Объединение рассмотренных выше компонент в сеть может производится различными способами и средствами. По составу своих компонент, способам их соединения, сфере использования и другим признакам сети можно разбить на классы таким образом, чтобы принадлежность описываемой сети к тому или иному классу достаточно полно могла характеризовать свойства и качественные параметры сети.
Однако такого рода классификация сетей является довольно условной. Наибольшее распространение на сегодня получило, разделение компьютерных сетей по признаку территориального размещения.
По этому признаку сети делятся на три основных класса:
LAN – локальные сети (Local Area Networks);
MAN – городские сети (Metropolitan Area Networks).
WAN – глобальные сети (Wide Area Networks);
Локальная сеть (ЛС) – это коммуникационная система, поддерживающая в пределах здания или некоторой другой ограниченной территории один или несколько высокоскоростных каналов передачи цифровой информации, предоставляемых подключенным устройствам для кратковременного монопольного использования. Территории, охватываемые ЛС, могут существенно различаться.
Длина линий связи для некоторых сетей может быть не более 1000 м, другие же ЛС в состоянии обслужить целый город. Обслуживаемыми территориями могут быть как заводы, суда, самолеты, так и учреждения, университеты, колледжи. В качестве передающей среды, как правило, используются коаксиальные кабели, хотя все большее распространение получают сети на витой паре и оптоволокне, а в последнее время также стремительно развивается технология беспроводных локальных сетей, в которых используется один из трех видов излучений: широкополосные радиосигналы, маломощное излучение сверхвысоких частот (СВЧ излучение) и инфракрасные лучи.
Небольшие расстояния между узлами сети, используемая передающая среда и связанная с этим малая вероятность появления ошибок в передаваемых данных позволяют поддерживать высокие скорости обмена – от 1 Мбит/с до 100 Мбит/с (в настоящее время уже есть промышленные образцы ЛС со скоростями порядка 1 Гбит/с).
Городские сети , как правило, охватывают группу зданий и реализуются на оптоволоконных или широкополосных кабелях. По своим характеристикам они являются промежуточными между локальными и глобальными сетями. В последнее время в связи с прокладкой высокоскоростных и надежных оптоволоконных кабелей на городских и междугородних участках, а новые перспективные сетевые протоколы, например, ATM (Asynchronous Transfer Mode – режим асинхронной передачи), которые в перспективе могут использоваться как в локальных, так и в глобальных сетях.
Глобальные сети , в отличие от локальных, как правило, охватывают значительно большие территории и даже большинство регионов земного шара (примером может служить сеть Internet). В настоящее время в качестве передающей среды в глобальных сетях используются аналоговые или цифровые проводные каналы, а также спутниковые каналы связи (обычно для связи между континентами). Ограничения по скорости передачи (до 28,8 Кбит/с на аналоговых каналах и до 64 Кбит/с – на пользовательских участках цифровых каналов) и относительно низкая надежность аналоговых каналов, требующая использования на нижних уровнях протоколов средств обнаружения и исправления ошибок существенно снижают скорость обмена данными в глобальных сетях по сравнению с локальными.
Существуют и другие классификационные признаки компьютерных сетей.
По сфере функционирования сети делятся на:
Банковские сети,
Сети научных учреждений,
Университетские сети;
По форме функционирования можно выделить:
Коммерческие сети;
Бесплатные сети,
Корпоративные сети
Сети общего пользования;
По характеру реализуемых функций сети разделяются на:
Вычислительные, предназначенные для решения задач управления на основе вычислительной обработки исходной информации;
Информационные, предназначенные для получения справочных данных по запросу пользователей; смешанные, в которых реализуются вычислительные и информационные функции.
По способу управления вычислительные сети делятся на:
Сети с децентрализованным управлением;
Централизованным управлением;
Смешанным управлением.
В первом случае каждая ЭВМ, входящая в состав сети, включает полный набор программных средств для координации выполняемых сетевых операций. Сети такого типа сложны и достаточно дороги, так как операционные системы отдельных ЭВМ разрабатываются с ориентацией на коллективный доступ к общему полю памяти сети.
В условиях смешанных сетей под централизованным управлением ведется решение задач, обладающих высшим приоритетом и, как правило, связанных с обработкой больших объемов информации.
По совместимости программного обеспечения бывают сети:
Однородные;
Гомогенные (состоящие из программно-совместимых компьютеров)
Неоднородные или гетерогенные (если компьютеры, входящие в сеть, программно несовместимы).
Локальные сети
Существуют два подхода к построению локальных сетей и, соответственно два типа: сети типа клиент/сервер и одноранговые сети.
Сети типа клиент/сервер
В сетях типа клиент/сервер используется выделенный компьютер (сервер), на котором сосредоточены файлы общего пользования и который предоставляет сервис печати для многих пользователей (рис. 1).
Рис. 1. Сети типа клиент/сервер
Сервер – компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей определенными услугами.
Серверы могут осуществлять хранение данных, управление базами данных, удаленную обработку заданий, печать заданий и ряд других функций, потребность в которых может возникнуть у пользователей сети. Сервер – источник ресурсов сети. Серверов может быть довольно много в сети, и каждый из них может обслуживать свою группу пользователей или управлять определенными базами данных.
Рабочая станция – персональный компьютер, подключенный к сети, через который пользователь получает доступ к ее ресурсам. Рабочая станция сети функционирует как в сетевом, так и в локальном режиме. Она оснащена собственной операционной системой (MSDOS, Windows и т. д.), обеспечивает пользователя всеми необходимыми инструментами для решения прикладных задач. Рабочие станции, подключаемые к серверу, называются клиентами. В качестве клиентов могут использоваться как мощные компьютеры для ресурсоемкой обработки электронных таблиц, так и маломощные PC для простой обработки текстов. В противоположность этому в качестве серверов обычно устанавливают мощные компьютеры. В связи с необходимостью обеспечивать одновременную обработку запросов большого количества клиентов и хорошую защиту данных сети от несанкционированного доступа, сервер должен работать под управлением специализированной операционной системы.
Примеры: Novell Net Ware, Windows NT Server, IBM OS/2 Lan Server, Banyan Vines.
Одноранговые сети
В одноранговых сетях выделенные серверы не используются (рис. 2). Одновременно с обслуживанием пользователя компьютер в одноранговой сети может брать на себя функции сервера, выполняя задания на печать и отвечая на файловые запросы с других рабочих станций сети. Конечно, если компьютер не предоставляет в общее пользование свое дисковое пространство или свой принтер, то он является только клиентом по отношению к другим рабочим станциям, выполняющим функции сервера. Windows 95 имеет встроенные возможности для построения одноранговой сети. Если возникнет необходимость подключения к другим одноранговым сетям, то Windows 95 поддерживает следующие сети:
Net Ware Lite
Artisoft LANtastic.
Рис. 2. Расположение компьютеров в одноранговых сетях.
Топология сети
Под топологией понимается описание свойств сети, присущих всем ее гомоморфным преобразованиям, т.е. таким изменениям внешнего вида сети, расстояний между ее элементами, их взаимного расположения, при которых не изменяется соотношение этих элементов между собой.
Топология компьютерной сети во многом определяется способом соединения компьютеров друг с другом. Топология во многом определяет многие важные свойства сети, например такие, как надежность (живучесть), производительность и др. Существуют разные подходы к классификации топологий сетей. Согласно одному из них конфигурации локальных сетей делятся на два основных класса: широковещательные и последовательные .
В широковещательных конфигурациях каждый ПК (приемо-передатчик физических сигналов) передает сигналы, которые могут быть восприняты остальными ПК. К таким конфигурациям относятся топологии «общая шина», «дерево», «звезда с пассивным центром». Сеть типа «звезда с пассивным центром» можно рассматривать как разновидность «дерева», имеющего корень с ответвлением к каждому подключенному устройству.
В последовательных конфигурациях каждый физический подуровень передает информацию только одному ПК. Примерами последовательных конфигураций являются: произвольная (произвольное соединение компьютеров), иерархическая, «кольцо», «цепочка», «звезда с интеллектуальным центром», «снежинка» и
другие.
Наиболее оптимальной с точки зрения надежности (возможности функционирования сети при выходе строя отдельных узлов или каналов связи) является полносвязная сеть , т.е. сеть, в который каждый узел сети связан со всеми другими узлами, однако при большом числе узлов такая сеть требует большого количества каналов связи и труднореализуема из-за технических сложностей и высокой стоимости. Поэтому практически все сети являются неполносвязными .
Хотя при заданном числе узлов в неполносвязной сети может существовать большое количество вариантов соединения узлов сети, на практике обычно используется три наиболее широко распространенные (базовые) топологии ЛВС:
1. общая шина;
2. кольцо;
3. звезда.
Шинная топология (рис. 3) , когда все узлы сети подключаются к одному незамкнутому каналу, обычно называемому шиной.
Рис 3. Топология «Шина».
В данном случае, одна из машин служит в качестве системного обслуживающего устройства, обеспечивающего централизованный доступ к общим файлам и базам данных, печатающим устройствам и другим вычислительным ресурсам.
Сети данного типа приобрели большую популярность благодаря низкой стоимости, высокой гибкости и скорости передачи данных, легкости расширения сети (подключение новых абонентов к сети не сказывается на ее основных характеристиках). К недостаткам шинной топологии следует отнести необходимость использования довольно сложных протоколов и уязвимость в отношении физических повреждений кабеля.
Кольцевая топология (рис. 4), когда все узлы сети подключаются к одному замкнутому кольцевому каналу.
Рис 4. Топология «Кольцо».
Эта структура сети характеризуется тем, что информация по кольцу может передаваться только в одном направлении и все подключенные ПЭВМ могут участвовать в ее приеме и передаче. При этом абонент-получатель должен пометить полученную информацию специальным маркером, иначе могут появиться «заблудившиеся» данные, мешающие нормальной работе сети.
Как последовательная конфигурация кольцо особенно уязвимо в отношении отказов: выход из строя какого-либо сегмента кабеля приводит к прекращению обслуживания всех пользователей. Разработчики ЛВС приложили немало усилий, чтобы справиться с этой проблемой. Защита от повреждений или отказов обеспечивается либо замыканием кольца на обратный (дублирующий) путь, либо переключением на запасное кольцо. И в том, и в другом случае сохраняется общая кольцевая топология.
Звездообразная топология (рис. 5) , когда все узлы сети подключаются к одному центральному узлу, называемому хостом (host ) или хабом (hub ).
Рис 5. Топология «Звезда».
Конфигурациюможно рассматривать как дальнейшее развитие структуры «дерево с корнем» с ответвлением к каждому подключенному устройству. В центре сети обычно размещается коммутирующее устройство, обеспечивающее жизнеспособность системы. ЛВС подобной конфигурации находят наиболее частое применение в автоматизированных учрежденческих системах управления, использующих центральную базу данных. Звездообразные ЛВС, как правило, менее надежны, чем сети с общей шиной или иерархические, но эта проблема решается дублированием аппаратуры центрального узла. К недостаткам можно также отнести значительное потребление кабеля (иногда в несколько раз превышающее расход в аналогичных по возможностям ЛВС с общей шиной или иерархических).
Сети могут быть также смешанной топологии (гибридные ), когда отдельные части сети имеют разную топологию. Примером может служить локальная сеть FDDI, в которой основные (магистральные) узлы подключаются к кольцевому каналу, а к ним по иерархической топологии подключаются остальные узлы.
Сегодняшняя статья открывает новую рубрику на блоге, которая будет называться “Сети ”. В данной рубрике будет освещаться широчайший круг вопросов, касающихся компьютерных сетей . Первые статьи рубрики будут посвящены разъяснению некоторых базовых понятий, с которыми вы столкнетесь при работе с сетью. А сегодня мы поговорим о том, какие компоненты потребуются для создания сети и какие существуют виды сетей .
Компьютерная сеть – это совокупность компьютерного и сетевого оборудования, соединенного с помощью каналов связи в единую систему. Для создания компьютерной сети нам потребуются следующие компоненты:
- компьютеры, имеющие возможности для подключения к сети (например, сетевая карта, которая есть в каждом современном ПК);
- передающая среда или каналы связи (кабельные, спутниковые, телефонные, волоконно-оптические и радиоканалы);
- сетевое оборудование (например, коммутатор или роутер);
- сетевое программное обеспечение (как правило, входит в состав операционной системы или поставляется вместе с сетевым оборудованием).
Компьютерные сети принято подразделять на два основных вида: глобальные и локальные.
Локальные сети
(Local Area Network – LAN
) обладают замкнутой инфраструктурой до выхода на поставщиков услуг интернета. Термин “локальная сеть” может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть большого завода, занимающего несколько гектаров. Применительно к организациям, предприятиям, фирмам используется термин корпоративная сеть
– локальная сеть отдельной организации (юридического лица) независимо от занимаемой ею территории.
Корпоративные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешен только ограниченному кругу пользователей (например, сотрудникам компании). Глобальные сети ориентированы на обслуживание любых пользователей.
Глобальная сеть (Wide Area Network – WAN ) охватывает большие географические регионы и состоит из множества локальных сетей. С глобальной сетью, которая состоит из нескольких тысяч сетей и компьютеров, знакомы все – это Интернет.
Системному администратору приходится иметь дело с локальными (корпоративными) сетями. Обычный пользовательский компьютер, подключенный к локальной сети, называется рабочей станцией . Компьютер, предоставляющий свои ресурсы для общего использования другим компьютерам сети, называется сервером ; а компьютер, обращающийся к совместно используемым ресурсам на сервере – клиентом .
Существуют различные виды серверов : файловые (для хранения общих файлов), серверы баз данных, серверы приложений (обеспечивающие удаленную работу программ на клиентах), web-серверы (для хранения web-контента) и другие.
Загрузка сети характеризуется параметром, называемым трафиком. Трафик – это поток сообщений в сети передачи данных. Под ним понимают количественное измерение числа проходящих по сети блоков данных и их длины, выраженное в битах в секунду. Например, скорость передачи данных в современных локальных сетях может быть 100Мбит/с или 1Гбит/с
В настоящее время в мире насчитывается огромное количество всевозможного сетевого и компьютерного оборудования, позволяющего организовать самые различные компьютерные сети. Все многообразие компьютерных сетей можно разделить на несколько видов по различным признакам:
По территории:
- локальные – охватывают небольшие территории и располагаются внутри отдельных офисов, банков, корпораций, домов;
- региональные – образуются путем объединения локальных сетей на отдельных территориях;
- глобальные (интернет).
По способу связи компьютеров:
- проводные (компьютеры соединяются посредством кабеля);
- беспроводные (компьютеры обмениваются информацией посредством радиоволн. например, по технологии WI-FI или Bluetooth).
По способу управления:
- с централизованным управлением – для управления процессом обмена данных в сети выделяется одна или несколько машин (серверов);
- децентрализованные сети – не содержат в своем составе выделенных серверов, функции управления сетью передаются по очереди от одного компьютера другому.
По составу вычислительных средств:
- однородные – объединяют однородные вычислительные средства (компьютеры);
- неоднородные – объединяют различные вычислительные средства (например: ПК, торговые терминалы, веб-камеры и сетевое хранилище данных).
По типам среды передачи сети разделяются на оптоволоконные, с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне, через спутниковый канал и т.д.
Вы можете встретить и другие классификации компьютерных сетей. Как правило, системному администратору приходится иметь дело с локальными проводными сетями с централизованным, либо децентрализованным управлением.
Классификация по модели взаимодействия.
Модель клиент - сервер.
Под сервером понимают:
1.Компьютер в сети, предоставляющий свои услуги другим, т.е. выполняющий определенные функции по запросам других.
2.Программа-сервер.Она устанавливается на компьютере-сервере.
Обслуживаемые компьютеры общаются с сервером посредством соответствующей (client-) программы, предназначенной для работы в паре с программой-сервером. Программа клиент работает непосредственно на рабочей станции.
Клиент. Под клиентом понимаются:
1.Пользователь.
2.Прикладная программа, работающая в интересах пользователя для предоставления
неких услуг с сервера где-либо в какой-либо сети.
Клиент-сервер – это технология работы различных программ в сети. Программа, работающая по такой схеме, состоит их двух взаимодействующих частей: клиента и сервера. Клиент находится на
машине пользователя, сервер на соответствующем сервере (компьютере). Сервер по командам клиента выполняет определенные действия, предоставляя услуги клиенту. Т.е., для предоставления услуг в такой схеме необходимы наличие и одновременная слаженная работа обеих указанных частей.
Предоставление услуг в Internet построено по этой схеме, т.е. оно осуществляется совместной работой 2-х процессов: на компьютере пользователя и на компьютере сервере.
По уровню управления сети делятся на одноранговые и двуранговые
Двуранговые сети имеют выделенный сервер, который управляет пересылкой сообщений между рабочими станциями и всеми связями между сетевыми устройствами, хранит разделяемые информационные ресурсы.
Основные проблемы компьютерных сетей связаны с передачей данных. На скорость и надежность передачи данных большое влияние оказывают расстояния. Стоимость физических каналов, коммуникационного оборудования вносит существенный вклад в общую стоимость сети. Поэтому основными классификационными признаками компьютерных сетей являются пространственные характеристики территорий, которые они охватывают. С этой точки зрения сети можно разделить на локальные, региональные, территориальные и глобальные. Точно указать границу между этими классами сетей в настоящее время не представляется возможным. Однако приблизительно можно сказать, что локальные рассположены в пределах зданий, небольших территорий (радиусом до 10км). Повышение скорости передачи в локальных сетях сопровождается ужесточением требований к расстояниям (порядка сотен метров). Региональные сети охватывают территории городов, областей. К территориальным сетям можно отнести сети стран, совокупность региональных сетей. Глобальные сети охватывают территории нескольких стран и континентов.
1.2.Назначение ЛВС
В локальных сетях работа пользователя с сетевыми ресурсами происходит так же, как с локальными ресурсамия, но применение ЛВС дает следующие преимущества:
Предоставление в распоряжение пользователей общего доступа к разделяемым сетевым ресурсам: мощным накопителям (в том числе дисководам со сменными дисками), быстродействующим лазерным принтерам, графическим устройствам. Например, NetWare 4.1 может поддерживать до 32 Тбайт дисковой и до 4 Гбайт оперативной памяти. Для современного аппаратного обеспечения NetWare 4.1 поддерживает 256 Мбайт оперативной и 2048 Гбайт дисковой памяти;
Обеспечение потребностей многих пользователей в дорогостоящих программных средствах, располагающихся на сетевых дисках. Так как необходимые данные и программы могут быть доступны с каждого рабочего места, возрастает производительность труда;
Более эффективная защита централизованных баз данных, чем для автономного компьютера. При необходимости для наиболее важных данных могут создаваться резервные копии;
Обеспечение эффективных средств взаимодействия пользователей друг с другом, например, посредством электронной почты. Возможно проведение конференций;
Повышение надежности всей информационной системы, поскольку при отказе одной ЭВМ другая, резервная, может взять на себя ее функции и рабочую нагрузку.
2. Архитектура компьютерных сетей. ЭталоннАЯ моделЬ взаимодействия открытых систем. Протоколы компьютерной сети.
2.1. Архитектура связей
Для передачи данных в сетях используется Международный стандарт - Базовая модель открытых систем OSI, разработанная Международной организацией по стандартизации (ISO). Эта модель служит базой для производителей при разработке совместимого сетевого оборудования. Она представляет собой самые общие рекомендации для построения стандартов совместимых сетевых программных продуктов. Эти рекомендации должны быть реализованы как в аппаратуре, так и в программных средствах вычислительных сетей.
Модель содержит 7 уровней. Основная идея модели заключается в том, что каждому уровню отводится конкретная роль. Поэтому общая задача передачи данных формализуется и расчленяется на отдельные легко обозримые задачи. В процессе развития и совершенствования любой системы возникает потребность изменения отдельных компонентов, а так как интерфейсы между уровнями определены однозначно, можно изменить функции одного или нескольких из них, сохраняя возможность безошибочной работы сети в целом. В сетях происходит взаимодействие между одноименными уровнями модели в различных ЭВМ. Такое взаимодействие должно выполняться по определенным правилам, называемых протоколом.
Описание уровней модели:
7 - прикладной. Определяет набор прикладных задач, реализуемых в данной сети, и все сервисные элементы для их выполнения. На этом уровне пользователю предоставляется уже переработанная информация. На прикладном уровне реализуются сетевые приложения, а также функции, не реализованные по каким-то причинам на нижнем уровне. Функции прикладного уровня реализуются в пользовательских сетевых программах, приложениях. Как правило, сетевые программы реализуют функции верхних трех уровней.
6 - уровень представления данных. Преобразует передаваемые данные в экранный формат или в формат для печатающих устройств оконечной системы. Представительный уровень отвечает за представление сетевых услуг прикладному уровню в стандартной форме. К представительному уровню относятся такие понятия, как "виртуальный терминал", "виртуальный диск";
5 - сеансовый. Организует сеанс связи (установление, поддержка и завершение сеанса) между абонентами через сеть.Предназначен для синхронизации обмена данными на уровне крупных порций информации, для организации ".диалога. Верхнему уровню он предоставляет средства организации сетевого диалога, сеанса связи,.;
4 - транспортный. Поддерживает непрерывную передачу данных между двумя взаимодействующими друг с другом процессами пользователей. Занимается передачей транспортных блоков между узлом-источником данных и узлом-адресатом. Транспортные блоки обычно являются более крупными порциями битов, чем пакеты. Поэтому они разбиваются на пакеты при передаче на сетевой уровень. На транспортном уровне решается ряд задач, не решенных на нижних уровнях - надежность передачи, управление потоком данных. Верхнему уровню транспортный уровень предоставляет виртуальное транспортное соединение для надежной передачи транспортных блоков. Типичным представителем транспортного уровня является популярный в сети Internet протокол ТСР;
3 - сетевой. Устанавливает связь между абонентами и осуществляет маршрутизацию пакетов в сети, т.е. передачу информации по определенному адресу. Основными функциями сетевого уровня являются:
передача пакетов между узлами, не связанными физическими каналами;
выбор маршрутов для передачи данных.
Верхнему уровню сетевой уровень предоставляет виртуальный канал для передачи пакетов между любой парой узлов сети, независимо от наличия физической связи между ними. Функции нижних трех уровней реализуются маршрутизаторами. Кроме того, современные маршрутизаторы реализуют функции шлюзов, соединяющих сети, использующие разные протоколы.
определяет путь следования данньтх посети, позволяя 1 им найти получателя. Это значит, что он определяет скорость передачи по сети и контроль целостности данных. Этот уровень можно рассматривать как службу доставки. Сетевой уровень служит интерфейсом между компьютерами и коммутаторами пакетов. Для маршрутизации данных в сети используется таблица маршрутизации. Это база данных, где описывается местонахождение возможных получателей пакетов. Сетевой уровеньИспользуя такую таблицу, маршрутизатор в состоянии найти путь пакета для любого получателя в сети.
Таблица маршрутизации может быть статической или динамической. В статической таблице информация обновляется оператором. В динамической - различными программами при запуске каждого нового сеанса или появлении нового пакета маршрутизации.
Подключение новых компьютеров к сети приводит к возрастанию потока пакетов через нее. Сетевой уровень контролирует поток данных при маршрутизации пакетов (трафик). При этом возникает необходимость учитывать трафик на разных участках сети для решения вопроса оплаты. Информация о трафике выдается сетевым уровнем.
2 - канальный. . Основным назначением канального уровня является надежная передача группы битов, называемых обычно кадрами,. между узлами, связанными физическими каналами. Иногда блоки данных канального, уровня.; называют пакетами, однако это название лучше зарезервировать для сетевого уровня. .Таким образом, канальный. уровень предоставляет сетевому уровню канал для надежной передачи пакетов. Функции физического и канального уровней в локальных сетях выполняют сетевые платы. Первые модемы выполняли только функции физического уровня. Современные модемы, реализуя протоколы передачи данных с коррекцией ошибок, стали выполнять и функции канального уровня.
1 - физический. Определяет электрические, механические, функциональные и процедурные параметры для физической связи в системах. Уровень выполняет сопряжение со средой передачи данных и предоставляет канальному уровню виртуальный канал для передачи битов.
Отдельные уровни базовой модели проходят в направлении вниз от источника данных (от уровня 7 к уровню 1) и в направлении вверх от приемника данных (от 1 к 7). Пользовательские данные передаются порциями-кадрами в нижерасположенный уровень вместе со специфическим для каждого уровня заголовком до тех пор, пока не будет достигнут последний уровень. На приемной стороне поступающие данные анализируются и передаются далее в вышерасположенный уровень, пока не будут переданы в пользовательский прикладной уровень. В разных сетях отдельные уровни могут отсутствовать.
Функции, выполняемые каждым уровнем, должны быть реализованы либо аппаратурой, либо программами. Функции физического уровня всегда реализуются аппаратурой (адаптерами, мультиплексорами передачи данных, сетевыми платами и т.д.), а функции остальных уровней, как правило, программными модулями (драйверами).
2.2.Протоколы компьютерной сети.
Протокол - набор правил, определяющий взаимодействие двух одноименных уровней модели взаимодействия открытых систем в различных абонентских ЭВМ. Функции протоколов различных уровней реализуются в драйверах для различных вычислительных сетей.
Современные сети построены по многоуровневому принципу. Чтобы организовать связь 2-х | компьютеров, требуется сначала определить свод правил их взаимодействия, определить язык их общения, т.е. определить, что означают посылаемые ими сигналы и т.д. Эти правила и определения называются протоколами.
Протокол можно также рассматривать как совокупность определений (соглашений, правил), регламентирующих формат и процедуры обмена информацией между двумя или несколькими независимыми устройствами или процессами. Т.е. описание того, как программы, компьютеры или иные устройства должны действовать, когда они взаимодействуют друг с другом.
Протокольные определения охватывают диапазон: от того, в каком порядке биты следуют по проводу, до формата сообщения электронной почты. Стандартные протоколы позволяют.связываться друг с другом компьютерам различных производителей. Взаимодействующие компьютеры могут использовать совершенно различное программное обеспечение, ; но должны соблюдать принятое соглашение о том, как посылать и принимать принимаемые данные.
Для работы сетей необходимо запастись множеством различных протоколов: например, управляющих физической связью, установлением связи по сети, доступам к различным ресурсам и т.д. Многоуровневая структура используется с целью упростить это огромное множество протоколов и отношений. Она позволяет также составлять сетевые системы из продуктов - модулей программного обеспечения, - выпущенных разными производителями.
Набор протоколов, работающих одновременно и совместно водной сети, называется стеком протоколов.
В основе работы Internet лежит стек протоколов ТСР/IР (Transfer Communication Protocol/Internet Protocol)). Его особенность состоит в доставке информации с одного компьютера на другой любыми путями, если оба компьютера находятся в IP пространстве. Принадлежность к этому пространству определяется наличием IР-адреса у каждого из этих компьютеров.
2.3. Управление сетью
Рассмотрим более подробно управление ЛВС. По способу управления локальные вычислительные сети могут быть организованы как одноранговые или двуранговые.
В одноранговой ЛВС нет единого центра управления взаимодействием входящих в сеть компьютеров и нет единого устройства для хранения данных. Сетевая операционная система распределена по всем компьютерам и пользователю доступны все устройства сети (диски, принтеры). Достоинством одноранговых сетей является их низкая стоимость, но в таких сетях сложно обеспечить защиту информации, трудно управлять всей сетью и обновлять программное обеспечение.
В двуранговой сети выделен компьютер - сервер, выполняющий функции хранения данных, предназначенных для совместного использования и управляющий взаимодействием компьютеров и других устройств, входящих в состав сети.
Рабочая станция - это персональный компьютер, c которого пользователь получает доступ к сетевым ресурсам. На нём он выполняет свою работу, обрабатывает свои файлы и пользуется своей операционной системой (например, Windows 2000, Windows XP). Дополнительно рабочая станция содержит плату сетевого интерфейса (сетевой адаптер) и физически соединена с файловым сервером.
Сервер - это компьютер в сети, предоставляющий пользователям свои ресурсы. Он координирует работу всех рабочих станций и регулирует распределение сетевых ресурсов и поток данных в сети. Для управления вычислительной сетью сервер использует специальную (сетевую) операционную систему. Сервер является ядром ЛВС. Это обычно более производительный компьютер, запускающий сетевую операционную систему. Именно он указывает, кто первым может воспользоваться принтером, какой файл и каким пользователем может быть открыт и т.п. На сервере размещается база данных коллективного пользования.
Сервер может быть специализированным и неспециализированным. Специализированныйсервер используется только для управления сетью, а неспециализированный сервер управляет сетью и в то же самое время работает как обычная рабочая станция. В общем случае различают сервера следующих видов:
файловый сервер – это хранилище файлов, регламент доступа к которым заранее определён;
сервер приложений – выполняет обработку запросов пользователей, привлекая для этого различные пакеты программ (например, СУБД);
сервер печати;
почтовый сервер;
сервера Internet.
Сервер в ЛВС так же, как и рабочие станции, содержит плату сетевого адаптера, через которую и соединяется с рабочими станциями.
2.ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ
Для передачи сообщений в компьютерных сетях используются различные типы каналов связи. В ЛВС в качестве передающей среды используются витая пара проводов, коаксиальный и оптоволоконный кабель.
Отдельное удаленное оборудование ЛВС (компьютеры, периферийное оборудование, другие сети) могут подключаться через модемы и линии связи (телефонные, радио, спутниковые).
Сервер и рабочие станции ЛВС могут быть соединены на основе топологии трех видов: шины, звезды или кольца.
Топология ЛВС - это геометрическая схема соединения узлов сети. Подробное описание применяемых для ЛВС топологий и их особенности можно найти в учебном пособии “Локальные вычислительные сети. Работа с базами данных коллективного пользования” , а также в литературе . Выбор той или другой топологии определяется областью применения и размером конкретной ЛВС, расположением ее узлов. C топологией сети связаны методы доступа к узлам сети и выбор сетевого оборудования.
Для ЛВС были разработаны множество систем, включающих в себя аппаратные средства и протокол передачи данных. Эти системы поддерживает соответствующее сетевое программное обеспечение. Система доступа к cети (аппаратура и протокол) обеспечивает электронную магистраль для передачи данных, а сетевая операционная система - управление ресурсами всей системы и обработкой данных.
2.1.Классические топологии
Топология – это усреднённая геометрическая схема соединения узлов сети. Под структурой компьютерной сети будем понимать отображение, описание связей между ее элементами.
Общая шина
Пользователи канала могут быть объединены в кольцо одним каналом или независимыми каналами. Первый случай походит на общую шину. Разница в том, что из кольца необходимо удалять передаваемые данные. Наиболее популярное использование -технологии Токеn Ring. Требует управления доступа к каналу. Во втором случае кабельная система дороже, данные передаются, с ретрансляцией, зато станции могут обмениваться данными относительно независимо друг- от друга. Большое значение имеет наличие двух путей для передачи данных, что повышает производительность и надежность сети. Чаще всего используется при больших расстояниях между узлами, при использовании для их соединения выделенных каналов.
Звезда
Является в то же время элементом иерархической структуры. Отличается относительно высокой стоимостью кабельной системы. Особенно, если узлы находятся на больших расстояниях. Позволяет сосредоточить в одном месте все проблемы по передаче данных, по адресации. Является основой для построения структурированных кабельных систем, широковещательных радиосетей, радио сот.
Компьютерные сети (КС): понятие, компоненты, назначение. Понятие сетевой архитектуры.
Компьютерная сеть
Компоненты: 1)ПК; 2) сервер - узел сети, предоставляющий доступ к своим ресурсам; 3) клиент - узел сети, осуществляющий доступ к ресурсам сервера; 4) среда передачи - определяет способ соединения ПК к сети. Среда передачи: кабельная и беспроводная; 5)коммутационное оборудование – для передачи и приёма информации через среду передачи; 6) ресурсы (периферийные устройства; время работы процессора; дисковое пространство).
Назначение: 1) повышение эффективности работы с инф-ей за счет ускорения обмена данными; 2)снижение затрат за счет совместно используемого оборудования ПО.
Сетевая архитектура - согласованный набор программных и аппаратных средств (драйверы, сет. адаптеры, кабели, разъёмы), а также механизмов передачи данных по линиям связи, достаточный для функционирования вычислительной сети.
Механизм передачи данных – протоколы + топология + методы доступа к среде передачи.
Сетевой протокол - набор семантических и синтаксических правил (соглашений); семантика –внутренний смысл; синтаксис –внешнее оформление.
Вычислительная сеть – это совокупность ЭВМ, объединённых средствами передачи данных. Средства передачи данных в ВС в общем случае состоят из следующих элементов : связных ЭВМ, каналов связи (спутниковых, телефонных, волоконно-оптических и др.), коммутирующей аппаратуры и др.
2. Эволюция КС как результат развития средств ВТ и телекоммуникаций. История и тенденции развития КС.
2. Эволюция КС как результат развития средств ВТ и телекоммуникаций. История и тенденции развития КС.
Компьютерная сеть (выч.сеть, инф.сеть, сеть передачи данных) - совокупность компонентов, предназначенных для обработки (изменения, генерирования, хранения и передачи) информации.
Эволюция компьютерных сетей - результат эволюции вычислительной техники и средств связи.
Появление компьютерных сетей относится к концу 60х гг..
В 40-50 гг. ЭВМ работали в пакетном режиме обработки данных с одной точкой во вводе данных;
Отсутствие сетей. В 50е гг. многотерминальный режим работы ЭВМ. Терминал - средство для ввода и вывода информации с ПК;
Централизованная обработка данных.
Закон Гроша: Если компьютер A стоит в два раза дороже, чем компьютер B, то вы должны ожидать, что компьютер A в четыре раза быстрее, чем компьютер B.
-60 гг. - развитие технологии терминал компьютеров.
Тенденции: 1) глобальные сети; 2) постепенный переход от технологии коммутации каналов к технике коммутации пакетов.
Технология передачи данных - телефонная сеть. Низкая скорость передачи данных, вызванная низким качеством линий связи. Набор услуг: - простая передача файлов; - передача простых текстовых сообщений.
-69 гг. - открытие ARPAnet. Проект объединения в единую сеть, мейн-фреймов оборонных и научных центров. ARPAnet объединила ПК различных типов, работающие под управлением различных ОС. ОС компоновались модулями, реализ-ми сетевые протоколы, общие для всех ПК в сети. ARPAnet первооснова сети INTERNET.
3. Классификации КС: по размеру, по внутренней структуре, по способу управления, по среде передачи, по топологии.
Классификация КС: по размеру,по внутренней структуре, по способу управления, по топологии, по среде передачи.
· по размеру:
- ЛВС (ограниченная территория до 10км);
- ГВС;
- городские сети (до сотен и тысяч км);
· по внутренней структуре:
- структурированные (интегрируемые), (объединение нескольких взаимных сегментов (подсетей);
- неструктурированные (неинтегрируемые);
· по способу управления:
- одноранговые (рабочие группы), сети равноправных узлов, каждый ПК может быть и клиентом, и сервером.
· По среде передачи: -кабельные; -беспроводные; (типы кабелей : коаксиальный, витая пара, опто-волокно).
· По топологии: Топология - конфигурация графа, вершинам соответствуют узлы сети, а ребрам-физические связи между ними. Физическая связь - электрическое соединение узлов. Логическая связь - маршруты передачи данных. Топология влияет на: - состав необходимого оборудования; - возможности оборудования; - возможность расширения сети; - способ управления сетью. Базовые сетевые топологии: ШИНА, КОЛЬЦО, РЕГЕНЕРАЦИЯ СИГНАЛОВ ПК, ЗВЕЗДА. По методу доступа к кабелю: - задачи передачи данных по сети; - получить доступ к кабелю; - поместить данные в кабель без столкновения с данными уже передаваемыми по нему; - принять данные и проверить, что при передаче они не были повреждены;
4. Типы коммутации в сетях. Понятие кадра (фрейма).
©2015-2019 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-02-12
Локально вычислительная сеть (ЛВС) – это совокупность компьютеров и других средств вычислительной техники (активного сетевого оборудования, принтеров, сканеров и т.п.), объединенных с помощью кабелей и сетевых адаптеров и работающих под управлением сетевой операционной системы.
По сетевой топологии.
Сетевая топология – это геометрическая форма сети. В зависимости от топологии соединений узлов различают сети шинной (магистральной), кольцевой, звездной и смешанной топологий.
Шинная (bus) - локальная сеть, в которой связь между любыми двумя станциями устанавливается через один общий путь, и данные передаваемые любой станцией, одновременно становятся доступными для всех других станций, подключенных к этой же среде передачи данных.
Кольцевая (ring) - узлы связаны кольцевой линией передачи данных (к каждому узлу подходят только две линии); данные, проходя по кольцу, поочередно становятся доступными всем узлам сети;
Звездная (star) - имеется центральный узел, от которого расходятся линии передачи данных к каждому из остальных узлов;
Смешанная (mixed) - это тип сетевой топологии которая содержит в себе некоторые черты основных сетевых топологий (шина, звезда, кольцо).
а) Шина б) Кольцо в) Звезда
Рисунок 2 – Виды топологий
По расстоянию между узлами.
В зависимости от расстояний между связываемыми узлами различают вычислительные сети:
Региональные (Metropolitan Area Network, MAN) – используют технологии глобальных сетей для объединения локальных сетей в конкретном географическом регионе, например в городе. Региональные сети обозначают.
Глобальные (Wide Area Network, WAN) – это сети, которые могут соединять сети по всему миру, например сети нескольких городов, регионов или стран.
Локальные (Local Area Network, LAN, ЛВС) – представляют собой набор соединенных в сеть компьютеров, расположенных в пределах небольшого физического региона, например одного или нескольких зданий.
По способу управления.
В зависимости от способа управления различают сети:
Клиент/сервер - в них выделяется один или несколько узлов (их название - серверы), выполняющих в сети управляющие или специальные обслуживающие функции, а остальные узлы (клиенты) являются терминальными, в них работают пользователи.
Одноранговые - в них все узлы равноправны; поскольку в общем случае под клиентом понимается объект (устройство или программа), запрашивающий некоторые услуги, а под сервером - объект, предоставляющий эти услуги, то каждый узел в одноранговых сетях может выполнять функции и клиента, и сервера.
По методу доступа.
Различают случайные и детерминированные методы доступа.
Среди случайных методов наиболее известен метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов. Англоязычное название метода - Carrier Sense Multiple Access /Collision Detection (CSMA/CD).
Среди детерминированных методов преобладают маркерные методы доступа. Маркерный метод - метод доступа к среде передачи данных в ЛВС, основанный на передаче полномочий передающей станции с помощью специального информационного объекта, называемого маркером.