네트워크 병합. 네트워크 결합 방법. 연결된 가상 채널. 네트워크 조직

인터네트워크는 별도의 네트워크를 결합한 것입니다.

중간 네트워크 장치로 연결되어 하나의 대규모 네트워크로 기능합니다. 상호 연결된 네트워크의 개념에는 상호 연결된 네트워크를 생성하고 관리하는 문제를 해결할 수 있는 기술, 장치 및 절차가 포함됩니다. 에,쉿. 그림 1.1은 라우터와 기타 네트워크 장치를 사용하여 여러 유형의 네트워크를 상호 연결하여 상호 연결된 네트워크를 형성하는 방법을 보여줍니다.

상호 연결된 네트워크의 역사

'최초의 네트워크'는 시분할 모드로 운영되었으며 터미널이 연결된 메인프레임으로 구성되었습니다. 이러한 환경은 IBM 시스템 네트워크 아키텍처(SNA)와 디지털 네트워크 아키텍처를 기반으로 구축되었습니다.

로컬 네트워크(LAN)의 출현은 개인용 컴퓨터(PC)의 광범위한 사용과 관련이 있습니다. 로컬 네트워크에서는 여러

상대적으로 작은 지리적 영역에 위치한 사용자는 파일과 메시지를 교환하고 파일 서버 및 프린터와 같은 공유 리소스를 공유합니다.

쌀. 1.1. 서로 다른 기술을 사용하는 네트워크를 상호 연결하여 통합 네트워크를 구성할 수 있습니다.

WAN(Wide-Area Network)은 로컬 네트워크를 연결하여 서로 멀리 떨어져 있는 사용자 간의 통신을 제공합니다. 로컬 네트워크를 통합하기 위해 T1, TZ, ATM, ISDN, ADSL, 프레임 릴레이, 무선 통신 등과 같은 기술이 사용됩니다. 매일 서로 원격으로 로컬 네트워크를 연결하는 새로운 방법이 나타납니다.

오늘날 고속 근거리 통신망과 교환 인터넷 네트워크는 매우 빠른 속도로 작동하고 넓은 대역폭이 필요한 멀티미디어 및 화상 회의와 같은 애플리케이션을 지원하기 때문에 적용이 계속해서 확장되고 있습니다.

인터네트워킹은 고립된 로컬 네트워크 연결, 리소스 중복 제거, 네트워크를 보다 효율적으로 관리하는 세 가지 주요 문제를 해결하기 위한 수단으로 발전했습니다. 로컬 네트워크가 서로 분리되어 있어 사무실과 부서 간 전자 정보 교환이 불가능합니다. 리소스 중복이란 별도의 기술 지원 인력을 사용하여 각 사무실이나 부서에 동일한 하드웨어 및 소프트웨어를 설치하는 것을 의미합니다. 열악한 네트워크 관리는 중앙 집중식 네트워크 관리 및 문제 해결 시스템이 없다는 것을 의미합니다.

상호 연결된 네트워크 생성의 문제

기능적 인터네트워크를 구현하는 것은 어려운 작업입니다. 이로 인해 특히 연결성, 안정성, 효율적인 네트워크 관리 및 유연성 측면에서 많은 과제가 발생합니다. 위의 각 작업은 고품질의 효율적인 상호 연결된 네트워크를 만드는 데 중요합니다.

서로 다른 시스템을 연결할 때 근본적으로 다른 기술을 사용하는 네트워크 간의 데이터 교환 문제가 발생합니다. 예를 들어, 서로 다른 노드는 서로 다른 속도로 작동하는 서로 다른 전송 매체를 사용할 수도 있고, 데이터가 교환되어야 하는 서로 다른 유형의 네트워크를 사용할 수도 있습니다.

기업의 효율성은 정보 교환에 크게 좌우되므로 상호 연결된 네트워크는 일정 수준의 신뢰성을 제공해야 합니다. 네트워크 환경은 대체로 예측할 수 없기 때문에 상호 연결된 대부분의 대규모 네트워크에는 소위 말하는 네트워크 환경이 있습니다. 문제가 발생하더라도 데이터 교환을 중단하지 않도록 하는 중복성.

또한 상호 연결된 네트워크의 네트워크 관리 및 문제 해결도 중앙 집중화되어야 합니다. 상호 연결된 네트워크가 오류 없이 작동하려면 구성을 올바르게 선택하고, 보안 시스템을 구성하고, 최대 성능을 달성하고 기타 문제를 해결해야 합니다. 보안 시스템은 통합 네트워크의 필수적인 부분입니다. 많은 사람들은 온라인 보안이 외부 공격으로부터 개인 네트워크를 보호하는 데만 필요하다고 잘못 믿고 있습니다. 그러나 내부 공격으로부터 네트워크를 보호하는 것도 똑같이 중요합니다. 특히 보안 시스템이 내부에서 침입하는 경우가 가장 많다는 점을 고려하면 더욱 그렇습니다. 따라서 내부 네트워크를 외부 노드를 공격하는 수단으로 사용하는 것에 대한 보호도 필요합니다.

2000년 초에 많은 대규모 웹 사이트가 분산 서비스 거부 공격(DDOS 공격)의 피해자가 되었습니다. 이런 공격이 가능해진 이유는 인터넷에 연결된 수많은 사설망이 제대로 보호되지 않고 공격수단으로 활용됐기 때문이다.

세상의 모든 것이 변화함에 따라 상호 연결된 네트워크는 새로운 요구 사항을 충족하기 위해 변화할 수 있을 만큼 유연해야 합니다.

문학:

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Sablin I., Kuchinskiy A., Korobeinikov A. 외. 하이델베르그: HeiDATA: 하이델베르그 연구 데이터 저장소, 하이델베르그 대학교, 2015.

지리 정보 시스템(GIS)은 1897년 최초이자 유일한 러시아 제국 인구 조사와 1926년 소련의 첫 번째 전체 연방 인구 조사를 기반으로 합니다. GIS는 두 주의 모든 지역에 대한 벡터 데이터(모양 파일)를 제공합니다. 1897년 인구 조사의 경우 언어, 종교, 사회 계층 그룹에 대한 정보가 있습니다. 1926년 인구 조사를 바탕으로 한 부분에는 국적이 나와 있습니다. 두 셰이프파일 모두 성별, 농촌 및 도시 인구에 대한 정보를 포함합니다. GIS를 사용하면 행정 구역 및 인구 통계 정보가 필요한 기간의 개별 연구에 필요한 지도를 생성할 수 있습니다.

브루노 A.D., 파루스니코바 A.V.응용 수학 연구소의 이름을 따서 명명되었습니다. M.V. Keldysh 러시아 과학 아카데미, 2011. No. 18.

본 논문에서는 4개의 복잡한 매개변수를 갖는 다섯 번째 Painlevé 방정식을 고려합니다. 거듭제곱 기하학 방법을 사용하여 방정식 매개변수의 모든 값에 대해 비특이점 z=z0, z0≠0, z0≠ 부근에서 해의 점근적 확장을 검색합니다. 방정식에 대한 해의 확장에는 정확히 10개의 계열이 있음이 표시됩니다. 이들 모두는 지역 변수 z - z0의 정수 거듭제곱입니다. 그 중 하나는 새로운 것입니다. 이는 지역 변수의 4승에 해당하는 임의의 계수를 갖습니다. 패밀리 중 하나는 1개의 매개변수이고 나머지는 2개의 매개변수입니다. 모든 확장은 z=z0 지점의 이웃(그리고 극인 것 - 구멍이 뚫린 이웃)에서 수렴된다는 것이 입증되었습니다.

이 논문에서는 직경 55mm의 막대에서 직경 20mm의 둥근 막대를 굴리기 위해 롤을 교정하는 두 가지 옵션을 고려합니다. 첫 번째는 고전적인 "타원형-원" 교정입니다. 두 번째는 매끄러운 배럴과 둥근 게이지에서 롤링하는 조합입니다. 분석 방정식을 사용하여 초안 교정이 계산되었습니다. 결과 교정 양식은 SPLEN(Rolling) 소프트웨어 패키지에서 롤링 프로세스를 시뮬레이션하는 데 사용되었습니다. 모델링 결과를 바탕으로 출력 특성을 향상시키고 마지막 전환 시 게이지의 오버플로나 고장을 방지하기 위해 롤 사이의 간격을 조정했습니다.

파루스니코바 A.V., Bruno A.D. 응용 수학 연구소의 이름을 따서 명명되었습니다. M.V. Keldysh 러시아 과학 아카데미, 2010. No. 39.

본 논문에서는 4개의 복잡한 매개변수 α, β, γ, δ를 갖는 다섯 번째 Painlevé 방정식을 고려합니다. 거듭제곱 기하학(Power Geometry) 방법은 x → 과 같은 해의 점근적 확장을 검색하는 데 사용됩니다. α≠0의 경우 각각 2개의 지수 추가가 포함된 10개의 검정력 확장이 발견되었습니다. 그 중 6개는 x의 정수 거듭제곱(알려져 있음)이고, 4개는 반정수 거듭제곱(새 항목)입니다. α=0의 경우, 지수 점근법 y(x)의 4개의 단일 매개변수 계열과 복소 전개 x=x(y)의 3개의 단일 매개변수 계열이 발견되었습니다. 모든 지수 추가, 지수 점근 및 복소 전개가 처음으로 발견되었습니다. 지수 덧셈을 계산하는 기술도 개선되었습니다.

MSC RAS는 우리나라 최대 규모의 개방형 슈퍼컴퓨팅 센터입니다. 모스크바에 여러 기술 현장을 보유하고 있으며 다른 도시에 지점을 두고 있으며 RISP 프로젝트의 상위 조직이자 유럽의 고성능 백본 연구 네트워크 인프라 개발을 위한 GEANT 프로젝트의 참여자입니다. 센터의 작업은 매우 심각한 외부 네트워크 상호 작용 문제를 해결하는 경험을 축적해 왔습니다.

고성능 컴퓨팅 클러스터, 데이터 저장 시스템 및 다양한 정보 자원은 모스크바의 두 기술 사이트에서 운영됩니다. 또한 상트페테르부르크와 카잔에는 MBC15000BMD 분산 컴퓨팅 클러스터의 일부를 호스팅하는 두 지점이 있습니다. 슈퍼컴퓨터 센터의 효과적인 운영을 위해서는 모든 기술 현장과 지점을 빠르고 안정적인 통신, 관리 및 네트워크 구성의 유연성, 높은 수준의 네트워크 보안을 제공하는 단일 네트워크로 통합해야 합니다.

슈퍼컴퓨터 센터의 통합 네트워크에 대한 가장 중요한 요구 사항 중 하나는 정보와 컴퓨팅 자원 간의 데이터 교환 속도를 결정하는 성능입니다.

슈퍼컴퓨터에서 작업을 완료하는 절차에는 작업을 대기열에 배치하고, 실행 대기열에서 작업을 시작하고, 계산 후 컴퓨터 시스템을 해제하는 작업이 포함됩니다. 계산 작업에 필요한 데이터는 프로그램이 계산 대기열에서 실행될 때까지 슈퍼컴퓨터의 로컬 파일 시스템에서 사용할 수 있어야 합니다.

컴퓨팅 자원(슈퍼컴퓨터)이 한 기술 사이트에 있고, 작업에 필요한 데이터가 준비되어 다른 기술 사이트의 데이터 저장소에 로드된 경우 이를 슈퍼컴퓨터 기술 사이트에 복사해야 합니다. 이러한 상황은 특히 GRID 시스템을 사용할 때 다른 컴퓨터의 계정에서 작업을 실행하는 경우 자주 발생합니다.

사이트 간 고성능 통신 채널을 사용하면 네트워크 파일 시스템을 지원하는 데이터 서버가 원격 사이트에 있더라도 네트워크 파일 시스템에 빠르게 액세스할 수 있습니다. 이렇게 하면 슈퍼컴퓨터의 로컬 파일 시스템에 데이터를 복사할 필요가 없어지고 데이터 중복이 제거되며 데이터 스토리지 사용 효율성이 높아집니다.

모스크바에 있는 MSC RAS ​​기술 현장 간의 주요 통신 채널은 단일 모드 광섬유 통신 회선(4km)을 기반으로 하는 10기가비트 이더넷 기술을 사용하여 구성됩니다. 최근까지 슈퍼컴퓨터가 서로 다른 기술 현장에 있더라도 데이터 저장 시설에 접근할 수 있을 정도로 메인 통신 채널의 성능은 충분했다. 현재 DWDM 전파 다중화 장비를 설치하거나 광섬유 통신선을 추가로 설치해 주채널의 생산성을 높이는 방안도 검토 중이다. 백업 채널은 RAS 핵심 전송 네트워크의 VLAN을 사용합니다. RAS 코어 전송 네트워크의 백본 채널은 10기가비트 이더넷 기술을 기반으로 하기 때문에 메인 채널 장애 시 네트워크 성능 저하가 눈에 띄지만 치명적인 결과로 이어지지는 않습니다.

광통신 채널의 사용은 과학적 응용에 필요한 성능 지표, 유연성 및 보안을 제공하기 때문에 과학 네트워크를 구성하는 데 가장 바람직합니다. 사업부(지점)가 동일한 도시(또는 동일한 지역 내)에 위치한 경우 광통신 회선의 건설 또는 임대는 특히 확인된 성장 전망을 고려하여 경제적으로 정당한 것으로 판명되는 경우가 많습니다. 예를 들어 모스크바 지역에서 RAS 백본 전송 네트워크를 개발한 경험이 있습니다. 국가의 여러 지역에 있는 지점을 연결해야 하는 경우 상황은 더욱 복잡해집니다. 이를 위해 백본 통신 사업자로부터 물리적 레벨(L1)의 통신 채널을 임대하거나, 백본 통신 사업자가 제공하는 MPLS 기술을 사용하여 IP VPN 서비스 기반의 가상 사설망을 구축하거나, 지역 운영자 통신에 대한 연결을 사용하여 인터넷을 통해 가상 사설망을 구성합니다. 물리적 통신 채널과 가상 사설망 모두 부서/지점 간 정보 교환의 보안과 투명성을 보장하여 공유 정보 및 컴퓨팅 리소스에 대한 액세스를 크게 단순화합니다.

물론 물리적 통신 채널을 임대하면 통합 네트워크 구축에 있어 최대의 효율성과 유연성이 보장되지만, 이는 우리나라에서 가장 비쌉니다. IP VPN/MPLS를 기반으로 네트워크를 구축하는 것은 훨씬 저렴하며 동시에 허용 가능한 성능 지표를 제공합니다. 인터넷을 통해 VPN을 구축하는 것이 훨씬 저렴하지만 대부분의 경우 과학 응용 프로그램에 필요한 성능을 달성하는 것은 불가능합니다.

네트워크 내결함성을 보장하는 가장 효과적인 방법은 링 토폴로지를 사용하는 것으로 알려져 있습니다. 링의 노드나 채널에 장애가 발생하더라도 다른 노드 간의 연결이 끊어지지 않습니다. EsNET 네트워크 운영 경험에서 알 수 있듯이 링 토폴로지를 사용하면 노드에 활성 네트워크 장비를 예약하지 않고도 수행할 수 있습니다. 이는 RAS 백본 네트워크와 RAS MSC 네트워크 구축 및 운영 경험을 통해 확인된다.

MSC RAS의 로컬 네트워크 토폴로지에는 두 개의 링이 포함되어 있습니다. 큰 링은 두 기술 사이트를 모두 포함하고 해당 노드는 Cisco Catalyst 6500 시리즈 스위치입니다. 이 스위치는 슈퍼컴퓨터 MBC100K, MBC6000IM 및 일부 네트워크의 중앙 스위치이기도 합니다. 분산형 슈퍼컴퓨터 MBC15000BMD와 정보 자원 그룹의 스위치입니다. 작은 링에는 주요 기술 사이트의 스위치만 포함되어 있으며 해당 채널은 큰 링의 채널과 일치하지 않습니다. 현재 링 토폴로지는 상트페테르부르크와 카잔의 지점을 포함하여 지리적으로 분산된 네트워크에 대해 아직 완전히 구현되지 않았습니다. Kazan 지점의 경우 기본 IP MPLS 채널을 기반으로 링이 제공되고 인터넷을 통해 SSH 프로토콜을 백업 채널로 사용하는 터널이 제공됩니다.

클러스터 컴퓨팅 시스템을 슈퍼컴퓨터 센터의 로컬 네트워크에 통합하는 중요한 측면 중 하나는 전송 네트워크의 통합이므로 기술 사이트 간의 통신 채널을 통해 VLAN 구조를 전달하는 기능은 다음을 보장하는 데 필수적입니다. 슈퍼컴퓨터센터를 효율적으로 운영합니다. 사이트 간 백업 통신 채널에는 단일 VLAN이 사용되므로 기술 사이트 간 VLAN 센터 포워딩은 IEEE 802.1QinQ 터널링을 사용하여 수행됩니다. 트렁크에서 802.1Q 터널로 전송될 때 VLAN 식별자로 태그된 프레임은 구문 분석되지 않고 전체적으로 전송됩니다. 이후에 프레임이 트렁크 포트에 들어가면 제공업체 스위치 시스템의 터널 포트에 할당된 VLAN 필드와 함께 802.1Q 프로토콜에 따라 추가로 태그가 지정됩니다.

가상 로컬 네트워크의 조정된 시스템을 구성하는 기능은 지리적으로 원격 부서 및 지점이 있는 통신 채널에도 매우 중요하지만 이 경우 구현하기가 더 어렵고 비용이 많이 듭니다. 이를 위해서는 물리적 통신 채널을 사용하거나 링크 계층에 대한 링크 계층 캡슐화(예: 위에서 언급한 IEEE 802.1QinQ 터널링)가 있는 터널 기반 VPN(가상 사설망)을 사용하거나 IP MPLS를 통한 이더넷을 사용해야 합니다. 기술.

현재 IP MPLS 기술을 통한 이더넷은 Alcatel, Cisco Systems, Juniper Networks, Nortel Networks 등과 같은 여러 네트워크 장비 제조업체에서 구현(또는 구현 중)합니다. 예를 들어 Cisco Systems는 다음과 같은 아키텍처를 개발했습니다. MPLS 네트워크를 제공하는 공급자의 최종 라우터에서 L2(사용자 링크 계층) 패킷이 캡슐화되어 핵심 네트워크를 통해 전달되고 MPLS의 다른 쪽 끝 라우터에서 구문 분석되는 AtoM(MPLS를 통한 전송) 회선을 거쳐 사용자의 L2 네트워크로 전달됩니다. 따라서 MPLS 공급자를 사용하면 사용자에게 L2(링크 계층) 연결이 제공됩니다. 설명된 아키텍처는 개발 중인 IETF 초안 표준인 레이어 2 VPN용 아키텍처를 기반으로 합니다. 현재 다음 메커니즘이 지원됩니다.

MPLS를 통한 이더넷,

· MPLS를 통한 ATM AAL5,

· MPLS를 통한 프레임 릴레이,

· MPLS를 통한 ATM 셀 릴레이,

· MPLS를 통한 PPP,

· MPLS를 통한 HDLC,

· MPLS를 통한 연결 에뮬레이션(회로 에뮬레이션).

MPLS를 통한 이더넷을 사용하면 이더넷 트래픽(멀티캐스트 및 브로드캐스트)이 MPLS 백본을 통해 소스 802.1Q VLAN에서 대상 802.1Q VLAN으로 전송되어 VLAN을 MPLS LSP(레이블 전환 경로)에 매핑할 수 있습니다. MPLS를 통한 이더넷은 LDP(Label Forwarding Protocol)를 사용하여 동적 서비스 할당을 위해 MPLS 백본에서 LSP 경로를 동적으로 설정하고 지웁니다.

따라서 지리적으로 분산된 부서/지사에 일관된 VLAN 시스템을 구축하려면 IEEE 802.1QinQ 터널링과 함께 MPLS를 통한 이더넷을 사용하는 것이 가능합니다.

링크 수준(L2)이 아닌 네트워크(L3)에서만 구성할 수 있는 경우에도 슈퍼컴퓨터 센터 지점 간 가상 사설망이 필요합니다. 이것이 보안과 투명성을 보장할 수 있는 유일한 방법이기 때문입니다. 정보 교환을 통해 일반 정보와 컴퓨팅 자원에 효과적으로 접근할 수 있습니다. 네트워크 수준에서 가상 사설망을 구성할 때 백본 공급자가 지원하는 경우 MPLS 기술을 사용하거나 인터넷(IPSec, OpenVPN 등)을 통한 연결의 암호화 보호를 사용할 수도 있습니다. IP MPLS 기술을 사용하는 것은 다음과 같습니다. 개방형 애플리케이션에 허용되는 네트워크 보안 수준에서 더 빠른 데이터 전송 속도와 서비스 품질을 허용하므로 더 바람직합니다. IP MPLS는 라벨 중첩을 허용하므로 기업 지점 네트워크 내에 여러 기업 사설 네트워크를 설치할 수 있습니다. 이를 통해 비록 MPLS를 통해 이더넷을 사용할 때보다 더 복잡한 방식이기는 하지만 네트워크 그룹과 정보, 컴퓨팅 리소스를 부서와 지점 간에 결합하고 분리할 수 있습니다.

따라서 MSC 통합 네트워크 구축 경험을 통해 지역 규모에서 가장 효과적인 접근 방식은 전용 광 인프라 기반 네트워크를 구축하고 지역 지사 간 통신에는 MPLS 기반 IP VPN을 사용하는 것임을 알 수 있습니다.

서지

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컴퓨터 네트워크는 일반적으로 데이터 전송 유형(방송, 노드에서 노드로 전송되는 네트워크) 및 크기(로컬, 도시 및 글로벌 네트워크)별로 분류됩니다. 이러한 유형의 네트워크는 아래에서 더 자세히 설명됩니다.

데이터 전송 유형에 따른 컴퓨터 네트워크 분류

전송 기술에는 크게 두 가지 유형이 있습니다.

• 방송 네트워크;
• 노드에서 노드로 전송되는 네트워크.

방송 네트워크

브로드캐스트 네트워크에는 네트워크의 모든 시스템이 공유하는 단일 통신 채널이 있습니다. 한 시스템에서 보낸 짧은 메시지(패킷이라고도 함)는 모든 시스템에서 수신됩니다. 패킷의 주소 필드는 메시지가 누구에게 전송되는지 나타냅니다. 패킷이 수신되면 기기는 주소 필드를 확인합니다. 패킷의 주소가 이 시스템으로 지정되어 있으면 처리됩니다. 다른 시스템으로 주소가 지정된 패킷은 무시됩니다.

예를 들어, 방이 많은 복도 끝에 한 남자가 서서 “왓슨, 이리 와봐. 난 네가 필요해". 그리고 이 메시지는 많은 사람들이 수신(들을)할 수 있지만, 오직 왓슨만이 응답할 것이다. 나머지는 그에게 관심을 기울이지 않을 것입니다. 또 다른 예로는 644편의 모든 승객에게 12번 게이트로 가라고 요청하는 공항 공지가 있습니다.

브로드캐스트 네트워크에서는 주소 필드의 특수 코드를 사용하여 동시에 모든 시스템에 패킷의 주소를 지정할 수 있습니다. 이러한 코드가 포함된 패킷이 전송되면 네트워크의 모든 시스템에서 이를 수신하고 처리합니다. 이 작업을 방송. 일부 방송 시스템은 기계의 하위 집합에 메시지를 보내는 기능도 제공합니다. 멀티캐스트 전송. 이를 구현하는 한 가지 가능한 방법은 멀티캐스트 플래그용으로 1비트를 예약하는 것입니다. 주소의 나머지 n-1비트에는 그룹 번호가 포함될 수 있습니다. 각 시스템은 하나, 여러 개 또는 모든 그룹을 "구독"할 수 있습니다. 패킷이 특정 그룹으로 전송되면 해당 그룹의 구성원인 모든 시스템에 전달됩니다.

노드에서 노드로 전송되는 네트워크

이와 대조적으로 P2P 네트워크는 연결된 다수의 머신 쌍으로 구성됩니다. 이러한 유형의 네트워크에서 패킷은 목적지에 도달하기 위해 일련의 중간 시스템을 통과해야 합니다. 소스에서 목적지까지 여러 가지 가능한 경로가 있는 경우가 많으므로 이러한 경로를 계산하는 알고리즘은 노드 간 전송이 있는 네트워크에서 매우 중요한 역할을 합니다. 일반적으로(예외가 있지만) 지리적으로 지역화된 소규모 네트워크는 브로드캐스트 전송을 사용하는 반면, 대규모 네트워크는 노드 간 전송을 사용합니다. 후자의 경우에는 발신자 1명과 수신자 1명이 있으며, 이 시스템을 때때로 다음과 같이 부릅니다. 단방향 전송.

규모에 따른 컴퓨터 네트워크 분류

네트워크를 분류하는 또 다른 방법은 크기입니다. 그림에서. 다음은 크기에 따른 다중 프로세서 시스템의 분류입니다. 테이블의 맨 윗줄에는 개인 네트워크, 즉 한 사람을 위한 네트워크가 포함되어 있습니다. 컴퓨터, 마우스, 키보드 및 프린터를 연결하는 무선 네트워크를 예로 들 수 있습니다. 보청기의 작동을 제어하거나 심장 박동기를 조절하는 PDA와 같은 장치도 이 범주에 속합니다. 보다 광범위한 네트워크가 표에 나와 있습니다. 이는 로컬, 지방자치단체 및 글로벌 네트워크 유형으로 나눌 수 있습니다. 그리고 그들은 둘 이상의 네트워크를 결합하는 테이블을 닫습니다. 이러한 조합의 잘 알려진 예는 인터넷입니다. 다양한 크기의 네트워크는 다양한 기술을 사용하므로 네트워크의 크기는 매우 중요한 분류 요소입니다.

로컬 네트워크

로컬 네트워크(로컬 영역 네트워크 - LAN)은 일반적으로 한 건물이나 최대 수 평방 킬로미터의 조직 영역에 위치한 개인 네트워크입니다. 회사나 기업의 사무실에서 컴퓨터와 워크스테이션을 연결하여 리소스(예: 프린터)에 대한 공유 액세스를 제공하고 정보를 교환하는 데 자주 사용됩니다. 로컬 네트워크는 다음 세 가지 특성에서 다른 네트워크와 다릅니다.

• 크기,
• 데이터 전송 기술,
• 토폴로지.

로컬 네트워크는 크기가 제한되어 있습니다. 이는 패킷 전송 시간이 위에서 제한되고 이 제한이 미리 알려져 있음을 의미합니다. 이 한계를 알면 다른 방법으로는 불가능했던 특정 유형의 개발이 가능해집니다. 또한 로컬 네트워크 관리도 단순화됩니다.

다음을 위해 로컬 네트워크가 생성됩니다.

• 제한된 지리적 영역에서 운영됩니다.
• 많은 사용자에게 광대역 전송 환경에 대한 액세스를 제공합니다.
• 로컬 서비스에 연결된 원격 리소스를 항상 사용할 수 있는지 확인하세요.
• 인접한 네트워크 장치 간의 물리적 연결을 제공합니다.

일반적인 LAN 기술은 다음과 같습니다.

• 이더넷;
• 토큰링;
• FDDI.

LAN은 모든 기계가 연결되는 단일 케이블로 구성된 데이터 전송 기술을 사용하는 경우가 많습니다. 이는 예전에 시골 지역에서 전화선을 사용하던 방식과 유사합니다. 기존 로컬 네트워크는 통신 채널 용량이 10~100Mbit/s이고 대기 시간이 낮으며(10분의 1마이크로초) 오류가 거의 없습니다. 가장 현대적인 로컬 네트워크는 최대 10Gbit/s에 달하는 더 빠른 속도로 정보를 교환할 수 있습니다.

브로드캐스트 LAN은 다양한 토폴로지 구조를 사용할 수 있습니다. 그림에서. 그 중 두 개가 아래에 나와 있습니다. 공통 버스(선형 케이블)가 있는 네트워크에서는 매 순간 기계 중 하나가 버스의 마스터가 되며 전송할 권리가 있습니다.

현재 다른 모든 차량은 전송을 삼가해야 합니다. 두 시스템이 동시에 무언가를 전송하려는 경우 충돌이 발생하며 이를 해결하려면 특별한 메커니즘이 필요합니다. 이 메커니즘은 중앙 집중화되거나 분산될 수 있습니다. 예를 들어, 이더넷이라고 불리는 IEEE 802.3 표준은 10Mbps에서 10Gbps의 속도로 작동하는 분산 제어 기능을 갖춘 공유 버스 토폴로지를 갖춘 브로드캐스트 네트워크를 설명합니다. 이더넷 네트워크의 컴퓨터는 언제든지 전송할 수 있습니다. 두 개 이상의 패킷이 충돌하면 각 컴퓨터는 패킷을 다시 전송하기 전에 임의의 시간 동안 기다립니다.

두 번째 유형의 방송 네트워크는 링입니다. 링에서 각 비트는 패킷의 나머지 부분을 기다리지 않고 체인을 따라 전송됩니다. 일반적으로 각 비트는 전체 패킷이 전송되기 전에 전체 링을 이동할 시간이 있습니다. 모든 방송 네트워크와 마찬가지로 회선에 대한 액세스를 제어하려면 일종의 중재 시스템이 필요합니다. 이에 사용되는 방법은 이 책의 뒷부분에서 설명합니다. IEEE 802.5(토큰 링) 표준은 4Mbps 및 16Mbps의 속도로 작동하는 널리 사용되는 LAN 링을 설명합니다. 링 네트워크의 또 다른 예는 FDDI(광섬유 네트워크)입니다.

방송 네트워크는 채널 할당 방법에 따라 정적 네트워크와 동적 네트워크로 구분됩니다. 정적 할당은 라운드 로빈 알고리즘을 사용하고 모든 시간을 모든 시스템 간에 동일하게 나누므로 시스템은 할당된 시간 슬롯 동안에만 데이터를 전송할 수 있습니다. 동시에, 할 말이 있든 없든 상관없이 기계에 타임 슬롯이 제공되기 때문에 채널 용량이 낭비됩니다. 따라서 채널에 대한 동적(즉, 요청 시) 액세스 제공이 더 자주 사용됩니다.

채널에 대한 액세스를 동적으로 제공하는 방법은 중앙 집중화되거나 분산화될 수도 있습니다. 채널에 대한 액세스 권한을 부여하는 중앙 집중식 방법을 사용하려면 전송 권한을 받는 시스템을 결정하는 버스 중재자가 있어야 합니다. 중재자는 접수된 요청과 일부 내부 알고리즘을 기반으로 결정을 내려야 합니다. 분산형 방식에서는 각 기계가 무언가를 전송할지 여부를 스스로 결정해야 합니다. 이런 방식은 반드시 혼란을 초래할 것이라고 생각할 수도 있지만, 그렇지 않습니다.

지방자치단체, 지역 또는 도시 네트워크

지방자치단체, 지역 또는 도시 네트워크(수도권 네트워크 - MAN)은 도시 내의 컴퓨터를 연결합니다. 도시 네트워크의 가장 일반적인 예는 케이블 TV 시스템입니다. 어떤 이유로든 전파 품질이 너무 낮은 곳에서 기존 안테나 텔레비전 네트워크의 후속 제품이 되었습니다. 이들 시스템의 공통 안테나는 언덕 꼭대기에 설치되었으며 신호는 가입자의 집으로 전송되었습니다.

처음에는 현장에서 직접 개발한 특화된 네트워크 구조가 나타나기 시작했습니다. 그런 다음 개발 회사는 시장에서 시스템을 홍보하기 시작했고 시 정부와 계약을 체결하기 시작했으며 결국 도시 전체를 포괄했습니다. 다음 단계는 케이블 TV 전용 TV 프로그램과 전체 채널을 만드는 것이었습니다. 종종 그들은 관심 분야를 대표했습니다. 뉴스 채널, 스포츠 채널, 요리 전용 채널, Satsu-garden 채널 등을 구독할 수 있습니다. 90년대 후반까지 이러한 시스템은 TV 수신 전용이었습니다.

인터넷이 대중의 관심을 끌기 시작하면서 케이블 운영자는 시스템을 조금만 변경하면 스펙트럼의 사용되지 않는 부분에서 동일한 채널을 통해 디지털 데이터를 양방향으로 전송할 수 있다는 것을 깨달았습니다. 그 순간부터 케이블 TV는 점차 도시 컴퓨터 네트워크로 전환되기 시작했습니다. 첫 번째 근사치로 MAN 시스템은 그림 3과 같이 상상될 수 있습니다. 아래에. 이 그림은 텔레비전과 디지털 신호가 모두 동일한 라인을 따라 전송된다는 것을 보여줍니다. ~ 안에 입력 장치혼합되어 가입자에게 전송됩니다. 이 문제는 나중에 다시 다루겠습니다.

그러나 시립 네트워크는 케이블 TV만이 아닙니다. 고속 무선 인터넷 액세스와 관련된 최근 개발로 인해 IEEE 802.16 표준에 기술된 다른 MAN이 탄생하게 되었습니다.

MAN 네트워크는 개방형 통신 인프라를 통해 신호를 전송함으로써 무선 브리지 기술을 사용하여 생성될 수 있습니다. 현재 사용 가능한 광 채널이 제공하는 넓은 대역폭은 MAN 네트워크를 이전보다 더 유능하고 비용 효율적으로 만듭니다. MAN 네트워크는 다음 기능에서 LAN 및 WAN 네트워크와 다릅니다.

• MAN 네트워크는 지리적 영역 또는 LAN 네트워크 영역보다 크지만 WAN 네트워크보다 작은 영역에 위치한 사용자를 서로 연결합니다.
• MAN 네트워크는 도시 네트워크를 하나의 더 큰 네트워크(WAN 네트워크에 대한 효율적인 연결도 제공할 수 있음)로 연결합니다.
• MAN 네트워크는 또한 트렁크 라인을 통해 브리지 연결을 생성하여 여러 LAN을 상호 연결하는 데 사용됩니다.

글로벌 네트워크

글로벌 네트워크(광역 네트워크 - WAN)은 상당한 지리적 영역, 종종 국가 전체 또는 대륙을 포괄합니다. 이는 사용자 프로그램(즉, 애플리케이션)을 실행하도록 설계된 기계를 하나로 묶습니다. 우리는 전통적인 용어를 따르고 이러한 머신을 호스트라고 부릅니다. 호스트는 줄여서 서브넷이라고 하는 통신 서브넷으로 연결됩니다. 호스트는 일반적으로 고객(즉, 클라이언트 컴퓨터)이 소유하는 반면, 통신 서브넷은 전화 회사나 인터넷 서비스 공급자가 소유하고 운영하는 경우가 가장 많습니다. 서브넷의 역할은 전화 시스템이 화자로부터 청취자에게 단어를 전달하는 것처럼 호스트에서 호스트로 메시지를 전달하는 것입니다. 이러한 방식으로 네트워크(서브넷)의 통신 측면이 애플리케이션 측면(호스트)과 분리되어 네트워크 구조가 크게 단순화됩니다.

분산 WAN은 다음 기능을 수행하도록 설계되었습니다.

• 지리적으로 분리된 대규모 지역에서의 통신;
• 사용자에게 다른 사용자와 실시간으로 소통할 수 있는 기능을 제공합니다.
• 로컬 서비스 연결을 통해 원격 리소스에 대한 지속적인 액세스 제공
• 이메일 서비스, 월드 와이드 웹(World Wide Web), 파일 전송 및 인터넷 전자상거래 시설을 제공합니다.

일반적인 분산 네트워크 기술은 다음과 같습니다.

• 모뎀을 통한 연결;
• 포괄적인 서비스를 갖춘 디지털 네트워크(통합 서비스 디지털 네트워크 - ISDN);
• 디지털 가입자 채널(디지털 가입자 회선 - DSL);
• 프레임 릴레이 프로토콜 기반 기술;
• T형(미국) 및 E형(유럽)의 캐리어 라인 - T1, E1, T3, E3 등
• 동기식 광 네트워크(SONET) - 1단계 동기 전송 신호(STS-1)(광 매체
• -1), STS-3(OC-3) 등

대부분의 광역 네트워크에서 서브네트워크는 통신 회선과 스위칭 요소라는 두 가지 개별 구성 요소로 구성됩니다. 통신선이라고도 함 채널또는 고속도로, 기계에서 기계로 데이터를 전송합니다. 스위칭 요소는 3개 이상의 통신 회선을 연결하는 데 사용되는 특수 컴퓨터입니다. 입력 라인에 데이터가 나타나면 스위칭 요소는 이 데이터의 추가 경로인 출력 라인을 선택해야 합니다. 과거에는 이러한 컴퓨터 이름을 지정하는 표준 용어가 없었습니다. 이제 그들은 호출됩니다.

그림에 표시된 모델에서. 아래에서는 각 호스트가 라우터가 있는 로컬 네트워크에 연결되어 있지만 경우에 따라 호스트가 라우터에 직접 연결될 수도 있습니다. 통신 회선과 라우터(호스트 제외)의 집합이 서브넷을 형성합니다.

"서브넷"이라는 용어와 관련하여 참고할 사항도 있습니다. 원래 이 단어의 유일한 의미는 한 호스트에서 다른 호스트로 패킷을 전송하는 데 사용되는 일련의 라우터와 통신 회선이었습니다. 그러나 몇 년 후 이 용어는 네트워크 주소 지정과 관련된 두 번째 의미를 갖게 되었습니다. 따라서 "서브넷"이라는 용어와 관련된 모호성이 있습니다. 불행하게도 이 용어는 본래의 의미로는 대체할 수 없으므로 두 가지 의미로 모두 사용해야 할 것입니다. 문맥을 보면 항상 그 의미가 무엇인지 분명해집니다.

대부분의 광역 네트워크에는 한 쌍의 라우터를 연결하는 수많은 케이블이나 전화선이 포함되어 있습니다. 두 라우터가 링크로 직접 연결되지 않은 경우 다른 라우터를 사용하여 통신해야 합니다. 패킷이 여러 중간 라우터를 통해 한 라우터에서 다른 라우터로 전송되면 각 중간 라우터에서 전체를 수신하고 필요한 링크가 사용 가능해질 때까지 거기에 저장된 다음 전달됩니다. 이 원칙에 따라 작동하는 서브넷을 이라고 합니다. 중간 저장소가 있는 서브넷(저장 및 전달)또는 패킷 교환 서브넷. 거의 모든 광역 네트워크(통신 위성을 사용하는 네트워크 제외)에는 저장 및 전달 서브넷이 있습니다. 작은 고정 크기 패킷을 종종 호출합니다. 세포.

패킷 교환 네트워크는 매우 광범위하게 사용되므로 구성 원칙에 대해 몇 마디 더 말할 가치가 있습니다. 일반적으로 호스트의 프로세스에 다른 호스트의 프로세스로 보내려는 메시지가 있을 때 보내는 호스트가 가장 먼저 하는 일은 시퀀스를 패킷으로 분할하는 것입니다. 각 패킷에는 고유한 시퀀스 번호가 있습니다. 패킷은 차례로 통신 회선으로 전송되고 네트워크를 통해 개별적으로 전송됩니다. 수신 호스트는 패킷을 원본 메시지로 수집하여 프로세스에 전달합니다. 패킷 흐름의 진행은 그림 1에 명확하게 표시되어 있습니다. 아래에.

그림에서는 모든 패킷이 ABDE나 ACDE가 아닌 ACE 경로를 따르는 것을 보여줍니다. 일부 네트워크에서는 특정 메시지의 모든 패킷 경로가 일반적으로 엄격하게 정의됩니다. 다른 네트워크에서는 패킷이 독립적으로 라우팅될 수 있습니다.

경로 선택에 대한 결정은 지역 수준에서 이루어집니다. 패킷이 라우터 A에 도착하면 이를 B 또는 C로 전달할지 여부를 결정하는 것은 라우터 A입니다. 의사 결정 방법은 다음과 같습니다. 라우팅 알고리즘. 그것들은 매우 다양합니다.

모든 광역 네트워크가 패킷 교환을 사용하는 것은 아닙니다. WAN 라우터를 연결하는 두 번째 옵션은 위성을 사용한 무선 통신입니다. 각 라우터에는 신호를 수신하고 전송할 수 있는 안테나가 장착되어 있습니다. 모든 라우터는 위성으로부터 신호를 수신할 수 있으며 경우에 따라 위성으로 데이터를 전송하는 인접 라우터의 전송을 들을 수도 있습니다. 때로는 모든 라우터가 일반 지점 간 서브넷으로 연결되며 그 중 일부에만 위성 접시가 장착되어 있습니다. 위성 네트워크는 방송 네트워크이며 방송이 필요한 곳에 가장 유용합니다.

이 게시물은 E. Tannenbaum의 책 Computer Networks, 4판의 자료를 사용했습니다.

서로 다른 네트워크를 연결하는 두 가지 주요 방법이 있습니다. 모든 네트워크의 패킷을 다른 네트워크로 변환할 수 있는 특수 장치를 만들 수 있습니다. 네트워크 연결용 장치: 리피터, 허브, 브리지, 스위치 및 게이트웨이. 리피터와 허브는 단순히 한 케이블에서 다른 케이블로 비트를 전송합니다. 브리지와 스위치는 데이터 링크 계층에서 작동합니다. 네트워크를 구축하는 데 사용할 수 있으며 그 과정에서 최소한의 프로토콜 변환을 수행할 수 있습니다.

일반적으로 네트워크 상호 연결은 매우 어려운 작업입니다. 그러나 다른 네트워크 프로토콜에서도 구현이 가능한 특별한 경우가 있습니다. 원본 호스트와 대상 호스트가 동일한 네트워크 유형에 있지만 서로 다른 네트워크 유형이 있는 경우입니다. 예를 들어, 그림과 같이 파리에 하나의 IPv6 네트워크가 있고 런던에 동일한 네트워크가 있고 그 사이에 IPv4가 있는 국제 은행을 상상해 보십시오. 5.35.

이 문제를 해결하는 방법을 터널링이라고 합니다. IP 패킷을 런던의 호스트로 보내기 위해 파리의 호스트는 런던 IPv6 주소가 포함된 패킷을 구성하고 이를 파리 IPv6 네트워크와 IPv4 네트워크를 연결하는 다중 프로토콜 라우터로 보냅니다. 라우터가 IPv6 패킷을 수신하면 IPv4 네트워크와 런던 IPv6 네트워크를 연결하는 라우터의 IPv4 주소를 사용하여 다른 패킷에 배치합니다. 패킷이 이 주소에 도착하면 London Multiprotocol Router는 원래 IPv6 패킷을 추출하여 대상 호스트로 전달합니다.

터널링은 중간 네트워크를 통해 격리된 호스트와 네트워크를 연결하는 데 널리 사용됩니다. 결과적으로 이전 네트워크에 겹쳐진 것처럼 보이는 새로운 네트워크가 나타납니다. 이러한 네트워크를 오버레이 네트워크라고 합니다. 새로운 속성이 있는 네트워크 프로토콜을 사용하는 것은(IPv6 네트워크가 IPv4를 통해 연결되는 예에서와 같이) 매우 일반적인 이유입니다. 터널링의 단점은 중간 네트워크에 있는 어떤 호스트에도 패킷을 전달할 수 없다는 것입니다. 그러나 이러한 단점은 VPN(가상 사설망) 네트워크에서는 장점이 됩니다. VPN은 보안 수단으로 사용되는 일반적인 오버레이 네트워크입니다.

연결된 가상 채널. 네트워킹의 가장 일반적인 두 가지 스타일은 연결 지향 가상 회로 서브넷 체인과 데이터그램 인터네트워킹 스타일입니다. 우리는 그것들을 하나씩 고려할 것이지만, 짧은 소개로 우리의 고찰을 시작하는 것이 필요합니다. 과거에는 대부분의 (공용) 네트워크가 연결 지향적이었습니다(프레임 릴레이, SNA, 802.16 및 ATM 네트워크는 여전히 그렇습니다). 인터넷의 급속한 발전으로 인해 데이터그램은 점점 더 유행하게 되었습니다. 그러나 데이터그램 방식이 영원히 지속될 것이라고 생각하는 것은 착각이다. 이 문제에서 유일한 상수는 가변성입니다. 전체 데이터 스트림에서 멀티미디어 데이터의 점유율과 중요성이 증가함에 따라 연결 지향 기술의 르네상스 가능성이 높아집니다. 그 이유는 연결을 설정할 때 특정 수준의 서비스를 보장하는 것이 훨씬 쉽다는 단순한 사실 때문입니다. 다음에서는 연결 지향 네트워크에 대해 약간의 공간을 할애하겠습니다.

연결된 가상 회로 모델에서는 원격 네트워크의 호스트에 대한 연결이 일반 연결 설정과 유사한 방식으로 설정됩니다. 서브넷은 대상이 원격임을 확인하고 대상 네트워크에서 가장 가까운 라우터에 가상 회선을 생성합니다. 그런 다음 이 라우터에서 외부 게이트웨이(다중 프로토콜 라우터)로 가상 채널이 구축됩니다. 이 게이트웨이는 테이블에 생성된 가상 회선의 존재를 기억하고 다음 서브넷의 라우터에 새로운 가상 회선을 구축합니다. 대상 호스트에 도달할 때까지 프로세스가 계속됩니다.

데이터 패킷이 정해진 경로를 따라 이동하기 시작하면 각 게이트웨이는 패킷 형식과 가상 채널 번호를 변환하여 이를 더 전달합니다. 분명히 모든 정보 패킷은 동일한 경로를 따라 전송되므로 동일한 원본 순서로 목적지에 도착합니다.

이 접근 방식의 핵심 기능은 가상 패킷의 시퀀스가 ​​소스에서 하나 이상의 게이트웨이를 통해 싱크로 설정된다는 것입니다. 각 게이트웨이는 이를 통과하는 가상 회선, 라우팅 방법, 새 가상 회선 번호에 대한 정보가 포함된 테이블을 유지합니다.

이 체계는 모든 네트워크가 거의 동일한 속성을 가질 때 가장 잘 작동합니다. 예를 들어, 각각이 네트워크 계층 패킷의 안정적인 전달을 보장한다면 도중에 시스템 오류가 발생하지 않는 한 소스에서 대상까지의 전체 흐름이 안정적이라고 말할 수 있습니다. 반면, 소스 시스템이 안정적인 전달을 보장하는 네트워크에서 실행 중이지만 일부 중간 네트워크에서 패킷이 손실될 수 있는 경우 체인 연결은 서비스의 성격을 근본적으로 변화시킵니다.

연결된 가상 채널은 전송 계층에서 자주 사용됩니다. 특히, 게이트웨이에서 종료되고 여전히 인접 게이트웨이 간에 TCP 연결을 유지하는 SNA를 사용하여 비트 채널을 구성하는 것이 가능합니다. 이러한 방식으로 다양한 네트워크와 프로토콜을 포괄하는 엔드투엔드 가상 채널을 구축할 수 있습니다.