Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Рис. 1.26. Краткий обзор архитектуры

Распространенный способ соединиться с провайдером состоит в том, чтобы использовать телефонную линию, ведущую к вашему дому в этом случае вашим провайдером является ваша телефонная компания. DSL (сокращение Digital Subscriber Line) использует телефонную линию, которая соединяется с вашим домом для цифровой передачи данных. Компьютер соединен с устройством, названным модемом DSL, которое осуществляет преобразование между цифровыми пакетами и аналоговыми сигналами, которые могут идти по телефонной линии. С другой стороны, устройство, называемое DSLAM (Цифровой мультиплексор доступа линии подписчика, Digital Subscriber Line Access Multiplexer), осуществляет преобразование между сигналами и пакетами.

Несколько других популярных способов соединиться с провайдером показаны на рис. 1.26. DSL имеет более высокую пропускную способность при использовании местной телефонной линии, чем пересылка битов по традиционному телефонному звонку вместо голосового разговора. Это называется коммутируемым доступом и осуществляется с различными видами модемов на обоих концах. Модем — сокращение для слов «модулятор демодулятор», так называют любое устройство, которое осуществляет преобразование между цифровыми битами и аналоговыми сигналами.

Другой метод — передавать сигналы по системе кабельного телевидения. Как и DSL, это способ использовать существующую инфраструктуру, в этом случае неиспользованные каналы кабельного телевидения. Устройство в домашнем конце называют кабельным модемом, а устройство в головном узле кабеля называют CMTS (Cable Modem Termination System — система завершения кабельного модема).

DSL и кабель обеспечивают доступ к Интернету на скоростях от небольшой доли мегабит в секунду до многих мегабит в секунду, в зависимости от системы. Эти скорости намного больше, чем коммутируемые скорости, которые ограничены 56 Кбит/с из-за узкой пропускной способности, используемой для голосовых вызовов. Доступ к Интернету с намного большими, чем коммутируемые, скоростями называют широкополосным. Название означает более широкую пропускную способность, которая используется для более быстрых сетей, а не для какой-то конкретной скорости.

Методы доступа, упоминаемые до сих пор, ограничиваются пропускной способностью «последней мили» или последнего этапа передачи. При проведении оптоволокна к местам жительства может быть обеспечен более быстрый доступ к Интернету, на скоростях порядка 10-100 Мбит/с. Этот проект называют FTTH (Волокно в дом). Для фирм в коммерческих областях может иметь смысл арендовать высокоскоростную линию передачи от офисов до самого близкого провайдера. Например, в Северной Америке линии T3 работают на скоростях около 45 Мбит/с.

Для доступа к Интернету также используется беспроводная связь. Примером, который мы исследуем коротко, является пример сетей мобильной связи третьего поколения. Они могут обеспечить доставку данных на скорости 1 Мбит/с или выше к мобильным телефонам и неподвижным абонентам в зоне охвата.

Теперь мы можем перемещать пакеты между домом и провайдером. Мы называем местоположение, в котором потребительские пакеты входят в сеть провайдера, POP (Point of Presence, Точка присутствия). Далее мы объясним, как пакеты перемещаются между точками присутствия различных провайдеров. С этого момента система является полностью цифровой и использует коммутацию пакетов.

Сети могут быть региональными, национальными или международного масштаба. Мы уже видели, что их архитектура составлена из дальних линий передачи, которые связывают маршрутизаторы в точках присутствия в различных городах, где действуют провайдеры. Это оборудование называют магистралью ISP. Если пакет предназначен для узла, обслуживаемого непосредственно ISP, этот пакет будет направлен по магистрали и поставлен узлу. Иначе он должен быть передан другому ISP.

Провайдеры соединяют свои сети, чтобы обмениваться трафиком в IXP (Internet eXchange Points, Точки обмена интернет-трафиком). Соединенные провайдеры, как говорят, видят друг друга. Множество провайдеров в городах во всем мире нарисованы вертикально на рис. 1.26, потому что сети накладываются географически. Обычно IXP — это комната, полная маршрутизаторов, по крайней мере по одному на каждого провайдера. ЛВС в комнате соединяет все маршрутизаторы, таким образом, пакеты могут быть отправлены от любой магистрали провайдера до любой другой. Точки обмена интернет-трафиком могут быть большими и находящимися в независимой собственности. Одна из самых больших — Amsterdam Internet Exchange, с которым соединяются сотни провайдеров, где они обмениваются сотнями гигабит в секунду трафика.

Равноправный информационный обмен, который происходит в точках обмена интернет-трафиком, зависит от деловых отношений между провайдерами. Есть много возможных отношений. Например, маленький провайдер мог бы заплатить большому провайдеру за интернет-связь, чтобы достигнуть отдаленных узлов; очень похоже на то, как клиент покупает услугу у интернет-провайдера. В этом случае маленький провайдер, как говорят, платит за транзит. Альтернативно, два больших провайдера могли бы обмениваться трафиком так, чтобы каждый из них мог поставить некоторый трафик другому, не имея необходимости платить за транзит.

Один из парадоксов интернет-технологий заключается в том, что зачастую провайдеры, которые открыто конкурируют друг с другом в борьбе за клиентов, в то же самое время организуют частную равноранговую связь между собой (Metz, 2001).

Путь, по которому пакет перемещается по Интернету, зависит от выбора связи между провайдерами. Если провайдер, отправляющий пакет, связан с местом назначения, он может доставить пакет непосредственно. Иначе он может направить пакет к самому близкому месту, в котором есть соединение с платным провайдером транзита так, чтобы провайдер мог отправить пакет. На рисунке 1.26 показаны два примера пути через провайдеров. Часто путь пакета через Интернет не будет кратчайшим путем.

Наверху «пищевой цепи» находится маленькая горстка компаний, таких как AT&T и Sprint, которые управляют большими международными базовыми сетями с тысячами маршрутизаторов, соединенных линиями оптоволокна высокой пропускной способности. Эти провайдеры не платят за транзит. Их обычно называют первым ярусом провайдеров, и они, как говорят, формируют магистраль Интернета, так как все остальные должны соединиться с ними, чтобы быть в состоянии достигнуть всего Интернета.

Компании, которые обеспечивают много контента, такие как Google и Yahoo!, располагают свои компьютеры в информационных центрах, которые хорошо соединены с остальной частью Интернета. Эти информационные центры разработаны для компьютеров, а не для людей, и могут быть наполнены стойками машин, называемых серверной фермой. Расположение клиентов информационных центров хостинга, которым позволяют поместить оборудование, такое как серверы в точках присутствия провайдеров, таково, чтобы короткие, быстрые соединения могли быть сделаны между серверами и магистралями провайдера. Индустрия интернет-хостинга становится все более и более виртуальной, так что теперь, вместо того чтобы установить физический компьютер, распространена возможность арендовать виртуальную машину, которая работает на серверной ферме. Эти информационные центры являются настолько крупными (десятки или сотни тысяч машин), что основными их затратами является электричество, поэтому информационные центры иногда создаются в областях, где электричество дешево.