных сетях распространение широковещательных сообщений по всем сегментам практически нереально, поэтому для них характерен централизованный подход.

Наиболее известной службой централизованного разрешения имен является служба Domain Naming System (DNS) сети Интернет; аналогич­ные средства имеются и в других сетевых ОС.