Десятая часть тут.
Вы входите в комнату и кричите: «Игорь!» Ваш коллега Игорь оборачивается и начинает разговор о будущем IT-индустрии. Эта способность использовать один носитель (воздух, по которому движется ваш голос) для обращения к одному человеку, даже если многие другие люди используют этот же носитель для других разговоров в одно и то же время, в сетевой инженерии называется мультиплексированием. Более формально:
Мультиплексирование используется, чтобы позволить нескольким объектам, подключенным к сети, обмениваться данными через общую сеть.
Почему здесь используется слово объекты, а не хосты? Возвращаясь к примеру «разговор с Игорем", представьте себе, что единственный способ общения с Игорем — это общение с его ребенком-подростком, который только пишет (никогда не говорит). На самом деле Игорь-член семьи из нескольких сотен или нескольких тысяч человек, и все коммуникации для всей этой семьи должны проходить через этого одного подростка, и каждый человек в семье имеет несколько разговоров, идущих одновременно, иногда на разные темы с одним и тем же человеком. Бедный подросток должен писать очень быстро, и держать много информации в голове, например: "Игорь имеет четыре разговора с Леной", и должен держать информацию в каждом разговоре совершенно отдельно друг от друга. Это ближе к тому, как на самом деле работает сетевое мультиплексирование- рассмотрим:
- К одной сети могут быть подключены миллионы (или миллиарды) хостов, и все они используют одну и ту же физическую сеть для связи друг с другом.
- Каждый из этих хостов на самом деле содержит много приложений, возможно, несколько сотен, каждое из которых может связываться с любым из сотен приложений на любом другом хосте, подключенном к сети.
- Каждое из этих приложений может фактически иметь несколько разговоров с любым другим приложением, запущенным на любом другом хосте в сети.
Если это начинает казаться сложным, то это потому, что так оно и есть. Вопрос, на который должен ответить эта лекция, заключается в следующем:
Как эффективно мультиплексировать хосты через компьютерную сеть?
Далее рассматриваются наиболее часто используемые решения в этом пространстве, а также некоторые интересные проблемы, связанные с этой основной проблемой, такие как multicast и anycast.
Адресация устройств и приложений
Компьютерные сети используют ряд иерархически расположенных адресов для решения этих проблем. Рисунок 1 иллюстрирует это. На рисунке 1 показаны четыре уровня адресации:
- На уровне физического канала существуют адреса интерфейсов, которые позволяют двум устройствам обращаться к конкретному устройству индивидуально.
- На уровне хоста существуют адреса хостов, которые позволяют двум хостам напрямую обращаться к конкретному хосту.
- На уровне процесса существуют номера портов, которые в сочетании с адресом хоста позволяют двум процессам обращаться к конкретному процессу на конкретном устройстве.
- На уровне диалога (разговора) набор порта источника, порта назначения, адреса источника и адреса назначения может быть объединен, чтобы однозначно идентифицировать конкретный разговор или поток.
Эта схема и объяснение кажутся очень простыми. В реальной жизни все гораздо запутаннее. В наиболее широко развернутой схеме адресации - интернет-протоколе IP отсутствуют адреса уровня хоста. Вместо этого существуют логические и физические адреса на основе каждого интерфейса.
Идентификаторы (адреса) мультиплексирования и мультиплексирование иерархически расположены друг над другом в сети.
Однако есть некоторые ситуации, в которых вы хотите отправить трафик более чем на один хост одновременно. Для этих ситуаций существуют multicast и anycast. Эти два специальных вида адресации будут рассмотрены в следующих лекциях.
О физических каналах, Broadcasts, и Failure Domains
Простая модель, показанная на рисунке 1, становится более сложной, если принять во внимание концепцию широковещательных доменов и физического подключения. Некоторые типы мультимедиа (в частности, Ethernet) разработаны таким образом, что каждое устройство, подключенное к одной и той же физической линии связи, получает каждый пакет, передаваемый на физический носитель—хосты просто игнорируют пакеты, не адресованные одному из адресов, связанных с физическим интерфейсом, подключенным к физическому проводу. В современных сетях, однако, физическая проводка Ethernet редко позволяет каждому устройству принимать пакеты любого другого устройства. Вместо этого в центре сети есть коммутатор, который блокирует передачу пакетов, не предназначенных для конкретного устройства, по физическому проводу, подключенному к этому хосту.
В этих протоколах, однако, есть явные адреса, отведенные для пакетов, которые должны передаваться каждому хосту, который обычно получал бы каждый пакет, если бы не было коммутатора, или что каждый хост должен был получать и обрабатывать (обычно это некоторая форма версия адреса все 1 или все 0). Это называется трансляцией (broadcasts). Любое устройство, которое будет принимать и обрабатывать широковещательную рассылку, отправленную устройством, называется частью широковещательной рассылки устройства. Концепция широковещательного домена традиционно тесно связана с областью сбоев, поскольку сбои в сети, влияющие на одно устройство в широковещательном домене, часто влияют на каждое устройство в широковещательном домене.
Не удивляйтесь, если вы найдете все это довольно запутанным, потому что на самом деле это довольно запутанно. Основные понятия широковещания и широковещательных доменов все еще существуют и по-прежнему важны для понимания функционирования сети, но значение этого термина может измениться или даже не применяться в некоторых ситуациях. Будьте осторожны при рассмотрении любой ситуации, чтобы убедиться, что вы действительно понимаете, как, где и, что такие широковещательные домены действительно существуют, и как конкретные технологии влияют на отношения между физической связью, адресацией и широковещательными доменами.
