Відмінності між комутаторами і мостами

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 11 из 11

Таблиця маршрутизації

Таблиця маршрутизації містить інформацію, на основі якої маршрутизатор приймає вирішення про подальшу пересилку пакетів. Таблиця складається з деякого числа записів — маршрутів, в кожній з яких міститься адреса мережі одержувача, адреса наступного вузла, якому слід передавати пакети і деяку вагу запису , — метрика. Метрики записів в таблиці грають роль в обчисленні найкоротших маршрутів до різних одержувачів. Залежно від моделі маршрутизатора і використовуваних протоколів маршрутизації, в таблиці може міститися деяка додаткова службова інформація. Наприклад:

Таблиця маршрутизації може складатися двома способами:

· статична маршрутизація — коли записи в таблиці вводяться і змінюються уручну. Такий спосіб вимагає втручання адміністратора кожного разу, коли відбуваються зміни в топології мережі. З іншого боку, він є найбільш стабільним і вимагаючим мінімуму апаратних ресурсів маршрутизатора для обслуговування таблиці.

· динамічна маршрутизація — коли записи в таблиці оновлюються автоматично за допомогою одного або декількох протоколів маршрутизації — RIP, OSPF, IGRP, EIGRP, IS-IS, BGP, і ін. Крім того, маршрутизатор будує таблицю оптимальних шляхів до мереж призначення на основі різних критеріїв — кількості проміжних вузлів, пропускної спроможності каналів, затримки передачі даних і т. п. Часто для побудови таблиць маршрутизації використовують теорію графів.

Застосування

Маршрутизатори допомагають зменшити завантаження мережі, завдяки її розділенню на домени колізій або широкомовні домени, а також завдяки фільтрації пакетів. В основному їх застосовують для об'єднання мереж різних типів, часто несумісних по архітектурі і протоколам, наприклад для об'єднання локальних мереж Ethernet і WAN-соединений, що використовують протоколи xDSL, PPP, АТМ, Frame relay і т. д. Нерідко маршрутизатор використовується для забезпечення доступу з локальної мережі в глобальну мережу Інтернет, здійснюючи функції трансляції адрес і міжмережевого екрану.

Комутатор ( англ. switch — перемикач) —пристрій, призначений для з'єднання декількох вузлів комп'ютерної мережі в межах одного або декількох сегментів мережі. На відміну від концентратора, який поширює трафік від одного підключеного пристрою до всіх останніх, комутатор передає дані тільки безпосередньо одержувачеві, виняток становить широкомовний трафік всім вузлам мережі.

Комутатор працює на канальному (2) рівні моделі OSI, і тому в загальному випадку може тільки об'єднувати вузли однієї мережі по їх MAC-адресам. Комутатори були розроблені з використанням мостових технологій і часто розглядаються як багатопортові мости. Для з'єднання декількох мереж на основі мережевого рівня служать маршрутизатори.

Принцип роботи комутатора

Комутатор зберігає в пам'яті таблицю комутації (що зберігається в асоціативній пам'яті), в якій указується відповідність MAC-адреса вузла порту комутатора. При включенні комутатора ця таблиця порожня, і він працює в режимі навчання. У цьому режимі що поступають на який-небудь порт дані передаються на решту всіх портів комутатора. При цьому комутатор аналізує кадри (фрейми) і, визначивши MAC - адрес хоста-відправника, заносить його в таблицю. Згодом, якщо на один з портів комутатора поступить кадр, призначений для хоста, MAC-адрес якого вже є в таблиці, то цей кадр буде переданий тільки через порт, вказаний в таблиці. Якщо MAC-адрес хоста-одержувача не асоційована з яким-небудь портом комутатора, то кадр буде відправлений на всі порти. З часом комутатор будує повну таблицю для всіх своїх портів, і в результаті трафік локалізується. Варто відзначити малу латентність (затримку) і високу швидкість пересилки на кожному порту інтерфейсу.

Міст (англ. bridge) —мережевий пристрій 2 рівні моделі OSI, призначене для об'єднання сегментів (підмережі) комп'ютерної мережі разных топологий і архітектури.

У загальному випадку комутатор (свитч) і міст аналогічні по функціональності; різниця полягає у внутрішньому устрої: мости обробляють трафік, використовуючи центральний процесор, комутатор же використовує комутаційну матрицю (апаратну схему для комутації пакетів). В даний час мости практично не використовуються (оскільки для роботи вимагають продуктивний процесор), за винятком ситуацій, коли зв'язуються сегменти мережі з різною організацією першого рівня, наприклад, між xDSL з'єднаннями, оптикою, Ethernet.

Шлюзи (gateway)                                                              

Шлюз є системою ретрансляції, що забезпечує взаємодію інформаційних мереж.

Шлюз дозволяє об'єднувати мережі, що побудовані на істотно різних програмних і апаратних платформах. Наприклад, шлюз може дозволити користувачам, що працюють в мережі Unix, взаємодіяти з користувачами мережі Windows.

Традиційно в Інтернеті терміни «шлюз» і «маршрутизатор» використовуються як синоніми.

Шлюзи оперують на верхніх рівнях моделі OSI (сеансовому, представницькому і прикладному) і представляють найбільш розвинений метод об'єднання мережних сегментів і комп'ютерних мереж. Необхідність в мережних шлюзах виникає при об'єднанні двох мереж, що мають різну архітектуру.

В якості шлюзу, зазвичай, використовується виділений комп'ютер, на якому запущено програмне забезпечення шлюзу і проводяться перетворення, що дозволяють взаємодіяти кільком системам в мережі.

Іншою функцією шлюзів є перетворення протоколів. При отриманні повідомлення IPX/SPX для клієнта TCP/IP шлюз перетворює повідомлення у протокол TCP/IP.

Шлюзи є складнішими у встановленні та налаштуванні і працюють повільніше, ніж маршрутизатори.

На тепер між маршрутизатором і комутатором існують принципові відмінності:

· Маршрутизатори працюють не з фізичними адресами пакетів (MAC-адресами), а з логічними мережними адресами (IP-адресами).

· Маршрутизатори ретранслюють не всю інформацію, що приходить, а лише ту, яка адресована до них особисто, і відкидають (не ретранслюють) широкомовні пакети.

· Маршрутизатори на відміну від мостів і комутаторів не є прозорими для абонентів.

Головною відмінністю є те, що маршрутизатори підтримують мережі з великою кількістю можливих маршрутів та шляхів передачі інформації, так звані комірчасті мережі (meshed networks). Приклад такої мережі показаний на рисунку 2.11. Комутатори ж вимагають, щоб в мережі не було петель, щоб шлях поширення інформації між двома будь-якими абонентами був єдиним.

Віртуальна машина — модель обчислювальної машини, створеної шляхом віртуалізаціїобчислювальних ресурсів: процесора, оперативної пам'яті, пристроїв зберігання та вводу і виводу інформації.

Віртуальна машина на відміну від програми емуляціїконкретного пристрою забезпечує повну емуляцію фізичної машини чи середовища виконання (для програми).

Визначення[ред. • ред. код]

Раніше віртуальну машину визначали як "ефективну ізольовану копію реальної машини". Проте сучасні віртуальні машини можуть не мати прямого апаратного аналогу. Наприклад, в залежності від способу моделювання набору інструкцій віртуального центрального процесора, віртуальна машина може моделювати реальну або абстрактну обчислювальні машини. При моделюванні реальної обчислювальної машини набір інструкцій процесора віртуальної машини збігається з набором інструкцій обраного для моделювання центрального процесора.

Віртуальні машини поділяються на 2 головні категорії, в залежності від їх використання та відповідності до реальної апаратури:

· системні (апаратні) віртуальні машини, що забезпечують повноцінну емуляцію всієї апаратної платформи і відповідно підтримують виконання операційної системи.

· прикладні віртуальні машини, які розробленні для виконання лише застосунків (прикладних програм), наприклад, Віртуальна машина Java.

Системні віртуальні машини[ред. • ред. код]

Системні віртуальні машини дозволяють розподіл апаратних ресурсів фізичної машини між різними копіями віртуальних машин, на кожній з яких може бути встановлена своя операційна система. Пласт програмного забезпечення, що виконує віртуалізацію, називається гіпервізором. Гіпервізори поділяються на 2 типи: ті, що можуть виконуватися на "голій" апаратурі (1-й тип, або рідні (англ. native)), та ті, що виконуються в певній операційній системі (2-й тип, або хостові).

Основні переваги системних ВМ:

· різні операційні системи можуть співіснувати на одному комп'ютері, і при цьому знаходитися в строгій ізоляції одна від одної

· ВМ можуть забезпечувати розширений набір машинних інструкцій, адже при моделюванні абстрактної обчислювальної машини набір інструкцій процесора віртуальної машини може бути довільним.

· широкі можливості контролю за програмами

· легкість модифікацій та відновлення

Основний недолік:

· віртуальна машина не така ефективна як реальна, тому що доступ до апаратури в ній відбувається опосередковано.

Різні ВМ, на кожній з яких може бути встановлена своя власна ОС (які також називається гостьовими ОС), часто використовуються для серверного об'єднання: різні сервіси (що повинні виконуватися на окремих машинах, щоб запобігти взаємовтручанню) запускаються в різних ВМ, проте на одній фізичній машині, що дозволяє економити апаратні ресурси.

Прикладні віртуальні машини[ред. • ред. код]

Прикладні віртуальні машини виконують звичайні програми всередині ОС. Вони зазвичай створюються коли програма запускається та знищуються після її завершення. Їхня ціль - забезпечити платформно-незалежне програмне середовище, яке дозволяє абстрагуватися від конкретної апаратури та операційної системи, на якій виконується програма.

Прикладна ВМ забезпечує високорівневу абстракцію (наприклад, інтерпретатори високорівневих мов програмування - Lisp, Java, Python, Perl), в той час як системні ВМ зазвичай обмежуються низькорівневою абстракцією (машинним набором кодів). Сучасні прикладні ВМ, що реалізуються за допомогою інтерпретаторів, для підвищення швидкості виконання використовують компіляцію "на льоту" (англ. JIT - just-in-time).

Технології[ред. • ред. код]

Рідна емуляція[ред. • ред. код]

Цей підхід полягає в простому розподіленні тих апаратних ресурсів, на яких запущена ВМ. Кожна копія ВМ обмежена реальною апаратурою. Відповідно, ми зможемо використовувати лише ті ОС, які підтримують нашу апаратуру.

Нерідна емуляція

В цьому випадку ВМ емулює апаратуру, яка може відрізнятися від тієї, на якій вона запущена. Це розширює круг ОС, які ми можемо на неї встановити.

Віртуалізація рівня ОС[ред. • ред. код]

Ядро ОС дозволяє створювати багато ізольованих один від одного просторів користувачів. В цьому випадку крах програми в одному просторі ніяк не вплине на програми в інших просторах.

Вимоги, пропоновані до сучасних обчислювальних мереж 1. Продуктивність.Існує кілька основних характеристик продуктивності мережі:1. час реакції;2. пропускна здатність;3. затримка передачі.Час реакції визначається як інтервал часу між виникненням запиту користувача до якої-небудь мережної служби й одержанням відповіді на цей запит.Очевидно, що значення цього показника залежить від типу служби, до якої звертається користувач, від того, який користувач і до якого сервера звертається, а також від поточного стану елементів мережі – завантаженості сегментів, комутаторів і маршрутизаторів, через які проходить запит, завантаженості сервера й т.п.Пропускна здатність відбиває обсяг даних, переданих мережею або її частиною в одиницю часу.Пропускна здатність виміряється або в бітах у секунду, або в пакетах у секунду. Пропускна здатність може бути миттєвої, максимальної й середньої.Середня пропускна здатність обчислюється шляхом розподілу загального обсягу переданих даних на час їхньої передачі, причому вибирається досить тривалий проміжок часу – година, день або тиждень.Миттєва пропускна здатність відрізняється від середньої тем, що для усереднення вибирається дуже маленький проміжок часу – наприклад, 10 мс або 1 с.Максимальна пропускна здатність – це найбільша миттєва пропускна здатність, зафіксована протягом періоду спостереження.Затримка передачі визначається як затримка між моментом надходження пакета на вхід якого-небудь мережного пристрою або частини мережі й моментом появи його на виході цього пристрою. Цей параметр продуктивності за змістом близький до реакції мережі, але відрізняється тим, що завжди характеризує тільки мережні етапи обробки даних, без затримок обробки комп’ютерами мережі.Пропускна здатність і затримки передачі є незалежними параметрами, так що мережа може володіти, наприклад, високою пропускною здатністю, але вносити значні затримки при передачі кожного пакета.2. Надійність і безпека Для оцінки надійності використовується:Коефіцієнт готовності означає частку часу, протягом якого система може бути використана. Готовність може бути поліпшена шляхом введення надмірності в структуру системи: ключові елементи системи повинні існувати в декількох екземплярах, щоб при відмові одного з них функціонування системи забезпечували інші.Іншим аспектом загальної надійності є безпека (security), тобто здатність системи захистити дані від несанкціонованого доступу.Ще одною характеристикою надійності є відмовостійкість (fault wrance). У мережах під відмовостійкостю розуміється здатність системи сховати від користувача відмову окремих її елементів. В відмовостійкій системі відмова одного з її елементів приводить до деякого зниження якості її роботи, а не до повного останову.3. Розширюваність і масштабованістьРозширюваність (extensibility) означає можливість порівняно легкого додавання окремих елементів мережі (користувачів, комп’ютерів, додатків, служб), нарощування довжини сегментів мережі й заміни існуючої апаратури більш потужною. При цьому принципово важливо, що легкість розширення системи іноді може забезпечуватися в деяких досить обмежених межах.Масштабованість (scalability) означає, що мережа дозволяє нарощувати кількість вузлів і довжину зв’язків у дуже широких межах, при цьому продуктивність мережі не погіршується. Для забезпечення масштабованості мережі доводиться застосовувати додаткове комунікаційне устаткування й спеціальним образом структурувати мережу.4. ПрозорістьПрозорість (transparency) мережі досягається в тому випадку, коли мережа представляється користувачам не як безліч окремих комп’ютерів, зв’язаних між собою складною системою кабелів, а як єдина традиційна обчислювальна машина із системою поділу часу. Прозорість може бути досягнута на двох різних рівнях – на рівні користувача й на рівні програміста. На рівні користувача прозорість означає, що для роботи з вилученими ресурсами він використовує ті ж команди й звичні йому процедури, що й для роботи з локальними ресурсами. На програмному рівні прозорість полягає в тім, що додатку для доступу до вилучених ресурсів потрібні ті ж виклики, що й для доступу до локальних ресурсів.5. КерованістьКерованість мережі має на увазі можливість централізовано контролювати стан основних елементів мережі, виявляти й розв’язувати проблеми, що виникають при роботі мережі, виконувати аналіз продуктивності й планувати розвиток мережі. В ідеалі засоби керування мережами являють собою систему, що здійснює спостереження, контроль і керування кожним елементом мережі – від найпростіших до самих складних пристроїв, при цьому така система розглядає мережу як єдине ціле, а не як розрізнений набір окремих пристроїв.6. СумісністьСумісність означає, що мережа здатна містити в собі найрізноманітніше програмне й апаратне забезпечення, тобто в ній можуть співіснувати різні операційні системи, що підтримують різні стеки комунікаційних протоколів, і працювати апаратні засоби й додатки від різних виробників. Мережа, що складається з різнотипних елементів, називається неоднорідної або гетерогенної, а якщо гетерогенна мережа працює без проблем, то вона є інтегрованою. Основний шлях побудови інтегрованих мереж – використання модулів, виконаних відповідно до відкритих стандартів і специфікацій.

Віртуальна машина - це конкретний екземпляр деякого обчислюваного середовища ("віртуального комп'ютера"), створеного за допомогою спеціального програмного інструменту. Зазвичай такі інструмменти дозволяють створювати і запускати довільну кількість віртуальних машин, яка обмежується лише фізичними ресурсами реального комп'ютера.

Інструмент для створення віртуальної машини - це звичайна програма, яка встановлюється на реальну операційну систему. Ця реальна операційна система називається "головною", або хостовою, ОС.

Всі задачі по управлінню віртуальними машинами виконує спеціальний модуль в складі програми віртуальної машини (ВМ) - монітор віртуальних машин(МВМ). Монітор грає проміжну роль між віртуальною машиною і базовим обладнанням, підтримуючи виконання всіх створених ВМ на єдиній апаратній платформі та забезпечуючи їх надійну ізоляцію.

Користувач не має повноцінного доступу до монітора віртуальних машин. В більшості програмних продуктів йому надається лише графічний інтерфейс для створення і налаштувань віртуальних машин. Цей інтерфейс зазвичай називають консолью віртуальних машин.

"Всередині" віртуальної машини користувач встановлює, як і на реальному комп'ютері операційну систему. Така ОС, яка належить конкретній ВМ, називається гостьовою(guest OS). Перелік підтримуваних ОС являється однією з найбільш головних характеристик віртуальної машини. Найбільш потужні сучасну віртуальні машини підтримують близько десятка популярних версій операційних систем із сімейства Windows, Linux, та MacOS.

Використання технологій віртуальної машини дозволяє одночасно запускати на одному фізичному комп’ютері декілька операційних систем. Іноді буває досить складно навіть встановити дві різні ОС на один комп’ютер. Для цього може знадобитися виконати досить складний алгоритм дій.

Віртуальні машини часто використовують для освоєння нової операційної системи. Користувач може швидко перемикатися між різними ОС для отримання потрібних відомостей.

Під час роботи в середовищі конкретної системи може знадобитися запустити додаток, розроблене для іншої ОС. На перезавантаження комп’ютера і завантаження іншої системи може знадобитися багато часу. Використання віртуальної машини може значно прискорити цей процес.

Ще одна поширена сфера застосування віртуальних машин — перевірка певних програм на предмет загрози. Набагато безпечніше запускати програму в середовищі віртуальної машини, ніж працюючи в основної операційної системи. Варто зазначити, що використання ВМ надає можливість швидкого обміну даними між активними системами.

Розробники програмного забезпечення, призначеного для роботи з широким спектром операційних систем, досить часто використовують віртуальні машини. Це дозволяє практично миттєво перевірити працездатність окремих функцій програмного забезпечення в кількох системах.

Досить часто певні види віртуальних машин використовують для управління кластерами. В даному випадку під цим словом мається на увазі сукупність комп’ютерів, об’єднаних в єдину схему для виконання спільних завдань. Віртуальну машину досить просто перенести з одного комп’ютера на інший. Установка і повне налаштування нової операційної системи займає незрівнянно більше часу.

У широкому значенні відкритою системою може бути названа будь-яка система (комп'ютер, обчислювальна мережа, ОС, програмний пакет, інші апаратні і програмні продукти), яка побудована відповідно до відкритих специфікацій.

Якщо дві мережі побудовані з дотриманням принципів відкритості, то це дає наступні переваги:

· можливість побудови мережі з апаратних і програмних засобів різних виробників, що дотримуються одного і того ж стандарту;

· можливість безболісної заміни окремих компонентів мережі іншими, більш довершеними, що дозволяє мережі розвиватися з мінімальними витратами;

· можливість легкого сполучення однієї мережі з іншою;

· простота освоєння і обслуговування мережі.

Познавательные статьи:



Алгоритмические операторы Matlab

Конструирование и порядок расчёта дорожной одежды

Исследования учёных: почему помогают молитвы?

Почему терпят неудачу многие предприниматели?