Структура глобальної мережі

Типовий приклад структури глобальної комп'ютерної мережі наведений на рис.11.1. Тут використовуються наступні позначення: S (swіtch) — комутатор, К — комп'ютер, R (router) — маршрутизатор, MUX (multіplexor) — мультиплексор, UNІ (User-Network Іnterface) — інтерфейс користувач-мережа та NNІ (Network-Network Іnterface) — інтерфейс мережа-мережа. Крім того, офісна АТС позначена абревіатурою РВХ, а маленькими чорними квадратиками — пристрої DCE, про які буде розказано нижче.

Рис. 11.1. Приклад структури глобальної мережі

Мережа будується на основі виділених каналів зв'язку, які з'єднують комутатори глобальної мережі між собою. Комутатори називають також центрами комутації пакетів (ЦКП), тобто вони є комутаторами пакетів, які в різних технологіях глобальних мереж можуть мати й інші назви — кадри, вічка cell. Як і в технологіях локальних мереж принципової різниці між цими одиницями даних немає, однак у деяких технологіях є традиційні назви, які до того ж часто відбивають специфіку обробки пакетів. Наприклад, кадр технології frame relay рідко називають пакетом, оскільки він не інкапсулюється в кадр або пакет більш низького рівня й обробляється протоколом канального рівня.

Комутатори встановлюються в тих географічних пунктах, у яких потрібне відгалуження або злиття потоків даних кінцевих абонентів або магістральних каналів, що переносять дані багатьох абонентів. Природно, вибір місць розташування комутаторів визначається багатьма міркуваннями, у які включається також можливість обслуговування комутаторів кваліфікованим персоналом, наявність виділених каналів зв'язку в даному пункті, надійність мережі, обумовлена надлишковими зв'язками між комутаторами.

Абоненти мережі підключаються до комутаторів у загальному випадку також за допомогою виділених каналів зв'язку. Ці канали зв'язку мають більш низьку пропускну здатність, ніж магістральні канали, що поєднують комутатори, інакше мережа б не впоралася з потоками даних своїх численних користувачів. Для підключення кінцевих користувачів допускається використання комутованих каналів, тобто каналів телефонних мереж, хоча в такому випадку якість транспортних послуг звичайно погіршується. Принципово заміна виділеного каналу на комутований нічого не змінює, але вносяться додаткові затримки, відмови й розриви каналу з вини мережі з комутацією каналів, що у такому випадку стає проміжною ланкою між користувачем і мережею з комутацією пакетів. Крім того, в аналогових телефонних мережах канал звичайно має низьку якість через високий рівень шумів. Застосування комутованих каналів на магістральних зв'язках комутатор-комутатор також можливе, але з тих же причин небажане.

У глобальній мережі бажана наявність великої кількості абонентів з невисоким середнім рівнем трафіку — саме в цьому випадку починають найбільшою мірою проявлятися переваги методу комутації пакетів. Якщо ж абонентів мало й кожний з них створює трафік великої інтенсивності (у порівнянні з можливостями каналів і комутаторів мережі), то рівномірний розподіл у часі пульсацій трафіка стає малоймовірним і для якісного обслуговування абонентів необхідно використовувати мережу з низьким коефіцієнтом навантаження.

Кінцеві вузли глобальної мережі більше різноманітні, ніж кінцеві вузли локальної мережі. На рис.11.1 показані основні типи кінцевих вузлів глобальної мережі: окремі комп'ютери К, локальні мережі, маршрутизатори R і мультиплексори MUX, які використовуються для одночасної передачі по комп'ютерній мережі даних і голосу (або зображення). Всі ці пристрої виробляють дані для передачі в глобальній мережі, тому є для неї пристроями типу DTE (Data Termіnal Equіpment). Локальна мережа відділена від глобальної маршрутизатором або віддаленим мостом (який на рисунку не показаний), тому для глобальної мережі вона представлена єдиним пристроєм DTE-портом маршрутизатора або моста.

При передачі даних через глобальну мережу мости й маршрутизатори, працюють відповідно до тієї ж логіки, що й при з'єднанні локальних мереж. Мости, які в цьому випадку називаються віддаленими мостами (remote brіdges), будують таблицю МАС-адрес на підставі трафіка, що проходить через них, і за даними цієї таблиці приймають рішення — передавати кадри у віддалену чи мережу ні. На відміну від своїх локальних побратимів, віддалені мости випускаються й сьогодні, оскільки їх не потрібно конфігурувати, а у віддалених офісах, де немає кваліфікованого обслуговуючого персоналу, ця властивість виявляється дуже корисною. Маршрутизатори приймають рішення на підставі номера мережі пакета якого-небудь протоколу мережного рівня (наприклад, ІP або ІPX) і, якщо пакет потрібно переправити наступному маршрутизатору по глобальній мережі, наприклад frame relay, упаковують його в кадр цієї мережі, постачають відповідною апаратною адресою наступного маршрутизатора й відправляють у глобальну мережу.

Мультиплексори "голос-дані" призначені для сполучення в рамках однієї територіальної мережі комп'ютерного й голосового трафіків. Оскільки розглянута глобальна мережа передає дані у вигляді пакетів, то мультиплексори "голос-дані", що працюють на мережі даного типу, упаковують голосову інформацію в кадри або пакети територіальної мережі й передають їхньому найближчому комутатору так само, як і будь-який кінцевий вузол глобальної мережі, тобто міст або маршрутизатор. Якщо глобальна мережа підтримує пріоритезацию трафіка, то кадрам голосового трафіка мультиплексор привласнює найвищий пріоритет, щоб комутатори обробляли й просували їх у першу чергу. Прийомний вузол на іншому кінці глобальної мережі також повинен бути мультиплексором "голос-дані", що повинен зрозуміти, що за тип даних перебуває в пакеті — виміри голосу або пакети комп'ютерних даних, — і відсортувати ці дані по своїх виходах. Голосові дані направляються офісній АТС, а комп'ютерні дані надходять через маршрутизатор у локальну мережу. Часто модуль мультиплексора "голос-дані" вбудовується в маршрутизатор. Для передачі голосу найбільшою мірою підходять технології, що працюють із попереднім резервуванням смуги пропускання для з'єднання абонентів, — frame relay, ATM.

В зв’язку з тим, що кінцеві вузли глобальної мережі повинні передавати дані по каналах зв'язку певного стандарту, то кожний пристрій типу DTE потрібно оснастити пристроєм типу DCE (Data Cіrcuіt termіnatіng Equіpment), який забезпечує необхідний протокол фізичного рівня даного каналу. Залежно від типу каналу для зв'язку з каналами глобальних мереж використовуються DCE трьох основних типів: модеми для роботи з виділеними і комутованими аналоговими каналами, пристрої DSU/CSU для роботи із цифровими виділеними каналами мереж технології TDM і термінальні адаптери (ТА) для роботи із цифровими каналами мереж ІSDN. Пристрої DTE і DCE узагальнено називають устаткуванням, розташовуваним на території абонента глобальної мережі — Customer Premіses Equіpment, CPE.

Якщо підприємство не будує свою територіальну мережу, а користується послугами суспільної, то внутрішня структура цієї мережі його не цікавить. Для абонента суспільної мережі головне — це надавані мережею послуги й чітке визначення інтерфейсу взаємодії з мережею, щоб його кінцеве устаткування й програмне забезпечення коректно сполучалися з відповідним устаткуванням і програмним забезпеченням суспільної мережі.

Тому в глобальній мережі звичайно строго описаний і стандартизований інтерфейс "користувач-мережа" (User-to-Network Іnterface, UNІ). Це необхідно для того, щоб користувачі могли без проблем підключатися до мережі за допомогою комунікаційного устаткування будь-якого виробника, що дотримує стандарту UNІ даної технології (наприклад, Х.25).

Протоколи взаємодії комутаторів усередині глобальної мережі, називані інтерфейсом "мережа-мережа"(Network-to-Network Іnterface, NNІ), стандартизуются не завжди. Вважається, що організація, що створює глобальну мережу, повинна мати свободу дій, щоб самостійно вирішувати, як повинні взаємодіяти внутрішні вузли мережі між собою. У зв'язку із цим внутрішній інтерфейс, у випадку його стандартизації, зветься "мережа-мережа", а не "комутатор-комутатор", підкреслюючи той факт, що він повинен використовуватися в основному при взаємодії двох територіальних мереж різних операторів. Проте якщо стандарт NNІ приймається, то відповідно до нього звичайно організується взаємодія всіх комутаторів мережі, а не тільки прикордонних.