Сеть Интернет как единая виртуальная сеть. Фундаментальный принцип сети Интернет

Министерство образования Российской Федерации

Челябинский государственный университет

Институт экономики отраслей, бизнеса и администрирования

Кафедра «Экономика отраслей и рынков»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

По дисциплине «Интернет-технологии связи»

 

10 вариант.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила            Якимова И.А.

Проверил.

                                     Кондуров Е.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Челябинск 2013

10 вариант.

 

 

13 вопрос. Сеть Интернет как единая виртуальная сеть. Фундаментальный принцип сети Интернет.

 

Виртуальная сеть - Логическое соединение через сеть с коммутацией пакетов, которая временно работает как постоянное физическое соединение.

Кроме своего основного  назначения - повышения пропускной способности связей в сети - коммутатор позволяет локализовывать потоки информации в сети, а также контролировать эти потоки и управлять ими, используя пользовательские фильтры. Однако, пользовательский фильтр может запретить передачи кадров только по конкретным адресам, а широковещательный трафик он передает всем сегментам сети. Так требует алгоритм работы моста, который реализован в коммутаторе, поэтому сети, созданные на основе мостов и коммутаторов иногда называют плоскими - из-за отсутствия барьеров на пути широковещательного трафика.

Технология виртуальных  сетей (Virtual LAN, VLAN) позволяет преодолеть указанное ограничение. Виртуальной сетью называется группа узлов сети, трафик которой, в том числе и широковещательный, на канальном уровне полностью изолирован от других узлов сети. Это означает, что передача кадров между разными виртуальными сегментами на основании адреса канального уровня невозможна, независимо от типа адреса - уникального, группового или широковещательного. В то же время внутри виртуальной сети кадры передаются по технологии коммутации, то есть только на тот порт, который связан с адресом назначения кадра.

Говорят, что виртуальная  сеть образует домен широковещательного трафика (broadcast domain), по аналогии с доменом  коллизий, который образуется повторителями  сетей Ethernet.

Назначение технологии виртуальных сетей состоит в облегчении процесса создания независимых сетей, которые затем должны связываться с помощью протоколов сетевого уровня. Для решения этой задачи до появления технологии виртуальных сетей использовались отдельные повторители, каждый из которых образовывал независимую сеть. Затем эти сети связывались маршрутизаторами в единую интерсеть (рис. 1).

 

Рис. 1. Интерсеть, состоящая  из сетей, построенных на основе повторителей

 

При изменении состава  сегментов (переход пользователя в  другую сеть, дробление крупных сегментов) при таком подходе приходится производить физическую перекоммутацию разъемов на передних панелях повторителей или в кроссовых панелях, что не очень удобно в больших сетях - много физической работы, к тому же высока вероятность ошибки.

Поэтому для устранения необходимости физической перекоммутации узлов стали применять многосегментные  повторители (рис. 2). В наиболее совершенных  моделях таких повторителей приписывание отдельного порта к любому из внутренних сегментов производится программным путем, обычно с помощью удобного графического интерфейса. Примерами таких повторителей могут служить концентратор Distributed 5000 компании Bay Networks и концентратор PortSwitch компании 3Com. Программное приписывание порта сегменту часто называют статической или конфигурационной коммутацией.

 

Рис. 2. Многосегментный  повторитель с конфигурационной коммутацией

 

 

Однако, решение задачи изменения состава сегментов  с помощью повторителей накладывает  некоторые ограничения на структуру сети - количество сегментов такого повторителя обычно невелико, поэтому выделить каждому узлу свой сегмент, как это можно сделать с помощью коммутатора, нереально. Поэтому сети, построенные на основе повторителей с конфигурационной коммутацией, по-прежнему основаны на разделении среды передачи данных между большим количеством узлов, и, следовательно, обладают гораздо меньшей производительностью по сравнению с сетями, построенными на основе коммутаторов.

При использовании технологии виртуальных сетей в коммутаторах одновременно решаются две задачи:

• повышение производительности в каждой из виртуальных сетей, так как коммутатор передает кадры в такой сети только узлу назначения;
• изоляция сетей друг от друга для управления правами доступа пользователей и создания защитных барьеров на пути широковещательных штормов.

Для связи виртуальных  сетей в интерсеть требуется  привлечение сетевого уровня. Он может  быть реализован в отдельном маршрутизаторе, а может работать и в составе  программного обеспечения коммутатора.

 

В пределах каждой физической компьютерной сети подсоединенные к ней компьютеры используют ту или иную сетевую технологию: Ethernet, Token Ring, FDDI, ISDN, соединение типа «точка-точка», а в последнее время к этому списку добавились сеть АТМ и беспроводные технологии. Между механизмами коммуникаций, зависящими от данных физических сетей, и прикладными системами встраивается программное обеспечение, которое делает возможным соединение различных физических сетей друг с другом. При этом детали подобного соединения «скрыты» от пользователей, которым предоставляется возможность работать как бы в одной большой физической сети.

Для соединения двух и  более сетей используются маршрутизаторы (routers) — компьютеры, которые физически соединяют сети друг с другом и с помощью специального программного обеспечения передают пакеты из одной сети в другую.

Технология Интернета  не навязывает какой-то определенной топологии  межсетевых соединений. Добавление новой  сети к Интернету не влечет за собой  ее подсоединения к некоторой  центральной точке коммутации или установке непосредственных физических соединений со всеми уже входящими в Интернет сетями. Маршрутизатор «знает» топологию Интернета за пределами тех физических сетей, которые он соединяет, и, основываясь на адресе в сети назначения, передает пакет по тому или иному маршруту.

В Интернете используются универсальные идентификаторы (адреса) подсоединенных к Сети компьютеров, поэтому любые две машины имеют  возможность взаимодействовать  друг с другом. В нем также реализован принцип независимости пользовательского интерфейса от физической сети, то есть существует множество способов установления соединений и передачи данных, одинаковых для всех физических сетевых технологий.

С точки зрения конечных пользователей, Интернет представляет собой единую виртуальную сеть, к которой подсоединены все компьютеры — независимо от их реальных физических соединений.

Фундаментальным принципом  Интернета является равнозначность всех объединенных с его помощью  физических сетей: любая система  коммуникаций рассматривается как компонент Интернета, независимо от ее физических параметров, размеров передаваемых пакетов данных и географического масштаба.

 

20 вопрос. История и перспективы развития интернет телефонии.

 

IP-телефония - технология, позволяющая использовать Интернет или другую IP-сеть в качестве средства организации и ведения международных телефонных разговоров и передачи факсов в режиме реального времени.

Интернет-телефония - частный  случай IP-телефонии, когда в качестве линий передачи телефонного трафика используются каналы сети Интернета. При разговоре, наши голосовые сигналы (слова, которые мы произносим) преобразуются в сжатые пакеты данных. После эти пакеты данных посылаются через Интернет другой стороне. Когда пакеты данных достигают адресата, они декодируются в голосовые сигналы оригинала. В обычном телефонном звонке подключение между обоими собеседниками устанавливается через телефонную станцию исключительно с целью разговора. Голосовые сигналы передаются по определённым телефонным линиям, через выделенное подключение. При запросе же по Интернет, сжатые пакеты данных поступают в Интернет с адресом назначения. Каждый пакет данных проходит собственный путь до адресата, по различным маршрутам. Для адресата, пакеты данных перегруппировываются и декодируются в голосовые сигналы оригинала. Интернет-телефония частный случай IP-телефонии, здесь в качестве линий передачи используются обычные каналы Интернет. В чистом виде IP-телефония, в качестве линий передачи телефонного трафика использует выделенные цифровые каналы.

Обычные телефонные звонки требуют разветвлённой сети связи  телефонных станций, связанных закреплёнными  телефонными линиями, подвода волоконно-оптических кабелей и спутников связи. Высокие  затраты телефонных компаний приводят для нас к дорогим междугородним разговорам. Выделенное подключение телефонной станции также имеет много избыточной производительности или времени простоя в течение речевого сеанса.

Интернет-телефония частично основывается на существующей сети закреплённых телефонных линий. Но главное, она использует самую передовую технологию сжатия наших голосовых сигналов, и полностью использует ёмкость телефонных линий. Поэтому пакеты данных от разных запросов, и даже различные их типы, могут перемещаться по одной и той же линии в одно и тоже время.

                      История развития IP-телефонии

По мнению некоторых, концепция передачи голоса по сети с помощью профессионального  компьютера зародилась в Университете штата Иллинойс (США). В 1993 году Чарли  Кляйн выпустил в свет Maven, первую программу для перестройки голоса с помощью РС. Одновременно одним из самых популярных мультимедийных приложений в сети стала CU-SeeMe, программа видеоконференций для Macintosh (Mac), разработанная в Корнельском Университете.

Апрель 1994 года. Во время полёта челнока Endeavor NASA передало на Землю его изображение с помощью программы CU-SeeMe. Одновременно попробовали передать и звук. Полученный сигнал из Льюисовского исследовательского центра поступал на Мае, соединённый с Интернет, и любой желающий мог услышать голоса астронавтов. Потом одну программу встроили в другую, и появился вариант CU-SeeMe с полными функциями аудио и видео, как для Мае, так и для РС.

Февраль 1995 года. Израильская  компания Vocal Tec предложила первую версию программы Internet Phone, разработанную для владельцев мультимедийных компьютеров, работающих под Windows. Это стало важной вехой в развитии Интернет-телефонии! Vocal Tec надеялась использовать очень популярные каналы Internet Relay Chat (IRC) в качестве двустороннего средства общения между людьми, имеющими сходные интересы. Но компании не удалось связаться с Eras Free Network (Feet), курирующей IRC, и проинформировали о потенциально возможном увеличении графика, поэтому доступ к общественным каналам для Internet Phone был закрыт. Через несколько недель компания Vocal Tec уладила свои разногласия с EFNet. За это время была создана частная сеть серверов Internet Phone, и уже тысячи людей загрузили программу с домашней страницы Vocal Tec и начали общаться. Собственно, этим они занимаются до настоящего времени.

В том же 1995 г. Другие компании очень быстро оценили перспективы, которые открывали возможность разговаривать, находясь в разных полушарьях и не платя при этом за международные звонки!!! На рынок обрушилась гора продукции, предназначенной для телефонии через Сеть.

В сентябре того же года в розничной  продаже появилась первая из таких  программ - DigiPhone, разработанная небольшой  компанией в Далласе (штате Техас), которая предложила «дуплексные» возможности, позволяя говорить и слушать одновременно. Вот в этот момент и родилась привлекательная для абонентов настоящая интерактивная связь. А нам, абонентам, какая собственно разница, каким именно способом передается речь.

Вскоре нашлись энтузиасты, которые  с помощью программ подобного типа стали организовывать марафоны. Целью было научить работать через Интернет обычный телефонный аппарат типа «сеанс разговора», во время которых люди всей страны могли подключаться и говорить часами.

В марте 1996 г. произошло еще одно памятное событие. Тогда было объявлено о совместном проекте под названием «Internet Telephone Gate» двух компаний: уже известно нам Vocal Tec и крупнейшего производителя для компьютерной телефонный Dialogic, для чего между Сетью и телефоном устанавливается специализированный шлюз. Последний получил название (Vocal Tec Telephone Gateway) и представлял собой специализированную программу, которая использовала голосовые платы Dialogic. Многоканальные голосовые платы позволяют, во-первых, одной системе VTG поддерживать до восьми независимых телефонных разговоров через сеть, а во-вторых, убрали проблему адреса, взяв на себя преобразование обычных телефонных номеров в IP-адрес и обратно. Для разговора одного пользователя в том продукте достаточно будет ширины полосы канала порядка 11 кбит/с. Вот так возможность высокого уплотнения канала и малая стоимость связи создали предпосылки для коренных изменений телекоммуникационного мира. Сегодня многое ясно, что ИТ - лишь шаг на пути к глобальной мультимедиа-связи.

Ёще через год стали вполне обычными соединения через Интернет двух обычных телефонных абонентов, находившихся в совершенно разных местах планеты. Вот так в течение всего каких-то двух лет стал на ноги альтернативный способ телефонной связи.

                                IP-телефония в России

Появления IP-телефонии ждали во всем мире. Не была исключением и  Россия, где интерес к новой  технологии имел особый практический смысл. Дело в том, что в нашей  стране услуги международной телефонной связи традиционно дороже, чем  на Западе. А использование IP-технологии подразумевает возможность ведения телефонных разговоров по единому, не зависящему от дальности связи тарифу, что позволяет сэкономить значительные средства уделенным на большие расстояния абонентам.

Начиная с 1997 г. в России стали реально строиться сети IP-телефонии. Спрос был большим. Правда, из-за неопределенности с лицензированием эта услуга предоставлялась с пометкой «в тестовом режиме». Тем не менее, технология широко рекламировалась в прессе и демонстрировалась на выставках. На стендах CompTek постоянно предоставлялась бесплатная возможность сделать городские, междугородные и международные звонки через систему IP-телефонии. Желающие позвонить выстраивались в огромные очереди. Представители компании VocalTec, в то время единственной фирмы, поставлявшей оборудование для IP-сетей, участвуя в различных семинарах и конференциях, неоднократно заявляли, что Россия обогнала многие страны на пути предоставления коммерческих услуг по междугородной и международной IP-связи.