Лекция 3: сетевые технологии и интернет услуги

3.3. Топология сетей и их классификация
Локальные сети (LAN), протоколы IP и TCP.
Локальные сети LANs (Local Area Network) – это «физические» сети, которые производят соединения между машинами (компьютерами и другими сетевыми устройствами). Бывают ещё сети «виртуальные», но об этом – не сейчас.
Здесь мы будем говорить о вычислительных (компьютерных) сетях, а не о сетях телекоммуникационных, хотя в последнее время происходит их активная конвергенция (взаимопроникновение).
Локальные сети могут быть развёрнуты дома, в учебных заведениях, на предприятиях и других организациях.
Протокол IP (Internet Protocol) обеспечивает соединение между локальными сетями. Слово Internet означает «межсетевой». IP обеспечивает «абстрагирование» нижележащей структуры локальных сетей при соединении их между собой и обеспечивает основу для работы транспортного протокола TCP.

Передача пакетов

В компьютерных сетях данные передаются в виде пакетов. У каждого пакета данных есть заголовок, в котором указан адрес назначения. Маршрутизаторы и коммутаторы в узлах сети просматривают этот заголовок и направляют пакет дальше в соответствии с информацией в адресной части пакета.
В каждом коммутаторе локальной сети находится таблица передачи (forwarding table), в которой содержится информация о том, куда направить пакет дальше. Эта таблица представляет собой пары соответствий «destination – next_hop» (destination: адрес доставки пакета, next_hop: номер выхода коммутатора, на который он направляет пакет). Когда пакет прибывает на один из входов коммутатора, последний просматривает адрес назначения (который должен быть уникальным во всей сети Интернет) и по таблице передачи определяет тот свой выход, на который пакет нужно отправить. Информация next_hop («следующий скачок») предоставляет собой сетевой адрес следующего коммутатора, который приняв пакет, проделывает с ним такие же операции. Таким образом, пакет продвигается по сети, как по эстафете (forwarding: передача по эстафете, продвижение).
Стоит заметить, что информация destination в таблице передачи не обязательно должна собой представлять адрес конечного устройства, на который должен прибыть пакет. Это может быть также адрес промежуточного устройства, например, межсетевого шлюза, который забирает пакеты из одной локальной сети и направляет их в другую локальную сеть, в которой уже может находиться конечное устройство, для которого пакет предназначен. Может быть и так, что пакет на своём пути проходит несколько сетей.
На рисунке ниже коммутатор S1 содержит внешние интерфейсы 0, 1, 2, а коммутатор S2 – интерфейсы 0, 1, 2, 3. Если сетевое устройство А посылает пакет на сетевое устройство В, то коммутатор S1 должен содержать в таблице маршрутизации запись о том, путь на устройство В лежит через его интерфейс 2, а S2 должен содержать запись, что этот коммутатор должен передать пакет на интерфейс 3.