АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ
Эталонные модели взаимодействия систем
Модель взаимодействия открытых систем
Для определения задач, поставленных перед сложным объектом, а также для выделения главных характеристик и параметров, которыми он должен обладать, создаются общие модели таких объектов. Общая модель вычислительной сети определяет характеристики сети в целом и характеристики и функции входящих в нее основных компонентов.
Архитектура вычислительной сети - описание ее общей модели.
Многообразие производителей вычислительных сетей и сетевых программных продуктов поставило проблему объединения сетей различных архитектур. Для ее решения МОС разработала модель архитектуры открытых систем.
Открытая система - система, взаимодействующая с другими системами в соответствии с принятыми стандартами.
Предложенная модель архитектуры открытых систем служит базой для производителей при разработке совместимого сетевого оборудования. Эта модель не является неким физическим телом, отдельные элементы которого можно осязать. Модель 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.
Рис. 6.15. Эталонная модель архитектуры открытых систем.
В настоящее время модель взаимодействия открытых систем (ВОС) является наиболее популярной сетевой архитектурной моделью. Модель рассматривает общие функции, а не специальные решения, поэтому не все реальные сети абсолютно точно ей следуют. Модель взаимодействия открытых систем состоит из семи уровней (рис.6.15).
7-й уровень - прикладной - обеспечивает поддержку прикладных процессов конечных пользователей. Этот уровень определяет круг прикладных задач, реализуемых в данной вычислительной сети. Он также содержит все необходимые элементы сервиса для прикладных программ пользователя. На прикладной уровень могут быть вынесены некоторые задачи сетевой операционной системы.
6-й уровень - представительный - определяет синтаксис данных в модели, т.е. представление данных. Он гарантирует представление данных в кодах и форматах, принятых в данной системе. В некоторых системах этот уровень может быть объединен с прикладным.
5-й уровень - сеансовый - реализует установление и поддержку сеанса связи между двумя абонентами через коммуникационную сеть. Он позволяет производить обмен данными в режиме, определенном прикладной программой, или предоставляет возможность выбора режима обмена. Сеансовый уровень поддерживает и завершает сеанс связи.
Три верхних уровня объединяются под общим названием - процесс или прикладной процесс. Эти уровни определяют функциональные особенности вычислительной сети как прикладной системы.
4-й уровень - транспортный - обеспечивает интерфейс между процессами и сетью. Он устанавливает логические каналы между процессами и обеспечивает передачу по этим каналам информационных пакетов, которыми обмениваются процессы. Логические каналы, устанавливаемые транспортным уровнем, называются транспортными каналами.
Пакет - группа байтов, передаваемых абонентами сети друг другу.
3-й уровень - сетевой - определяет интерфейс оконечного оборудования данных пользователя с сетью коммутации пакетов. Он также отвечает за маршрутизацию пакетов в коммуникационной сети и за связь между сетями - реализует межсетевое взаимодействие.
Рис. 6.16. Обработка сообщений уровнями модели ВОС
Примечание. В технике коммуникаций используется термин оконечное оборудование данных. Он определяет любую аппаратуру, подключенную к канал; связи, в системе обработки данных (компьютер, терминал, специальная аппаратура).
2-й уровень - канальный - уровень звена данных - реализует процесс передачи информации по информационному каналу. Информационный канал - логический канал, он устанавливается между двумя ЭВМ, соединенными физическим каналом Канальный уровень обеспечивает управление потоком данных в виде кадров, в которых упаковываются информационные пакеты, обнаруживает ошибки передачи и реализует алгоритм восстановления информации в случае обнаружения сбоев или потерь данных.
1-й уровень - физический - выполняет все необходимые процедуры в канале связи. Его основная задача - управление аппаратурой передачи данных и подключенным к ней каналом связи.
При передаче информации от прикладного процесса в сеть происходит ее обработка уровнями модели взаимодействия открытых систем (рис. 6.16). Смысл этой обработки заключается в том, что каждый уровень добавляет к информации процесса свой заголовок - служебную информацию, которая необходима для адресации сообщений и для некоторых контрольных функций. Канальный уровень кроме заголовка добавляет еще и концевик - контрольную последовательность, которая используется для проверки правильности приема сообщения из коммуникационной сети.
Физический уровень заголовка не добавляет. Сообщение, обрамленное заголовками и концевиком, уходит в коммуникационную сеть и поступает на абонентские ЭВМ вычисли тельной сети. Каждая абонентская ЭВМ, принявшая сообщение, дешифрирует адреса и определяет, предназначено ли ей данное сообщение.
При этом в абонентской ЭВМ происходит обратный процесс - чтение и отсечение заголовков уровнями модели взаимодействия открытых систем. Каждый уровень реагирует только на свой заголовок. Заголовки верхних уровней нижними уровнями не воспринимаются и не изменяются - они "прозрачны " для нижних уровней. Так, перемещаясь по уровням модели ВОС, информация, наконец, поступает к процессу, которому она была адресована.
Внимание! Каждый уровень модели взаимодействия открытых систем реагирует только на свой заголовок.
Примечание. На рис. 6.16 показан процесс прохождения данных через уровни модели. Каждый уровень добавляет свой заголовок - 3.
В чем же основное достоинство семиуровневой модели ВОС? В процессе развития и совершенствования любой системы возникает потребность изменять ее отдельные компоненты. Иногда это вызывает необходимость изменять и другие компоненты, что существенно усложняет и затрудняет процесс модернизации системы.
Здесь и проявляются преимущества семиуровневой модели. Если между уровнями определены однозначно интерфейсы, то изменение одного из уровней не влечет за собой необходимости внесения изменений в другие уровни. Таким образом, существует относительная независимость уровней друг от друга.
Необходимо сделать и еще одно замечание относительно реализации уровней модели ВОС в реальных вычислительных сетях. Функции, описываемые уровнями модели, должны быть реализованы либо в аппаратуре, либо в виде программ.
Функции физического уровня всегда реализуются в аппаратуре. Это адаптеры, мультиплексоры передачи данных, сетевые платы и т.д.
Функции остальных уровней реализуются в виде программных модулей - драйверов.
Модель взаимодействия для ЛВС
Для того чтобы учесть требования физической передающей среды, используемой в ЛВС, была произведена некоторая модернизация семиуровневой модели взаимодействия открытых систем для локальных вычислительных сетей. Необходимость такой модернизации была вызвана тем, что для организации взаимодействия абонентских ЭВМ в ЛВС используются специальные методы доступа к физической передающей среде. Верхние уровни модели ВОС не претерпели никаких изменений, а канальный уровень был разбит на два подуровня (рис. 6.17). Подуровень LLC (Logical Link Control) обеспечивает управление логическим звеном, т.е. выполняет функции собственно канального уровня. Подуровень MAC (Media Access Control) обеспечивает управление доступом к среде. Основные методы управления доступом к физической передающей среде будут рассмотрены в подразд. 6.3.
Рис.6.17. Эталонная модель для локальных компьютерных сетей
ПРОТОКОЛЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ
Понятие протокола
Как было показано ранее, при обмене информацией в сети каждый уровень модели ВОС реагирует на свой заголовок. Иными словами, происходит взаимодействие между одноименными уровнями модели в различных абонентских ЭВМ. Такое взаимодействие должно выполняться по определенным правилам.
Протокол - набор правил, определяющий взаимодействие двух одноименных уровней модели взаимодействия открытых систем в различных абонентских ЭВМ.
Протокол - это не программа. Правила и последовательность выполнения действий при обмене информацией, определенные протоколом, должны быть реализованы в программе. Обычно функции протоколов различных уровней реализуются в драйверах для различных вычислительных сетей.
В соответствии с семиуровневой структурой модели можно говорить о необходимости существования протоколов для каждого уровня.
Концепция открытых систем предусматривает разработку стандартов для протоколов различных уровней. Легче всего поддаются стандартизации протоколы трех нижних уровней модели архитектуры открытых систем, так как они определяют действия и процедуры, свойственные для вычислительных сетей любого класса.
Труднее всего стандартизовать протоколы верхних уровней, особенно прикладного, из-за множественности прикладных задач и в ряде случаев их уникальности. Если по типам структур, методам доступа к физической передающей среде, используемым сетевым технологиям и некоторым другим особенностям можно насчитать примерно десяток различных моделей вычислительных сетей, то по их функциональному назначению пределов не существует.
Основные типы протоколов
Проще всего представить особенности сетевых протоколов на примере протоколов канального уровня, которые делятся на две основные группы: байт-ориентированные и бит-ориентированные.
Байт-ориентированный протокол обеспечивает передачу сообщения по информационному каналу в виде последовательности байтов. Кроме информационных байтов в канал передаются также управляющие и служебные байты. Такой тип протокола удобен для ЭВМ, так как она ориентирована на обработку данных, представленных в виде двоичных байтов. Для коммуникационной среды байт-ориентированный протокол менее удобен, так как разделение информационного потока в канале на байты требует использования дополнительных сигналов, что в конечном счете снижает пропускную способность канала связи.
Наиболее известным и распространенным байт-ориентированным протоколом является протокол двоичной синхронной связи BSC (Binary Synchronous Communication), разработанный фирмой IBM. Протокол обеспечивает передачу двух типов кадров: управляющих и информационных. В управляющих кадрах передаются управляющие и служебные символы, в информационных - сообщения (отдельные пакеты, последовательность пакетов). Работа протокола BSC осуществляется в три фазы: установление соединения, поддержание сеанса передачи сообщений, разрыв соединения. Протокол требует на каждый переданный кадр посылки квитанции о результате его приема. Кадры, переданные с ошибкой, передаются повторно. Протокол определяет максимальное число повторных передач.
Примечание. Квитанция представляет собой управляющий кадр, в котором содержится подтверждение приема сообщения (положительная квитанция) или отказ от приема из-за ошибки (отрицательная квитанция).
Передача последующего кадра возможна только тогда, когда получена положительная квитанция на прием предыдущего. Это существенно ограничивает быстродействие протокола и предъявляет высокие требования к качеству канала связи.
Бит-ориентированный протокол предусматривает передачу информации в виде потока битов, не разделяемых на байты. Поэтому для разделения кадров используются специальные последовательности - флаги. В начале кадра ставится флаг открывающий, а в конце - флаг закрывающий.
Бит-ориентированный протокол удобен относительно коммуникационной среды, так как канал связи как раз и ориентирован на передачу последовательности битов. Для ЭВМ он не очень удобен, потому что из поступающей последовательности битов приходится выделять байты для последующей обработки сообщения. Впрочем, учитывая быстродействие ЭВМ, можно считать, что эта операция не окажет существенного влияния на ее производительность. Потенциально бит-ориентированные протоколы являются более скоростными по сравнению с байт-ориентированными, что обусловливает их широкое распространение в современных вычислительных сетях.
Типичным представителем группы бит-ориентированных протоколов являются протокол HDLC (High-level Data Link Control - высший уровень управления каналом связи) и его подмножества. Протокол HDLC управляет информационным каналом с помощью специальных управляющих кадров, в которых передаются команды. Информационные кадры нумеруются. Кроме того, протокол HDLC позволяет без получения положительной квитанции передавать в канал до трех - пяти кадров. Положительная квитанция, полученная, например, на третий кадр, показывает, что два предыдущих приняты без ошибок и необходимо повторить передачу только четвертого и пятого кадров. Такой алгоритм работы и обеспечивает высокое быстродействие протокола.
Из протоколов верхнего уровня модели ВОС следует отметить протокол Х.400 (электронная почта) и FTAM (File Transfer, Access and Management - передача файлов, доступ к файлам и управление файлами).
Стандарты протоколов вычислительных сетей
Для протоколов физического уровня стандарты определены рекомендациями МККТТ. Цифровая передача предусматривает использование протоколов Х.21 и Х.21- бис.
Канальный уровень определяют протокол HDLC и его подмножества, а также протокол Х.25/3.
Широкое распространение локальных вычислительных сетей потребовало разработки стандартов для этой области. В настоящее время для ЛВС используются стандарты, разработанные Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике-ИИЭР(IЕЕЕ- Institute of Electrical and Electronics Engineers).
Комитеты IEEE 802 разработали ряд стандартов, часть из которых принята МОС (ISO) и другими организациями. Для ЛВС разработаны следующие стандарты:
Взаимодействие двух узлов из различных сетей схематически показано на рис. 6.18. Обмен информацией между одноименными уровнями определяется протоколами, речь о которых шла выше.
Примечание. Узлы соединены с помощью канала связи. Это та среда, по которой распространяются сообщения от одного узла сети до другого. Пакеты и кадры, о которых шел разговор, в виде последовательности электрических сигналов приходят из одного узла в другой. Взаимодействие одноименных уровней модели показано пунктирными стрелками.
Рис. 6.18. Взаимодействие узлов сети на базе эталонной модели
studfiles.net
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«БРАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра «Строительное материаловедение и технологии»
Курсовая работа по дисциплине «Информатика»
Архитектура компьютерных сетей
Выполнил:
Студент гр. СТ-10 Петрова АС
Проверил:
Доцент кафедры СМиТ Дворянинова Н.В.
Братск 2011
Содержание
I Введение …...………………………………………………………………...3
II Архитектура. Сетевой уровень модели OSI ………..………..……….......5
III Компьютерная сеть ……………………………………………………...11
Классификация …...…………………...…………………………...…13
Базовые топологии локальных компьютерных сетей ……………...15
Глобальные и локальные вычислительные сети …………………...16
Сетевые протоколы и уровни ………………………………………..17
Физический и канальный уровни …………………………………...20
Глобальная сеть Интернет …………………………………………...22
IV Заключение……………...………………………………………………..27
V Список литературы………………………………………………………..28
I Введение
Вычислительные системы различной архитектуры являются аппаратной частью информационной технологии, достигшей к ХХ веку глобального характера и содержания. Мультипроцессорные системы, к которым относятся так же компьютерные сети, позволяют за счет изменения их архитектуры оптимизировать параметры основных процессов информационной технологии: обработка, накопление, передача данных и представление знаний.
Под технологией в широком смысле понимают науку о производстве материальных благ, включающую три аспекта: информационный, инструментальный и социальный. Информационный аспект включает описание принципов и методов производства; инструментальный - орудия труда, с помощью которых реализуется производство; социальный – кадры и их организацию.
Технологию рассматривают как последовательность действий над предметом труда в целях получения конечного продукта.
Понятие «информационная технология» возникло в последние десятилетие ХХ века в процессе становления информатики. Особенность информационной технологии состоит в том, что в ней и предметом и продуктом является информация, а орудиями труда – средства вычислительной техники и связи. Информационная технология как наука о производстве информации возникла именно потому, что информация стала рассматриваться как вполне реальный производственный ресурс наряду с другими материальными ресурсами. Причем производство информации и знаний оказывает решающее влияние на модификацию и создание новых промышленных технологий.
Потребность в передаче и обмене информацией человечество испытывало уже на ранних стадиях своего развития. Если сначала для ускорения передачи информации использовались костры, курьеры, потом – почта, семафорный телеграф и прочее, то с появлением электрического телеграфа и телефона принципиально изменились возможности передачи информации. Изобретение радио и телевидения, а затем компьютера, цифровых систем связи и вычислительных сетей, создание в1978 года первого персонального компьютера и совершенно невероятное и исключительно быстрое его распространение и развитие именно в качестве инструментального средства накопления, преобразования и передачи информации позволили новым, автоматизированным информационным технологиям внедриться практически во все области человеческой деятельности.
В основе автоматизированных информационных технологий лежат следующие технические достижения:
Создание средств накопления больших объёмов информации на машинных носителях, таких как магнитные и оптические диски;
Создание различных средств связи, позволяющих воспринимать, использовать и передавать информацию практически в любой точке земного шара;
Создание особенного персонального компьютера, позволяющего обрабатывать и отображать информацию, накапливать и генерировать знания.
Наиболее полно достоинства информационной технологии проявляется при её использовании в автоматизированных системах управления (АСУ).
Архитектура - спецификации связи, разработанные для определения функций сети и установления стандартов различных моделей вычислительных систем, предназначенных для обмена и обработки данных.
Сетевая модель OSI (open systems interconnection basic reference model - базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем, сокращенно ЭМВОС; 1978 г.) - абстрактная сетевая модель для коммуникаций и разработки сетевых протоколов. Предлагает взгляд на компьютерную сеть с точки зрения измерений. Каждое измерение обслуживает свою часть процесса взаимодействия. Благодаря такой структуре совместная работа сетевого оборудования и программного обеспечения становится гораздо проще и прозрачнее.
В настоящее время основным используемым стеком протоколов является TCP/IP, разработанный ещё до принятия модели OSI и вне связи с ней.
Для стандартизации сетей Международная организация стандартов (OSI) предложила семиуровневую сетевую архитектуру. К сожалению, конкретные реализации сетей не используют все уровни международного стандарта. Однако этот стандарт дает общее представление о взаимодействии отдельных подсистем сети.
В литературе наиболее часто принято начинать описание уровней модели OSI с 7-го уровня, называемого прикладным, на котором пользовательские приложения обращаются к сети. Модель OSI заканчивается 1-м уровнем — физическим, на котором определены стандарты, предъявляемые независимыми производителями к средам передачи данных:
Любой протокол модели OSI должен взаимодействовать либо с протоколами своего уровня, либо с протоколами на единицу выше и/или ниже своего уровня. Взаимодействия с протоколами своего уровня называются горизонтальными, а с уровнями на единицу выше или ниже — вертикальными. Любой протокол модели OSI может выполнять только функции своего уровня и не может выполнять функций другого уровня, что не выполняется в протоколах альтернативных моделей.
Каждому уровню с некоторой долей условности соответствует свой операнд — логически неделимый элемент данных, которым на отдельном уровне можно оперировать в рамках модели и используемых протоколов: на физическом уровне мельчайшая единица — бит, на канальном уровне информация объединена в кадры, на сетевом — в пакеты (датаграммы), на транспортном — в сегменты. Любой фрагмент данных, логически объединённых для передачи — кадр, пакет, датаграмма — считается сообщением. Именно сообщения в общем виде являются операндами сеансового, представительского и прикладного уровней.
К базовым сетевым технологиям относятся физический и канальный уровни.
Для запоминания названий 7-и уровней модели OSI на английском языке рекомендуют использовать фразу "All people seem to need data processing", в которой первые буквы слов соответствуют первым буквам названий уровней. Для запоминания уровней на русском языке существует фраза: "Попробуй представить себе тачку, стремящуюся к финишу", первые буквы слов в которой так же соответствуют первым буквам названий уровне.
Семиуровневая сетевая архитектура:
Прикладной уровень (Application Layer).
Уровень представления (Presentation Layer).
Сеансовый уровень (Session Layer).
Транспортный уровень (Transport Layer).
Сетевой уровень (Network Layer).
Канальный уровень (Data Link).
Физический уровень (Physical Layer).
Физический уровень (Physical Layer) обеспечивает виртуальную линию связи для передачи данных между узлами сети. На этом уровне выполняется преобразование данных, поступающих от следующего, более высокого уровня (уровень управления передачей данных), в сигналы, передающиеся по кабелю.
В глобальных сетях на этом уровне могут использоваться модемы и интерфейс RS-232-C. Характерные скорости передачи здесь определяются линиями связи и для телефонных линий (особенно отечественных) обычно не превышают 2400 бод.
В локальных сетях для преобразования данных применяются сетевые адаптеры, обеспечивающие скоростную передачу данных в цифровой форме. Скорость передачи данных может достигать десятков и сотен мегабит в секунду.
Канальный уровень (Data Link) обеспечивает виртуальную линию связи более высокого уровня, способную безошибочно передавать данные в асинхронном режиме. При этом данные обычно передаются блоками, содержащими дополнительную управляющую информацию. Такие блоки называют кадрами.
При возникновении ошибок автоматически выполняется повторная посылка кадра. Кроме того, на уровне управления линией передачи данных обычно обеспечивается правильная последовательность передаваемых и принимаемых кадров. Последнее означает, что если один компьютер передает другому несколько блоков данных, то принимающий компьютер получит эти блоки данных именно в той последовательности, в какой они были переданы.
Сетевой уровень (Network Layer) предполагает, что с каждым узлом сети связан некий процесс. Процессы, работающие на узлах сети, взаимодействуют друг с другом и обеспечивают выбор маршрута передачи данных в сети (маршрутизацию), а также управление потоком данных в сети. В частности, на этом уровне должна выполняться буферизация данных.
Транспортный уровень (Transport Layer) может выполнять разделение передаваемых сообщений на пакеты на передающем конце и сборку на приемном конце. На этом уровне может выполняться согласование сетевых уровней различных несовместимых между собой сетей через специальные шлюзы. Например, такое согласование потребуется для объединения локальных сетей в глобальные.
Сеансовый уровень (Session Layer) обеспечивает интерфейс с транспортным уровнем. На этом уровне выполняется управление взаимодействием между рабочими станциями, которые участвуют в сеансе связи. В частности, на этом уровне выполняется управление доступом на основе прав доступа.
Уровень представления (Presentation Layer) описывает шифрование данных, их сжатие и кодовое преобразование. Например, если в состав сети входят рабочие станции с разным внутренним представлением данных (ASCII для IBM PC и EBCDIC для IBM-370), необходимо выполнить преобразование.
stud24.ru
Количество просмотров публикации Архитектура компьютерной сети - 321
Архитектура включает следующие компоненты:
Компьютерная (вычислительная) сеть - ϶ᴛᴏ совокупность компьютеров, соединенных между собой с помощью каких-то коммуникационных средств. Все сетевое оборудование работает под управлением системного программного обеспечения (ПО), в среде которого выполняются пользовательские прикладные программы.
Параметры компьютеров сети должны соответствовать в первую очередь требованиям прикладного ПО и соответственно требованиям системного ПО, в среде которого оно выполняется .
Протоколы и интерфейсы – это, соответственно, правила взаимодействия и средства сопряжения функциональных элементов сети, т. е. физических устройств и программных модулей (подробнее об этом – в разделе ʼʼстандартизация в компьютерных сетяхʼʼ).
Сетевая технология - ϶ᴛᴏ согласованный набор стандартных протоколов и реализующих эти протоколы программно-аппаратных средств, который является минимально достаточным для построения компьютерной сети.
Топология – структура связей между компьютерами и коммутирующими устройствами (подробнее рассмотрена ниже).
Коммуникационные средства включают в себя соединительные кабели, сетевые адаптеры, коммуникационные устройства: повторители, концентраторы, мосты , коммутаторы, маршрутизаторы.
Для обмена данными с внешними устройствами в компьютерах и коммуникационных устройствах предусмотрены порты (физические интерфейсы), для которых определены форматы представления данных, электрические характеристики и правила обмена данными с другими устройствами. Логикой передачи данных на внешний интерфейс компьютера управляет аппаратное устройство – сетевой адаптер (контроллер). Программная связь между сетевым адаптером и ОС компьютера осуществляется через драйвер адаптера.
Повторитель используется для усиления сигнала в линии связи и, таким образом, для передачи его на большие расстояния.
Концентратор – многопортовый повторитель, кроме усиления сигнала, пришедшего на один из портов, он рассылает полученные данные на другие порты в соответствии с алгоритмом (логической топологией сети), принятым в конкретной технологии. К примеру, в технологии Ethernet данные, пришедшие на один порт, концентратор рассылает на все остальные порты, ᴛ.ᴇ. всем подключенным к нему компьютерам.
Коммутатор и мост – в отличие от концентратора полученные на один порт данные отсылаются только на тот порт, к которому подключен компьютер-адресат. Это соответствие мост или коммутатор определяет из сопоставления адреса назначения в полученных данных и перечня адресов компьютеров, подключенных к его портам (таблицы коммутации).
Маршрутизатор – в отличие от коммутатора, может выбирать наиболее рациональный маршрут (к примеру, кратчайший) до компьютера-адресата в большой сложной сети. Несколько маршрутов от отправителя к адресату могут проходить через разные порты маршрутизатора. Оптимальный маршрут выбирается по таблице маршрутизации, и данные пересылаются на соответствующий этому маршруту порт.
Системное ПО - ϶ᴛᴏ сетевые ОС и вспомогательные служебные программы. От того, какие концепции управления локальными и распределенными ресурсами положены в основу сетевой ОС, зависит эффективность работы всей сети. При проектировании сети важно учитывать, насколько просто выбранная ОС может взаимодействовать с другими, насколько она обеспечивает безопасность и защищенность данных, до какой степени она позволяет наращивать число пользователей, можно ли перенести ее на компьютер другого типа и множество других моментов. Основные службы – файловая и печати, обычно предоставляются сетевой ОС, а вспомогательные службы , к примеру, служба баз данных, факса или передачи голоса – системными сетевыми приложениями, или утилитами, работающими под управлением ОС. Вообще говоря, распределение служб между собственно ОС и утилитами весьма условно и меняется в конкретных реализациях ОС.
Кроме собственно обмена данными, сетевые службы должны решать и другие, более специфические задачи, к примеру, задачи распределенной обработки данных. К таким задачам относятся обеспечение непротиворечивости нескольких копий данных, расположенных на разных машинах (служба репликации), или организация выполнения одной задачи параллельно на нескольких машинах (служба вызова удаленных процедур).
Административные службы предназначены для управления работой сети в целом. К ним относятся: служба администрирования учетных записей о пользователях, которая позволяет администратору вести общую базу данных о пользователях сети; система мониторинга сети, позволяющая просматривать и анализировать сетевой трафик; служба безопасности, в функции которой может помимо всего прочего входить выполнение процедуры доступа с последующей проверкой имени и пароля; и другие.
referatwork.ru
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ФАКУЛЬТЕТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И ФИЗИКИ
КАФЕДРА КОНСТРУИРОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИИ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
По дисциплине информатика
Тема: «Архитектура вычислительных сетей. Классификация, топология компьютерных сетей. Способы передачи данных. Коллизии и способы их разрешения. Протокол TCP-IP. OSI, DNS, NetBios. Аппаратура передачи данных»
Выполнил
Группа: РК6-01
Студент: Артеменко Ю.В.
Проверил
Преподаватель: Бизяев А.А.
Оценка:
Дата:
г.Новосибирск — 2010 г.
Принципы построения компьютерных сетей. Характеристика компьютерных сетей
Компьютерная сеть — сеть обмена и распределенной обработки информации, которая образуется множеством взаимосвязанных абонентских систем и средствами связи. Средства передачи ориентированы на коллективное использование общесетевых ресурсов — аппаратных, информационных и программных.
Абонентская система (АС) — совокупность ЭВМ, ПО, периферийного оборудования, средств связи, ВС, которые выполняют прикладные процессы, коммуникационная подсеть (телекоммуникационная система представляет собой совокупность физической среды передачи информации, аппаратных и программных средств, обеспечивающих взаимодействие АС).
Прикладной процесс — различные процедуры обработки, хранения, вывода информации, которые выполняются в интересах пользователя. С появлением сетей удалось решить две проблемы:
1) обеспечение, в принципе, неограниченного доступа к ЭВМ
пользователей, независимо от их территориального расположения;
2) возможность оперативного перемещения больших массивов информации на любые расстояния.
Для сетей принципиальное значение имеют следующие обстоятельства:
— ЭВМ, находящиеся в разных АС одной сети связываются между собой автоматически;
— каждая ЭВМ сети должна быть приспособлена как для работы в автономном режиме под управлением своей ОС, так и для работы в качестве составного звена сети;
— компьютеры сети могут работать в различных режимах: обмена данными между АС, запроса и выдачи информации, сбора информации, пакетной обработки данных и т.д.
Аппаратное обеспечение сети составляют: ЭВМ различных типов; средства связи; оборудование АС; оборудование узлов связи; аппаратура связи и согласование работы сетей одного и того же уровня или различных уровней. Основные требования к ЭВМ сетей — это универсальность и модульность. Информационное обеспечение сети представляет собой единый информационный ориентированный на решаемые в сети задачи и содержащий массивы данных доступных для всех пользователей сетей и массивы для индивидуальных пользователей.
ПО ВС автоматизирует процессы программирования задач, обработки информации, осуществляет планирование и организацию коллективного доступа к коммуникационным, вычислительным ресурсам сети. Также ПО осуществляет динамическое распределение и перераспределение этих ресурсов.
Виды ПО ВС:
— общесетевое ПО, которое образуется распределенной ОС сети и программными средствами входящих в состав комплекса программ технического обслуживания;
— специальное ПО представленные прикладными программными средствами: функциональными и интегрированными пакетами программ, библиотеками стандартных программ, а также программами, отражающими специфику предметной области;
— базовое ПО ЭВМ, включающее ОС, системы автоматизации программирования, контролирующие и диагностические тест программы.
Классификация компьютерных сетей.
В основу классификации КС положены наиболее характерные, функциональные и информационные признаки.
По степени территориального распределения элементов сети. Таким образом, сети бывают глобальные, региональные и локальные. Глобальная КС объединяет АС рассосредоточенные на большой территории, охватывающие различные страны и континенты. Взаимодействие АС осуществляется на базе различных территориальных сетей связи, в которых используются телефонные линии, радио, спутниковая связь. Региональные КС объединяют АС расположенные друг от друга на значительном расстоянии в пределах одной страны, региона, большого города. Локальная КС связывает АС расположенные в пределах небольшой территории. Её протяженность ограничивается несколькими километрами.
Отдельный класс составляют корпоративные КС. Корпоративная сеть относится к технической базе корпорации. Ей принадлежит ведущая роль задач планирования, организации
производства корпорации.
< По способу управления КС делят на сети с централизованным, децентрализованным и смешанным управлением. По топологии сети могут делиться на два класса: широковещательные и последовательные. К широковещательным конфигурациям в любой момент времени на передачу единицу единицы информации может работать только одна рабочая станция, а остальные могут принимать этот кадр. Основные типы широковещательной конфигурации: >
общая;
< >
дерево;
< >
звезда с пассивным центром;
В последовательных конфигурациях характерных для сетей с маршрутизацией информации передача данных осуществляется от одной рабочей станции к соседней. Причем на различных участках сети могут использоваться различные виды передающей среды. Передатчикам и приемникам здесь предъявляются более низкие требования, чем в широковещательных конфигурациях.
< >
произвольная ячейка;
< >
иерархическая;
< >
кольцо;
< >
цепочка;
< >
звезда с интеллектуальным центром;
Способы передачи данных
Проводная связь
Телефонная сеть PSTN
Модем и коммутируемый доступ
Выделенные линии
Коммутация пакетов
Frame relay
PDH
Ethernet
RS-232
Передача по оптоволоконному кабелю
Synchronous optical networking
Fiber distributed data interface
Беспроводная связь
Ближнего радиуса действия
Bluetooth
Human Area Network
Среднего радиуса действия
IEEE 802.11
Netsukuku
IEEE 802.16e WiMAX
Дальнего радиуса действия
Спутниковая связь
MMDS
SMDS
Передача данных при помощи мобильных телефонов
CSD
GPRS
HSCSD
EDGE
UMTS
HSDPA
HSUPA
CDMA
IEE 802.16e WiMAX
CDPD
Paging networks
DataTAC
Mobitex
Motient
Коллизии и способы их разрешения
Коллизия (англ. collision — ошибка наложения, столкновения) — в терминологии компьютерных и сетевых технологий, наложение двух и более кадров от станций, пытающихся передать кадр в один и тот же момент времени.
Все данные, передаваемые по сети, помещаются в кадры определенной структуры и снабжаются уникальным адресом станции назначения. Чтобы получить возможность передавать кадр, станция должна убедиться, что разделяемая среда свободна. Это достигается прослушиванием основной гармоники сигнала, которая также называется несущей частотой (carrier-sense). Признаком незанятости среды является отсутствие на ней несущей частоты, которая при манчестерском способе кодирования равна 5-10 МГц, в зависимости от последовательности единиц и нулей, передаваемых в данный момент.
Если среда свободна, то узел имеет право начать передачу кадра. Все станции, подключенные к кабелю, могут распознать факт передачи кадра, и та станция, которая узнает собственный адрес в заголовках кадра, записывает его содержимое в свой внутренний буфер, обрабатывает полученные данные, передает их вверх по своему стеку, а затем посылает по кабелю кадр-ответ. Адрес станции источника содержится в исходном кадре, поэтому станция-получатель знает, кому нужно послать ответ. После окончания передачи кадра все узлы сети обязаны выдержать технологическую паузу (Inter Packet Gap) в 9,6 мкс. Эта пауза, называемая также межкадровым интервалом, нужна для приведения сетевых адаптеров в исходное состояние, а также для предотвращения монопольного захвата среды одной станцией. После окончания технологической паузы узлы имеют право начать передачу своего кадра, так как среда свободна.
При описанном подходе возможна ситуация, когда две станции одновременно пытаются передать кадр данных по общей среде. Механизм прослушивания среды и пауза между кадрами не гарантируют защиты от возникновения такой ситуации, когда две или более станции одновременно решают, что среда свободна, и начинают передавать свои кадры. Говорят, что при этом происходит коллизия (collision), так как содержимое обоих кадров сталкивается на общем кабеле и происходит искажение информации — методы кодирования, используемые в Ethernet, не позволяют выделять сигналы каждой станции из общего сигнала.
Коллизия — это нормальная ситуация в работе сетей Ethernet. Для возникновения коллизии не обязательно, чтобы несколько станций начали передачу абсолютно одновременно, такая ситуация маловероятна. Гораздо вероятней, что коллизия возникает из-за того, что один узел начинает передачу раньше другого, но до второго узла сигналы первого просто не успевают дойти к тому времени, когда второй узел решает начать передачу своего кадра. То есть коллизии — это следствие распределенного характера сети.
Для уменьшения количества коллизий необходимо уменьшить количество устройств на сетевом сегменте, чтобы повлиять на уровень коллизий. Это обычно достигается путем деления сегмента на два сегмента и помещении моста (bridge) или маршрутизатора (router) между ними.
Сетевая модель OSI
Сетевая модель OSI (ЭМВОС) (базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем, англ. Open Systems Interconnection Basic Reference Model, 1978 г.) — абстрактная сетевая модель для коммуникаций и разработки сетевых протоколов. Предлагает взгляд на компьютерную сеть с точки зрения измерений. Каждое измерение обслуживает свою часть процесса взаимодействия. Благодаря такой структуре совместная работа сетевого оборудования и программного обеспечения становится гораздо проще и прозрачнее.
В настоящее время основным используемым стеком протоколов является TCP/IP, разработка которого не была связана с моделью OSI и к тому же была совершена до её принятия.
Модель состоит из семи уровней, расположенных друг над другом. Уровни взаимодействуют друг с другом (по «вертикали») посредством интерфейсов, и могут взаимодействовать с параллельным уровнем другой системы (по «горизонтали») с помощью протоколов. Каждый уровень может взаимодействовать только со своими соседями и выполнять отведённые только ему функции.
Модель OSI
Тип данных
Уровень
Функции
Данные
7. Прикладной уровень
Доступ к сетевым службам
<p style=«text-indent: 0.00mm; text-align: left; line-height: 4.166667mm; color
www.ronl.ru
Прикладной уровень (Application Layer) отвечает за поддержку прикладного программного обеспечения конечного пользователя.
| Модель OSI | ||
| Тип данных | Уровень (layer) | Функции |
| Данные | 7. Прикладной (application) | Доступ к сетевым службам |
| 6. Представления (presentation) | Представление и кодирование данных | |
| 5. Сеансовый (session) | Управление сеансом связи | |
| Сегменты | 4. транспортный (transport) | Прямая связь между конечными пунктами и надежность |
| Пакеты | 3. Сетевой (network) | Определение маршрута и логическая адресация |
| Кадры | 2.Канальный (data link) | Физическая адресация |
| Биты | 1.Физический | Работа со средой передачи, сигналами и двоичными данными |
Во время разработки модели OSI в конце 70-х годов несколько компаний разработали свои методы, достаточно отдаленно напоминающие модель OSI, однако обеспечивающие высокую скорость обмена. Корпорация IBM реализовала систему с передачей маркера (token) в рамках Стандартной Сетевой Архитектуры (Standard Network Architecture - SNA). В это же время широко известный исследовательский центр компании Xerox в Palo Alto реализовал схему, названную XNS (Xerox Network Services), обеспечивающую множественный доступ к среде передачи. Вариация этого метода, названного ethernet, была адаптирована в системе TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), Digital Equipment в ее стратегии Digital-Intel-Xerox (DIX) и Novell в SPX/IPX (Sequence Packet Exchange/Internetwork Packet Exchange), используемых в сетевой ОС NetWare.
III Компьютерная сеть
Компьютерная сеть - группа из двух или более соединенных вместе компьютерных систем.
Компьютерная система - это не только компьютер, но также и все программное обеспечение и периферийные устройства, которые необходимы для его работы. К примеру, любой компьютер для работы требует наличия операционной системы.
Компьютеры могут соединяться друг с другом непосредственно (двухточечное соединение) либо через промежуточные узлы связи. Канал связи компьютера с остальными машинами сети обеспечивает кабель. Существует несколько их видов:
Существует несколько типов компьютерных сетей, включающие:
Локальные компьютерные сети: компьютеры в сети расположены недалеко друг от друга (к примеру, находятся в одном здании).
Глобальные компьютерные сети: компьютеры отдалены друг от друга и соединяются посредством телефонных линий или радиоволн.
Существует также разделение компьютерных сетей на следующие два класса:
Сети с архитектурой клиент-сервер
Специализированный компьютер (выделенный сервер) используется для установки всех разделяемых ресурсов. Такое решение ускоряет доступ пользователей к централизованным ресурсам сети.
Сетевое администрирование проще за счет незначительного числа серверов в сети и их узкой специализации.
Обеспечение высокой производительности требует установки на сервере большого количества оперативной памяти, диска большого размера и использования в сервере производительного процессора.
При нарушении работы сервера сеть становится практически неработоспособной.
Одноранговые сети
Сетевые приложения могут быть распределены по многочисленным серверам для повышения производительности сети и снижения расходов.
Гибкое разделение ресурсов любого узла сети.
Администрирование одноранговой сети может быть сложнее за счет большего числа серверов и более развитых возможностей каждого сервера.
Невыделенные серверы медленнее специализированных.
В сети LANtastic могут использоваться как выделенные серверы, так и невыделенные серверы/рабочие станции.
Классификация.
По территориальной распространенности:
По типу среды передачи:
По сетевым операционным системам:
По типу функционального взаимодействия:
По типу сетевой топологии:
По функциональному назначению:
По скорости передач:
По необходимости поддержания постоянного соединения:
Базовые топологии локальных компьютерных сетей
Локальная сеть представляет собой сборище некоторого количества компьютеров, которые расположены на небольшом расстоянии друг от друга. Рассмотрим основные базовые топологии сети.
Топология - общая схема сети, отображающая физическое расположение компьютерных систем в сети и соединений между ними.
Под топологией компьютерных сетей мы будем понимать физическое расположение компьютеров относительно друг друга в сети и способу их соединения между собой. Так же топология локальных сетей всегда относиться именно к локальным сетям. В глобальных сетях базовая топология сети не важна, так как сети с коммутацией пакетов передают данные по различным маршрутам, базовые топологии сети (глобальной) скрыта от наших глаз.
Топология локальных компьютерных сетей определяет такие параметры как:
С математической точки зрения под топологией локальных сетей подразумевается граф, где вершинами является персональные компьютеры и различное коммуникационное оборудование, а ребрами являются как раз таки виды физической связи устройств. Графы в топологии локальных компьютерных сетей называются рабочими станциями.
Глобальные и локальные вычислительные сети
Вычислительная сеть (ВС) - 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.
В зависимости от удалённости ЭВМ, входящих в ВС, сети условно разделяют на локальные и глобальные.
Локальная сеть (ЛВС) - это группа связанных друг с другом ЭВМ, расположенных в ограниченной территории, например, в здании. Расстояния между ЭВМ в локальной сети может достигать нескольких километров. Локальные сети развёртываются обычно в рамках некоторой организации, поэтому их называют также корпоративными сетями.
Если сеть выходит за пределы здания, то такая ВС называется глобальной. Глобальная сеть может включать в себя другие глобальные сети, локальные сети и отдельные ЭВМ.
Глобальные сети практически имеют те же возможности, что и локальные. Но они расширяют область их действия. Польза от применения глобальных сетей ограничена в первую очередь скоростью работы: глобальные сети работают с меньшей скоростью, чем локальные.
Сети предназначены для выполнения многих задач, в том числе:
stud24.ru
Интернет - это сложное техническое образование, обладающее свойством самоорганизации и саморегуляции. Это свойство, характерное для объектов живой природы, крайне редко проявляется в технических системах. На нем основана высокая устойчивость интернета в техническом, экономическом, социальном и политическом смысле. Сегодня невозможно указать какой-то сектор Сети, при выходе которого из строя (по любой причине) нарушилось бы функционирование Интернета в целом и его дальнейшее саморазвитие.
Основные компоненты интернета
Саморазвитие Интернета происходит путем его расширения за счет включения все новых и новых компонентов. Этот процесс напоминает ветвление живого растительного организма, только в его основе лежат не естественные процессы обмена веществ, а экономические процессы обмена ресурсами. Рост и развитие происходят одновременно и сбалансировано по трем направлениям, соответствующим трем основным компонентам Интернета: аппаратному, программному и информационному.
Аппаратный компонент
Аппаратный компонент Интернета представлен компьютерами самых разных моделей и систем, линиями связи любой физической природы и устройствами, обеспечивающими механическую и электрическую стыковку между компьютерами и линиями связи. Все аппаратные компоненты Интернета могут действовать в единой сети как на постоянной, так и на временной основе. Физический выход из строя или временное отключение отдельных участков Сети, а также неработоспособность отдельных компьютеров Сети никак не влияют на возможность функционирования самой Сети.
Как аналог аппаратной составляющей Интернета можно рассматривать, например, государственные и региональные сети автомобильных дорог. Выход из строя отдельного участка автомагистрали между пунктами А и Б не должен препятствовать движению транспорта между этими пунктами. Если дорожная сеть развита, всегда найдется маршрут объезда поврежденного участка.
В отличие от автодорожной сети, Интернет имеет не плоскую, а пространственную структуру. Передача данных не обязательно должна происходить по кабельным каналам связи. Узловые компьютеры Сети могут автоматически переключаться на использование спутниковых каналов в связи, радиорелейных систем, линий кабельного телевизионного вещания и других каналов. Физическую архитектуру Интернета составляют линии связи любых типов, как традиционных, так и экзотических.
Программный компонент
Слаженная и совместная работа технически несовместимого оборудования достигается благодаря программам, работающим на компьютерах, входящих в Сеть. Они позволяют так преобразовывать данные, чтобы их можно было передавать по любым каналам связи и воспроизводить на любых компьютерах. Программы следят за соблюдением единых протоколов, обеспечивают целостность передаваемых данных, контролируют состояние Сети и в случае обнаружения пораженных или перегруженных участков оперативно перенаправляют потоки данных.
У программного обеспечения Сети очень много различных функций. Среди них функции хранения информации, ее поиска, сбора, воспроизведения. Очень важны функции, связанные с обеспечением безопасности в Сети.
Информационный компонент
Информационный компонент в Интернете представлен сетевыми документами, то есть документами, хранящимися на компьютерах, подключенных к Сети или входящих в Сеть. Эти документы могут быть любого типа: текстовые, графические, звуковые (звукозаписи), видео (видеозаписи) и т.п. В настоящее время имеются опытные образцы, способные передавать тактильную (осязательную) информацию и ведутся работы в области передачи и воспроизведения обонятельной информации (запахов).
Характерная особенность информационного компонента состоит в том, что он может быть распределенным. Так, например, при просмотре на экране книги, хранящейся в Интернете, текст может поступать из одних источников, звук и музыка - из других, графика - из третьих, а примечания - из четвертых. Таким образом, первичные документы, хранящиеся в Сети, связаны между собой гибкой системой ссылок. ее создают авторы документов в том виде, в каком им это удобно для раскрытия своего замысла. В итоге можно говорить о том, что образуется некое информационное пространство, состоящее из сотен миллионов взаимосвязанных между собой документов. Это пространство напоминает паутину. В нее можно войти со стороны любой нити и перемещаться между документами и исследовать паутину по собственному усмотрению4.
Перспективы мультимедиа разнообразны, области применения будут расширяться, совершенствуя наш мир и открывая новые миры, предоставляя информацию глобального масштаба, меняя не только технику, но и прежде всего самого человека, его мировосприятие.
В данном реферате были рассмотрены такие вопросы, как понятие компьютерных сетей, их классификация, а так же показаны разновидности архитектур компьютерных сетей. Было показано, что включает в себя понятие «коммуникационные технологии». И, наконец, описаны основные компоненты интернета.
Как и все технологии, информационные технологии находятся в постоянном развитии и совершенствовании. Этому способствуют появление новых технических средств, разработка новых концепций, методов организации данных, их передачи, хранения и обработки, форм взаимодействия пользователей с техническими и другими компонентами информационно-вычислительных систем.
1.Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы / В.Г. Оливер, Н.А. Олифер. – СПб: Питер, 2001.
2.Коноплева И.А., Хохлова О.А., Денисов А.В. Информационные технологии .
3. http://book.kbsu.ru/theory/chapter2/1_2.html
4. http://infoschool.narod.ru/internet/ABOUT.HTM
5. http://computeh.ru
1 Коноплева И.А., Хохлова О.А., Денисов А.В. Информационные технологии
2 Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы / В.Г. Оливер, Н.А. Олифер. – СПб: Питер, 2001
3 http://book.kbsu.ru/theory/chapter2/1_2.html
4 http://infoschool.narod.ru/internet/ABOUT.HTM
myunivercity.ru
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ФАКУЛЬТЕТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И ФИЗИКИ
КАФЕДРА КОНСТРУИРОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИИ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
По дисциплине информатика
Тема: «Архитектура вычислительных сетей. Классификация, топология компьютерных сетей. Способы передачи данных. Коллизии и способы их разрешения. Протокол TCP-IP. OSI, DNS, NetBios. Аппаратура передачи данных»
Выполнил
Группа: РК6-01
Студент: Артеменко Ю.В.
Проверил
Преподаватель: Бизяев А.А.
Оценка:
Дата:
г.Новосибирск — 2010 г.
Принципы построения компьютерных сетей. Характеристика компьютерных сетей
Компьютерная сеть — сеть обмена и распределенной обработки информации, которая образуется множеством взаимосвязанных абонентских систем и средствами связи. Средства передачи ориентированы на коллективное использование общесетевых ресурсов — аппаратных, информационных и программных.
Абонентская система (АС) — совокупность ЭВМ, ПО, периферийного оборудования, средств связи, ВС, которые выполняют прикладные процессы, коммуникационная подсеть (телекоммуникационная система представляет собой совокупность физической среды передачи информации, аппаратных и программных средств, обеспечивающих взаимодействие АС).
Прикладной процесс — различные процедуры обработки, хранения, вывода информации, которые выполняются в интересах пользователя. С появлением сетей удалось решить две проблемы:
1) обеспечение, в принципе, неограниченного доступа к ЭВМ
пользователей, независимо от их территориального расположения;
2) возможность оперативного перемещения больших массивов информации на любые расстояния.
Для сетей принципиальное значение имеют следующие обстоятельства:
— ЭВМ, находящиеся в разных АС одной сети связываются между собой автоматически;
— каждая ЭВМ сети должна быть приспособлена как для работы в автономном режиме под управлением своей ОС, так и для работы в качестве составного звена сети;
— компьютеры сети могут работать в различных режимах: обмена данными между АС, запроса и выдачи информации, сбора информации, пакетной обработки данных и т.д.
Аппаратное обеспечение сети составляют: ЭВМ различных типов; средства связи; оборудование АС; оборудование узлов связи; аппаратура связи и согласование работы сетей одного и того же уровня или различных уровней. Основные требования к ЭВМ сетей — это универсальность и модульность. Информационное обеспечение сети представляет собой единый информационный ориентированный на решаемые в сети задачи и содержащий массивы данных доступных для всех пользователей сетей и массивы для индивидуальных пользователей.
ПО ВС автоматизирует процессы программирования задач, обработки информации, осуществляет планирование и организацию коллективного доступа к коммуникационным, вычислительным ресурсам сети. Также ПО осуществляет динамическое распределение и перераспределение этих ресурсов.
Виды ПО ВС:
— общесетевое ПО, которое образуется распределенной ОС сети и программными средствами входящих в состав комплекса программ технического обслуживания;
— специальное ПО представленные прикладными программными средствами: функциональными и интегрированными пакетами программ, библиотеками стандартных программ, а также программами, отражающими специфику предметной области;
— базовое ПО ЭВМ, включающее ОС, системы автоматизации программирования, контролирующие и диагностические тест программы.
Классификация компьютерных сетей.
В основу классификации КС положены наиболее характерные, функциональные и информационные признаки.
По степени территориального распределения элементов сети. Таким образом, сети бывают глобальные, региональные и локальные. Глобальная КС объединяет АС рассосредоточенные на большой территории, охватывающие различные страны и континенты. Взаимодействие АС осуществляется на базе различных территориальных сетей связи, в которых используются телефонные линии, радио, спутниковая связь. Региональные КС объединяют АС расположенные друг от друга на значительном расстоянии в пределах одной страны, региона, большого города. Локальная КС связывает АС расположенные в пределах небольшой территории. Её протяженность ограничивается несколькими километрами.
Отдельный класс составляют корпоративные КС. Корпоративная сеть относится к технической базе корпорации. Ей принадлежит ведущая роль задач планирования, организации
производства корпорации.
< По способу управления КС делят на сети с централизованным, децентрализованным и смешанным управлением. По топологии сети могут делиться на два класса: широковещательные и последовательные. К широковещательным конфигурациям в любой момент времени на передачу единицу единицы информации может работать только одна рабочая станция, а остальные могут принимать этот кадр. Основные типы широковещательной конфигурации: >
общая;
< >
дерево;
< >
звезда с пассивным центром;
В последовательных конфигурациях характерных для сетей с маршрутизацией информации передача данных осуществляется от одной рабочей станции к соседней. Причем на различных участках сети могут использоваться различные виды передающей среды. Передатчикам и приемникам здесь предъявляются более низкие требования, чем в широковещательных конфигурациях.
< >
произвольная ячейка;
< >
иерархическая;
< >
кольцо;
< >
цепочка;
< >
звезда с интеллектуальным центром;
Способы передачи данных
Проводная связь
Телефонная сеть PSTN
Модем и коммутируемый доступ
Выделенные линии
Коммутация пакетов
Frame relay
PDH
Ethernet
RS-232
Передача по оптоволоконному кабелю
Synchronous optical networking
Fiber distributed data interface
Беспроводная связь
Ближнего радиуса действия
Bluetooth
Human Area Network
Среднего радиуса действия
IEEE 802.11
Netsukuku
IEEE 802.16e WiMAX
Дальнего радиуса действия
Спутниковая связь
MMDS
SMDS
Передача данных при помощи мобильных телефонов
CSD
GPRS
HSCSD
EDGE
UMTS
HSDPA
HSUPA
CDMA
IEE 802.16e WiMAX
CDPD
Paging networks
DataTAC
Mobitex
Motient
Коллизии и способы их разрешения
Коллизия (англ. collision — ошибка наложения, столкновения) — в терминологии компьютерных и сетевых технологий, наложение двух и более кадров от станций, пытающихся передать кадр в один и тот же момент времени.
Все данные, передаваемые по сети, помещаются в кадры определенной структуры и снабжаются уникальным адресом станции назначения. Чтобы получить возможность передавать кадр, станция должна убедиться, что разделяемая среда свободна. Это достигается прослушиванием основной гармоники сигнала, которая также называется несущей частотой (carrier-sense). Признаком незанятости среды является отсутствие на ней несущей частоты, которая при манчестерском способе кодирования равна 5-10 МГц, в зависимости от последовательности единиц и нулей, передаваемых в данный момент.
Если среда свободна, то узел имеет право начать передачу кадра. Все станции, подключенные к кабелю, могут распознать факт передачи кадра, и та станция, которая узнает собственный адрес в заголовках кадра, записывает его содержимое в свой внутренний буфер, обрабатывает полученные данные, передает их вверх по своему стеку, а затем посылает по кабелю кадр-ответ. Адрес станции источника содержится в исходном кадре, поэтому станция-получатель знает, кому нужно послать ответ. После окончания передачи кадра все узлы сети обязаны выдержать технологическую паузу (Inter Packet Gap) в 9,6 мкс. Эта пауза, называемая также межкадровым интервалом, нужна для приведения сетевых адаптеров в исходное состояние, а также для предотвращения монопольного захвата среды одной станцией. После окончания технологической паузы узлы имеют право начать передачу своего кадра, так как среда свободна.
При описанном подходе возможна ситуация, когда две станции одновременно пытаются передать кадр данных по общей среде. Механизм прослушивания среды и пауза между кадрами не гарантируют защиты от возникновения такой ситуации, когда две или более станции одновременно решают, что среда свободна, и начинают передавать свои кадры. Говорят, что при этом происходит коллизия (collision), так как содержимое обоих кадров сталкивается на общем кабеле и происходит искажение информации — методы кодирования, используемые в Ethernet, не позволяют выделять сигналы каждой станции из общего сигнала.
Коллизия — это нормальная ситуация в работе сетей Ethernet. Для возникновения коллизии не обязательно, чтобы несколько станций начали передачу абсолютно одновременно, такая ситуация маловероятна. Гораздо вероятней, что коллизия возникает из-за того, что один узел начинает передачу раньше другого, но до второго узла сигналы первого просто не успевают дойти к тому времени, когда второй узел решает начать передачу своего кадра. То есть коллизии — это следствие распределенного характера сети.
Для уменьшения количества коллизий необходимо уменьшить количество устройств на сетевом сегменте, чтобы повлиять на уровень коллизий. Это обычно достигается путем деления сегмента на два сегмента и помещении моста (bridge) или маршрутизатора (router) между ними.
Сетевая модель OSI
Сетевая модель OSI (ЭМВОС) (базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем, англ. Open Systems Interconnection Basic Reference Model, 1978 г.) — абстрактная сетевая модель для коммуникаций и разработки сетевых протоколов. Предлагает взгляд на компьютерную сеть с точки зрения измерений. Каждое измерение обслуживает свою часть процесса взаимодействия. Благодаря такой структуре совместная работа сетевого оборудования и программного обеспечения становится гораздо проще и прозрачнее.
В настоящее время основным используемым стеком протоколов является TCP/IP, разработка которого не была связана с моделью OSI и к тому же была совершена до её принятия.
Модель состоит из семи уровней, расположенных друг над другом. Уровни взаимодействуют друг с другом (по «вертикали») посредством интерфейсов, и могут взаимодействовать с параллельным уровнем другой системы (по «горизонтали») с помощью протоколов. Каждый уровень может взаимодействовать только со своими соседями и выполнять отведённые только ему функции.
Модель OSI
Тип данных
Уровень
Функции
Данные
7. Прикладной уровень
Доступ к сетевым службам
<p style=«text-indent: 0.00mm; text-align: left; line-height: 4.166667mm; color
www.ronl.ru
