Взаимодействие нескольких компьютеров: топология физических связей и адресация узлов сети.

Топология физических связей и адресация узлов сети
Как только компьютеров становится больше двух, возникает проблема выбора конфигурации физических связей или топологии. Под топологией сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (компьютеры) и коммуникационное оборудование (маршрутизаторы), а ребрам — электрические и информационные связи между ними.
От выбора топологии связей зависят многие характеристики сети (надежность сети, расширяемость сети, суммарная длина линий связи).
Среди множества возможных конфигураций различают полносвязные и неполносвязные. В то время как небольшие сети, как правило, имеют типовую топологию — "звезда", "кольцо" или "общая шина", для крупных сетей характерно наличие произвольных связей между компьютерами.
Еще одной проблемой при объединении компьютеров в сеть является проблема их адресации (адресации их сетевых интерфейсов). Один компьютер может иметь несколько сетевых интерфейсов. Например, для образования физического кольца каждый компьютер должен быть оснащен как минимум двумя сетевыми интерфейсами для связи с двумя соседями. А для создания полносвязной структуры из N компьютеров необходимо, чтобы у каждого из них имелся N-1 интерфейс.
Адреса могут быть числовыми и символьными. Один и тот же адрес может быть записан в разных форматах.
Адреса могут использоваться для идентификации не только отдельных интерфейсов, но и их групп (групповые адреса). С помощью групповых адресов данные могут направляться сразу нескольким узлам. Во многих технологиях компьютерных сетей поддерживаются так называемые широковещательные адреса. Данные, направленные по такому адресу, должны быть доставлены всем узлам сети.
Множество всех адресов, которые являются допустимыми в рамках некоторой схемы адресации, называется адресным пространством.
Адресное пространство может иметь плоскую (линейную) или иерархическую организацию.При иерархической схеме адресации оно организовано в виде вложенных друг в друга подгрупп, которые, последовательно сужая адресуемую область, в конце концов определяют отдельный сетевой интерфейс. Примером плоского числового адреса является МАС-адрес (аппаратный (hardware) адрес), используемый для однозначной идентификации сетевых интерфейсов в локальных сетях. Такой адрес обычно применяется только аппаратурой, поэтому его стараются сделать по возможности компактным и записывают в виде двоичного или шестнадцатеричного значения, например 0081005e24a8.
Типичными представителями иерархических числовых адресов являются сетевые IP- и IPX-адреса. В них поддерживается двухуровневая иерархия, адрес делится на старшую часть — номер сети — и младшую — номер узла. Такое разделение позволяет передавать сообщения между сетями только на основании номера сети, а номер узла используется после доставки сообщения в нужную сеть. Символьные адреса или имена предназначены для запоминания людьми и поэтому обычно несут смысловую нагрузку. Символьные адреса можно использовать как в небольших, так и в крупных сетях.

Задачи коммутации и мультиплексирования.

В самом общем виде задача коммутации – задача соединения конечных узлов через сеть транзитных узлов – может быть представлена в виде нескольких взаимосвязанных частных задач:

1. Определение информационных потоков, для которых требуется прокладывать пути.

2. Определение маршрутов для потоков.

3. Сообщение о найденных маршрутах узлам сети.

4. Продвижение - распознавание потоков и локальная коммутация на каждом транзитном узле.

5. Мультиплексирование и демультиплексирование потоков.

Задача мультиплексирования (multiplexing) – образование из нескольких отдельных потоков общего агрегированного потока, который можно передавать по одному физическому каналу связи.
Операции мультиплексирования/демультиплексирования имеют такое же важное значение в любой сети, как и операции коммутации, потому что без них пришлось бы все коммутаторы связывать большим количеством параллельных каналов, что свело бы на нет все преимущества неполносвязной сети.