Глава 2. Обзор базовых сетевых технологий

2.1 Введение

Важно понимать, что Интернет не является новым видом
физической сети. На самом деле это метод взаимного соединения
физических сетей и набор соглашений для использования сетей,
которые позволяют компьютерам взаимодействовать друг с другом. В
то время как аппаратная технология играет небольшую роль при
концептуальном проектировании, важно понимать разницу между
низкоуровневыми механизмами, обеспечиваемыми самим оборудованием,
и высокоуровневыми средствами, которые обеспечивает программное
обеспечение протоколов Интернета. Также важно понимать, как
средства, обеспечиваемые технологией коммутации пакетов, влияют
на наш выбор абстракций высокого уровня.
Эта глава вводит основные понятия коммутации пакетов и
терминологию. а затем рассматривает базовые технологии сетевого
оборудования, которые использовались в объединенной сетях TCP/IP.
Следующие главы описывают, как эти сети объединяются и как
протоколы TCP/IP согласованы с различиями в оборудовании. В то
время как список сетей, представленный здесь, не является
исчерпывающим, он хорошо демонстрирует разнообразие физических
сетей, над которыми работает TCP/IP.Читатель может спокойно
пропустить большую часть технических деталей, но должен
попытаться понять идею пакетной коммутации и должен попытаться
представить архитектуру однородной коммуникационной системы,
использующей такое разнообразное оборудование. Более того,
читатель должен внимательно изучить детали схем физических
адресаций в различных используемых технологиях; следующие главы
рассмотрят детально, как протоколы высокого уровня используют эти
физические адреса.

2.2 Два подхода к сетевому взаимодействию

Независимо от того, обеспечивают ли они соединение между
компьютерами или между компьютерами и терминалами,
коммуникационные сети могут быть разделены на два основных типа:
с коммутацией каналов и коммутацией пакетов. Сети с коммутацией
каналов работают, образуя выделенное соединение(канал) между
двумя точками. Телефонная сеть США использует технологию с
коммутацией каналов - телефонный вызов устанавливает канал от
вызывающего телефона через локальную АТС, по линиям связи, к
удаленной АТС, и, наконец, к отвечающему телефону. Пока
существует канал, телефонное оборудование постоянно опрашивает
микрофон, кодирует полученное значение в цифровой форме, и
передает его по этому каналу к получателю. Отправителю
гарантируется, что опросы будут доведены и воспроизведены, так
как канал обеспечивает скорость 64 Кбит/с, которой достаточно для
передачи оцифрованного голоса. 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 траффика. Например, можно
заплатить за телефонный вызов, даже если две разговаривающие
стороны вообще ничего не говорили.
Сети с коммутацией пакетов, тип обычно используемый при
соединении компьютеров, используют совершенно другой подход. В
сетях с коммутацией пакетов траффик сети делится на небольшие
части, называемые пакетами, 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. Например, файл,
передаваемый между двумя машинами, может быть разбит на большое
число пакетов, которые посылаются по сети по одному. Оборудование
сети доставляет пакеты к указанному месту назначения, а сетевое
программное обеспечение собирает пакеты опять в один файл.
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 по мере
того как возрастает активность, данная пара взаимодействующих
компьютеров получает все меньше сетевой пропускной способности.
То есть, 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 очень
популярными. Причинами их широкого использования являются
стоимость и производительность. В связи с тем, что к сети может
быть подключено большое число машин, требуется меньше соединений
и стоимость остается низкой. Так как инженеры смогли создать
высокоскоростное сетевое оборудование, с пропускной способностью
обычно проблем не возникает. Так много компьютерных соединений
использует коммутацию пакетов, что далее в книге термин СЕТЬ
будет обозначать только сеть с коммутацией пакетов.

2.3 Глобальные сети, городские сети, локальные сети

Сети с коммутацией пакетов, которые разрослись до больших
географических размеров(например, континентальной части США),
сильно отличаются от сетей, имеющих небольшие размеры(например,
одну комнату). Чтобы помочь охарактеризовать различия в
пропускной способности и способах использования, технологии
коммутации пакетов часто делят на три большие категории:
глобальные сети(WAN), городские сети(MAN) и локальные сети(LAN).
Технологии WAN, иногда называемые long haul
networks(буквально - сети дальних перевозок), позволяют