Материал: Технология проектирования систем защиты информации в информационно-телекоммуникационных системах. Язов Ю.К

Прежде чем дать характеристику основных базовых сетевых технологий, необходимо отметить, что коммуникационные сети могут быть разделены на три основных типа: 1) с коммутацией каналов, 2) с коммутацией сообщений и 3) с коммутацией пакетов. Сети с коммутацией каналов работают, образуя выделенное соединение (канал) между двумя точками. При технологии с коммутацией каналов – сигнал вызова устанавливает канал от вызывающего абонента через локальную станцию управления (например, АТС) по линиям связи к удаленной станции управления (удаленной АТС), и, наконец, к отвечающему абоненту.

Пока существует канал, оборудование постоянно опрашивает рабочие станции абонентов, кодирует полученное сообщение в цифровой форме, и передает его по этому каналу к получателю. Преимущество коммутации каналов заключается в ее гарантированной пропускной способности: как только канал создан, ни один сетевой процесс не уменьшит пропускной способности этого канала. Недостатком при коммутации каналов является ее стоимость: платы за каналы являются фиксированными и независимыми от трафика. Сеть с коммутацией сообщений является вариацией сети с выделенным каналом, но с уплотнением нескольких сообщений в одном канале.

100

Сети с коммутацией пакетов, тип сетей обычно используемый при соединении компьютеров, используют совершенно другой подход. В сетях с коммутацией пакетов трафик сети делится на небольшие части, называемые пакетами (кадрами, ячейками), которые объединяются в высокоскоростных межмашинных соединениях. Пакет, который обычно содержит только несколько сотен байтов данных, имеет идентификатор, который позволяет компьютерам в сети узнавать, предназначен ли он им, и если нет, то помогает им определить, как послать его в указанное место назначения. Главным преимуществом коммутации пакетов является то, что большое число соединений между компьютерами может работать одновременно, так как межмашинные соединения разделяются между всеми парами взаимодействующих машин. Недостатком ее является то, что всякий раз, когда сеть с коммутацией пакетов становится перегруженной, компьютеры, использующие сеть, должны ждать, пока они не смогут послать следующие пакеты. Несмотря на потенциальный недостаток негарантируемой сетевой пропускной способности, сети с коммутацией пакетов стали сегодня наиболее распространенными. Причинами их широкого использования являются низкая стоимость и высокая производительность. Перейдем к рассмотрению основных базовых сетевых технологий.

Технология Ethernet. Ethernet – это имя, данное популярной технологии локальной сети с коммутацией пакетов, разработанной в Xerox PARC в начале 1970 года. В технологии Ethernet может использоваться коаксиальный кабель приблизительно полдюйма в диаметре и до 500 метров длиной – толстый Ethernet (спецификация 10Base- 5), так называемый тонкий Ethernet - на тонком кабеле (спецификация 10Base-2), Ethernet на экранированной или неэкранированной витой паре (спецификация 10Base-Т) и

101

Ethernet на оптоволокне (спецификация 10Base-F). В сети на толстом Ethernet'е сетевой адаптер подсоединяется к кабелю через так называемый трансивер – устройство, необходимое для выявления факта использования кабеля трансляции аналоговых электрических сигналов, идущие по кабелю, в цифровую форму или из нее в аналоговую. В тонком Ethernet'е трансивер отсутствует: высокоскоростные цифровые микросхемы соединяются напрямую с кабелем. В этом случае Ethernet может быть создан с помощью стандартного коаксиального кабеля, такого, который используется для кабельного телевидения и BNCконнекторов.

Схема доступа Ethernetа называется множественным доступом с контролем несущей и обнаружением коллизий(CSMA/CD). По этой схеме несколько машин могут получить доступ к Ethernetу одновременно, и каждая машина определяет, занят ли кабель, по наличию несущей в нем. Когда интерфейс компьютера имеет пакет, который нужно передать, он слушает кабель, чтобы узнать, передается ли уже чье-то сообщение (т.е. определяет наличие несущей). Когда передачи не обнаружено, интерфейс компьютера начинает передачу. Каждая передача ограничена в своей продолжительности (так как существует максимальный размер пакета). Возможны случаи, когда два электрических сигнала передаются одновременно, при этом они перемешиваются, в результате чего оба становятся искаженными. Такие события называются коллизиями. Ethernet обрабатывает коллизии. Когда коллизия обнаружена, интерфейс ЭВМ аварийно завершает передачу, ждет конца работы других станций и снова пытается повторить передачу с экспоненциальной задержкой по времени.

Чтобы позволить компьютеру определить, какие пакеты назначены ему, каждому компьютеру назначено

102

48-битовое число, называемое Ethernet-овским адресом. Обычно Ethernet-овский адрес фиксируется в оборудовании интерфейса компьютера. Так как адреса Ethernetа принадлежат аппаратным устройствам, то они иногда называются аппаратными адресами или физическими адресами (MAC-адресами). 48-битовый адрес Ethernetа не только определяет отдельный аппаратный интерфейс. Он может принадлежать одному из трех типов: физический адрес одного сетевого интерфейса; широковещательный сетевой адрес; групповой адрес.

Кадры (пакеты информации) Ethernetа имеют переменную длину в пределах от 64 байт (блок из 8 бит, чаще называемый байтом) до 1518 байтов. Как и во всех сетях с коммутацией пакетов, кадр должен идентифицироваться по назначению. На рис. 8 показан формат кадра, реализуемого в технологии Ethernet. Сеть на базе стандартов Ethernet может быть дополнена устройствами, называемыми повторителями, которые передают электрические сигналы от одного кабеля к другому, усиливая их при необходимости.

Хотя повторители как способ расширения были популярны много лет тому назад, многие теперь используют мосты для соединения сегментов.

Рис. 8. Формат кадра(пакета) в том виде, в котором он передается по сети с технологией Ethernet. Размеры полей не соотносятся друг с другом.

103