1 Вступ (загальні принципи побудови мереж)
Сьогодні, коли Інтернетом зацікавилися широкі маси трудящих, і певна частина їх підключилася до розширення цієї мережі, стала актуальною проблема оптимального проектування мереж та їх підключення до загальнонаціональної та міжнародної мережі Інтернет.
Сучасні мережі Інтернет об'єднують в єдине ціле багато десятків (а може бути вже й сотні) тисяч локальних мереж по всьому світу, побудованих на базі різних фізичних і логічних протоколів (ethernet, Token Ring, ISDN, X.25, Frame Relay, Arcnet і і т.д.). Ці мережі об'єднуються один з одним за допомогою послідовних каналів (протоколи SLIP, PPP), мереж типу FDDI (часто використовується і в локальних мережах), ATM, SDH (Sonet) та багатьох інших. У самих мережах використовуються протоколи TCP/IP (Інтернет), IPX/SPX (Novell), Appletalk, Decnet, Netbios і безліч інших, визнаних міжнародними, що є фірмовими і т.д. Картина буде неповною, якщо не відзначити різноманітність мережних програмних продуктів. На наступному рівні представлені різноманітні внутрішні (RIP, IGRP, OSPF) та зовнішні (BGP тощо) протоколи маршрутизації та маршрутної політики, конфігурація мережі та завдання величезної кількості параметрів, проблеми діагностики та мережевої безпеки. Чималу складність може викликати і вибір прикладних програмних засобів (Netscape, MS Internet Explorer та ін.). Останнім часом мережі впроваджуються в управління (CAN), розваги, торгівлю, відбувається з'єднання мереж Інтернет і кабельного телебачення.
Що стало причиною стрімкого зростання мережі Інтернет? Творці базових протоколів (TCP/IP) заклали у них кілька простих та ефективних принципів:інкапсуляцію пакетів, фрагментацію/дефрагментацію повідомлень та динамічну маршрутизацію шляхів доставки. Саме ці ідеї дозволили об'єднати мережі, що базуються на різних операційних системах (Windows, Unix, Sunos та ін.), що використовують різне обладнання (Ethernet, Token Ring, FDDI, ISDN, ATM, SDH і т.д.) і зробити мережу нечутливою до локальних відмов апаратури. Величезний розмір сучасної мережі породжує низку серйозних проблем. Будь-яке вдосконалення протоколів повинно проводитися так, щоб це не призводило до заміни обладнання або програм у всій або навіть частині мережі. Досягається це з допомогою те, що з встановленні зв'язку боку автоматично з'ясовують спочатку, які протоколи вони підтримують, і зв'язок реалізується загальному обох сторін найбільш сучасному протоколі (прикладом може бути використання розширення протоколу smtp - MIME). У кабельному сегменті сучасної локальної мережі можна знайти пакети TCP/IP, IPX/SPX (Novell), Appletalk, які успішно співіснують.
Мал. 1.2. Розподіл публікацій документів RFC за роками з 1969 до 1999
З цього розподілу видно, що до 1979 остаточно сформувався стек базових протоколів і почалося екстенсивне зростання мережі Інтернет. У міру виявлення недоліків протоколів та нових потреб після 1989 року розпочалася активна розробка нових напрямків та додатків до Інтернету.
Але все гаразд. Почнемо з того, як влаштований Інтернет. На рис. 1.3 показана загальна схема, яка полегшить подальше обговорення даної проблематики (літерами R відзначені маршрутизатори-порти локальних мереж).
Кожна з мереж, що становлять Інтернет, може бути реалізована на різних принципах, це може бути Ethernet (найпопулярніше обладнання), Token Ring (другаза популярністю мережу), ISDN, X.25, FDDI чи Arcnet. Всі зовнішні зв'язки локальної мережі здійснюються через порти-маршрутизатори (R). Якщо в локальній мережі використані мережі з різними протоколами фізично, вони об'єднуються через спеціальні шлюзи (наприклад, Ethernet-Fast_Ethernet, Ethernet-Arcnet, Ethernet-FDDI тощо). Вибір топології зв'язків визначається багатьма чинниками, не останню роль відіграє надійність. Використання сучасних динамічних зовнішніх протоколів маршрутизації, наприклад, BGP-4, дозволяє автоматично перемикатися на один з альтернативних маршрутів, якщо основний зовнішній канал відмовив. Тому для забезпечення надійності бажано мати щонайменше два зовнішні зв'язки. Мережа LAN-6 (див. рис. 1.3) при виході з ладу каналу R2-R6 виявиться ізольованою, а вузол LAN-7 залишиться в мережі Інтернет навіть після відмови трьох зовнішніх каналів.
Широкому поширенню Інтернет сприяє можливість інтегрувати різні мережі, при побудові яких використані різні апаратні і програмні принципи. Досягається це за рахунок того, що для підключення до Інтернету не потрібно якогось спеціального обладнання (маршрутизатори не в рахунок, адже це ЕОМ, де програма маршрутизації реалізована апаратно). Деякі протоколи з набору TCP/IP (ARP, SNMP) стали універсальними і використовують у мережах, побудованих за іншими принципами.
Мал. 1.3. Схема побудови мережі Інтернет
У певному сенсі Інтернет виник еволюційно - спочатку був Bitnet, fidonet, usenet тощо. Згодом стало ясно, що конкуренція мереж має бути замінена їх об'єднанням, тому що від цього виграють усі користувачі та сервіс-провайдери. Адже об'єднана мережа має великі інформаційні ресурси, може запропонувати ширший перелікпослуг і стає з цієї причини привабливою для ще більшої кількості клієнтів.
Мал. 1.4. Зростання числа вузлів WWW у період 1994-99 роки
Використання виділеної 2- або 4-провідної лінії (рис. 1.5Б) забезпечує більшу надійність та пропускну здатність (до 256 кбіт/с при довжинах каналу ).