Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Компьютерные сети, называемые также сетями передачи данных, являются логическим результатом эволюции двух важнейших научно-технических отраслей современной цивилизации — компьютерных и телекоммуникационных технологий.
Сегодня существует огромное многообразие компьютерных сетей самых разных назначений, построенных на основе различных компьютерных и коммуникационных технологий и определяемых использованием той или иной сетевой архитектуры.
Сетевая архитектура — это совокупность сетевых аппаратных и программных решений, методов доступа и протоколов обмена информацией.
Многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по ряду признаков.
Для обмена данными между компьютерами и периферийным устройством в компьютере предусмотрен внешний интерфейс, т.е набор проводов, соединяющих компьютер и периферийное устройство, а также набор правил обмена информации по этим проводам. Интерфейс реализуется со стороны компьютера совокупностью аппаратных и программных средств: контроллер ПУ и специальной программной, управляющий этим контроллером, которую часто называют драйверам соответствующего периферийного устройства. Программа, выполняемая процессорам может обмениваться данными с помощью команд ввода/вывода с любыми модулями, подключенными к внутренней шине компьютера, в том числе и с контроллерами ПУ. Периферийное устройство использует внешний интерфейс компьютера не только для приема информации, но и для передачи информации в компьютер, т.е обмен данными по внешнему интерфейсу, как правило, является двунаправленными. Контролеры ПЗУ принимают команды и данные от процессора в своей внутренний буфер, который часто называется регистратором или портом, затем выполняют необходимые преобразования этих данных и команд в соответствии с форматами, понятными ПЗУ и выдают их на внешний интерфейс. Программа которой потребовалось выполнить обмен данными с ПУ, обращается к драйверу этого устройства, сообщая ему в качестве параметра адрес байта памяти, который нужно передавать. Драйвер загружает значение этого байта в буфер контроллера ПУ, который начинает последовательно передавать биты в линию связи, представляя каждый бит соответствующим электрическим сигналам.
Программа работающая на одном компьютере, не может получить непосредственный доступ к ресурсам другого компьютера. Его дискам файлам принтеру. Рассмотри случай, когда пользователь работающему с текстовым редактором на ПК : нужно прочитать часть некоторого файла, расположенного на диске ПК; драйвер СОМ-порта вместе с контроллером СОМ-порт работают примерно так, же и в описанном выше случае взаимодействия ПУ с компьютером. Таким образом, в расположении программ компьютера А и В имеется средство для передачи одного байта информации. Программный клиент и сервер выполняют системные функции но обслуживанию запросов приложений компьютеру А на удаленный доступ к файлам компьютера В. Чтобы приложения компьютера В могли пользоваться файлами компьютера А, описанную схему нужно симметрично дополнить клиентом для компьютера В и сервером для компьютера А.
Классификация сетей по масштабу:
Классификация сетей по приоритету:
Топология сети – геометрическая форма и физическое расположение компьютеров по отношению к друг другу. Топология сети позволяет сравнивать и классифицировать различные сети. Различают три основных вида топологии:
1) Звезда;
2) Кольцо;
3) Шина.
|
ШИННАЯ ТОПОЛОГИЯ При построении сети по шинной схеме каждый компьютер присоединяется к общему кабелю, на концах которого устанавливаются терминаторы. Сигнал проходит по сети через все компьютеры, отражаясь от конечных терминаторов. |
|
Шина проводит сигнал из одного конца сети к другому, при этом каждая рабочая станция проверяет адрес послания, и, если он совпадает с адресом рабочей станции, она его принимает. Если же адрес не совпадает, сигнал уходит по линии дальше. Если одна из подключённых машин не работает, это не сказывается на работе сети в целом, однако если соединения любой из подключенных машин м нарушается из-за повреждения контакта в разъёме или обрыва кабеля, неисправности терминатора, то весь сегмент сети (участок кабеля между двумя терминаторами) теряет целостность, что приводит к нарушению функционирования всей сети. |
ТОПОЛОГИЯ «КОЛЬЦО»
Эта топология представляет собой последовательное соединение компьютеров, когда последний соединён с первым. Сигнал проходит по кольцу от компьютера к компьютеру в одном направлении. Каждый компьютер работает как повторитель, усиливая сигнал и передавая его дальше. Поскольку сигнал проходит через каждый компьютер, сбой одного из них приводит к нарушению работы всей сети.
|
ТОПОЛОГИЯ «ЗВЕЗДА» Топология «Звезда» - схема соединения, при которой каждый компьютер подсоединяется к сети при помощи отдельного соединительного кабеля. Один конец кабеля соединяется с гнездом сетевого адаптера, другой подсоединяется к центральному устройству, называемому концентратором (hub). |
|
Устанавливать сеть топологии «Звезда» легко и недорого. Число узлов, которые можно подключить к концентратору, определяется возможным количеством портов самого концентратора, однако имеются ограничения по числу узлов (максимум 1024). Рабочая группа, созданная по данной схеме может функционировать независимо или может быть связана с другими рабочими группами. |
Физическая структуризация сети. Простейшее из коммуникационных устройств - повторитель - используется для физического соединения различных сегментов кабеля локальной сети с целью увеличения общей длины сети. Повторитель передает сигналы, приходящие из одного сегмента сети, в другие ее сегменты. Повторитель, который имеет несколько портов и соединяет несколько физических сегментов, часто называют концентратором, или хабом. Концентраторы характерны практически для всех базовых технологий локальных сетей - Ethernet, ArcNet, Token Ring, FDDI Ethernet, Gigabit Ethernet, 100VG-AnyLAN. В работе концентраторов любых технологий много общего - они повторяют сигналы, пришедшие с одного из своих портов, на других своих портах. Физическая структуризация сети с помощью концентраторов полезна не только для увеличения расстояния между узлами сети, но и для повышения ее надежности. Например, если какой-либо компьютер сети Ethernet с физической общей шиной из-за сбоя начинает непрерывно передавать данные по общему кабелю, то вся сеть выходит из строя и для решения проблемы только один выход - вручную отсоединить сетевой адаптер этого компьютера от кабеля. В сети Ethernet, построенной с использованием концентратора, эта проблема может быть решена автоматически - концентратор отключает свой порт, если обнаруживает, что присоединенный к нему узел слишком долго монопольно занимает сеть.
Логическая структуризация сети. Несмотря на появление новых дополнительных возможностей, основной функцией концентраторов остается передача пакетов по общей разделяемой среде. Коллективное использование многими компьютерами общей кабельной системы в режиме разделения времени приводит к существенному снижению производительности сети при интенсивном трафике. Общая среда перестает справляться с потоком передаваемых кадров и в сети возникает очередь компьютеров, ожидающих доступа. Это явление характерно для всех технологий, использующих разделяемые среды передачи данных, независимо от используемых алгоритмов доступа (хотя наиболее страдают от перегрузок трафика сети Ethernet с методом случайного доступа к среде). Поэтому сети, построенные на основе концентраторов, не могут расширяться в требуемых пределах - при определенном количестве компьютеров в сети или при появлении новых приложений всегда происходит насыщение передающей среды, и задержки в ее работе становятся недопустимыми. Эта проблема может быть решена путем логической структуризации сети с помощью мостов, коммутаторов и маршрутизаторов.
Локальные сети предназначены для сбора передачи, обработки информации в пределах отдела, офиса и фирмы, часто специализация на выполнение определенной функций. Связь локальной сети с глобальной сети может выполняться через хост компьютера.
Специалисты по локальным сетям, перед которыми встали задачи объединения нескольких локальных сетей, расположенных в разных, географически удаленных друг от друга пунктах были вынуждены начать освоение чуждого для них мира глобальных сетей и телекоммуникаций. Тесная интеграция удаленных локальных сетей не позволяет рассматривать глобальных сетей в виде «черного ящика», представляющего собой только инструмент транспортировки сообщений на больше расстояния, поэтому все, что связано с глобальными связями и удаленным доступом, стало предметом повседневного интереса многих специалистов по локальным сетям. Т.о. в мире локальных и глобальных сетей явно наметилось движение навстречу друг другу, которое уже сегодня привело к значительному взаимопроникновению технологий локальных и глобальных сетей. В результате службы для режима onlineстановится обычными в глобальных сетях. Процесс переноса служб и технологий из глобальных сетей в локальные приобрели такой массовый характер, что появился даже специальный термин intranet-технологии, обозначающий применение служб внешних сетей во внутренних - локальных. Локальные сети перенимают у глобальных сетей и транспортные технологии. В локальных сетях в последнее время уделяется такое же большое внимание методом обеспечение защиты информации от несанкционированного доступа, как и в глобальных сетях. Такое внимание обусловлено тем, что локальные сети перестали быть изолированными, чаще всего они имеют выход « в большой мир» через глобальные связи. Наиболее ярким предоставлением нового поколения технологий является технология ATM, которая может, служит основой не только локальных и глобальных компьютерных сетей, но и телефонных сетей, а также широковещательных видеосетей, объединяя все существующие типы трафика в одной транспортной сети.
Производительность. Существует несколько основных характеристик производительности сети:
Время реакции сети является интегральной характеристикой производительно сти сети и определяется как интервал времени между воз никновением запроса к какой-либо сетевой службе и получением на него ответа.
Пропускная способность отражает объем данных, переданных сетью или ее час тью в единицу времени. Она измеряется либо в битах в секунду, либо в пакетах в секунду. Пропускная способность может быть мгновенной, максимальной и средней.
Средняя пропускная способность вычисляется путем деления общего объема переданных данных на время их передачи, причем выбирается достаточно длитель ный промежуток времени — час, день или неделя.
Мгновенная пропускная способность отличается от средней тем, что для ус реднения выбирается очень маленький промежуток времени — например, 10 мс, или 1 с.
Максимальная пропускная способность — это наибольшая мгновенная пропускная способность, зафиксированная в течение периода наблюдения.
Иногда полезно оперировать с общей пропускной способностью сети, которая определяется как среднее количество информации, переданной между всеми узлами сети в единицу времени. Этот показатель характеризует качество сети в целом, не дифференцируя его по отдельным сегментам или устройствам.
Задержка передачи определяется как задержка между моментом поступления пакета на вход какого-либо сетевого устройства или части сети и моментом появле ния его на выходе этого устройства. Обычно качество сети характеризуют величинами максимальной задержки передачи и вариа цией задержки.
Одной из первоначальных целей создания распределенных систем, к которым относятся и вычислительные сети, являлось достижение большей надежности по сравнению с отдельными вычислительными машинами.
Еще одной проблемой, которую нужно учитывать при объединении трех и более компьютеров, является проблема их адресации. К адресу узла сети и схеме его назначения можно предъявить несколько требований:
Наибольшее распространение получили три схемы адресации узлов:
В современных сетях для адресации узлов применяются, как правило, одновременно все три приведенные схемы. Пользователи адресуют компьютеры символьными именами, которые автоматически заменяются в сообщениях, передаваемых по сети, на числовые номера. С помощью этих числовых номеров сообщения передаются из одной сети в другую, а после доставки сообщения в сеть назначения вместо числового номера используется аппаратный адрес компьютера.
Проблема установления соответствия между адресами различных типов, которой занимается служба разрешения имен, может решаться как полностью централизованными, так и распределенными средствами. В случае централизованного подхода в сети выделяется один компьютер, в котором хранится таблица соответствия друг другу имен различных типов. Все остальные компьютеры обращаются к серверу имен, чтобы по символьному имени найти числовой номер компьютера, с которым необходимо обменяться данными.
Организация взаимодействия между устройствами в сети является сложной задачей. Как известно, для решения сложных задач используется универсальный прием – декомпозиция, т.е. разбиение одной сложной задачи на несколько более простых задач-модулей. Процедура декомпозиция включает в себя четкое определение функций каждого модуля, решающего отдельную задачу, и интерфейсов между ними. В результате достигается логическое упрощение задачи, а кроме того, появляется возможность модификации отдельных модулей без изменения остальной части системы.
При декомпозиции часто используют многоуровневый подход. Заключается в следующем: все множество модулей разбивают на уровни. Уровни образуют иерархию, т.е. имеются вышележащие и нижележащие уровни. Множество модулей, составляющих каждый уровень, сформировано таким образом, что для выполнения своих задач они обращаются с запросами только к модулям непосредственно примыкающего нижележащего уровня. Такая иерархическая декомпозиция задачи предполагает четкое определение функции каждого уровня. Интерфейс определяет набор функций, которые нижележащий уровень представляет вышележащему. В результате иерархической декомпозиции достигается относительная независимость уровней, а значит, и возможность их легкой замены.
Средства сетевого взаимодействия, конечно, тоже могут быть представлены в виде иерархически организованного множества модулей. При этом модели нижнего уровня могут, например, решать все вопросы, связанные с надежной передачей электрических сигналов между двумя соседними узлами.
Многоуровневый подход к описанию и реализации функций системы применяется не только в отношении сетевых средств. Такая модель функционирования используется, например, в локальных файловых системах, когда поступивший запрос на доступ к файлу последовательно обрабатывается несколькими программными уровнями. Запрос вначале анализируется верхним уровнем, на котором осуществляется последовательный разбор составного символьного имени файла и определение уникального идентификатора файла. Затем на более низком уровне осуществляется проверка прав доступа к этому файлу, а далее, после расчета координат области файла, содержащей требуемые данные, выполняется физический обмен с внешним устройством с помощью драйвера диска.
Процедура взаимодействия двух узлов может быть описана в виде набора привил взаимодействия каждой пары соответствующих уровней обеих участвующих сторон. Формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах, называются ПРОТОКОЛОМ.
Модули, реализующие протоколы соседних уровней и находящиеся в одном узле, также взаимодействуют друг с другом в соответствии с четко определенными правилами и с помощью стандартизованных форматов сообщений. Эти правила принято называть ИНТЕРФЕЙСОМ. Интерфейс определяет набор сервисов, предоставляемый данным уровнем соседнему уровню. В сущности, протокол и интерфейс выражают одно и то же понятие, но традиционно в сетях за ними закрепили разные области действия: протоколы определяют правила взаимодействия модулей одного уровня в разных узлах, а интерфейсы – модулей соседних уровней в одном узле.
Средства каждого уровня должны отрабатывать, во-первых, свой собственный протокол, а во-вторых, интерфейсы с соседними уровнями.
Иерархически организованный набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети, называется стеком коммуникационных протоколов.
Программный модуль, реализующий некоторый протокол, часто для краткости также называют « протоколом». При этом соотношение между протоколом – формально определенной процедурой и протоколом – программным модулем, реализующим эту процедуру, аналогично соотношению между алгоритмом решения некоторой задачи и программой, решающей эту задачу. Протокол может иметь несколько программных реализаций. Именно поэтому при сравнении протоколов следует учитывать не только логику их работы, но и качество программных решений. Боле того, на эффективность взаимодействия устройств в сети влияет качество рационального распределены функции между протоколами разных уровней и насколько хорошо определены интерфейсы между ними. Протоколы реализуются не только компьютерами, но и другими сетевыми устройствами- концентраторами, мостами, коммутаторами, маршрутизаторами.
Модель OSI определяет различные уровни взаимодействия систем, дает им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень. Модель OSI была разработана на основании большого опыта, полученного при создании компьютерных сетей, в основном глобальных, в 70-е годы.
В модели OSI средства взаимодействия делятся на семь уровней: прикладной, представительный, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический. Каждый уровень имеет дело с одним определенным аспектом взаимодействия сетевых устройств.
Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, реализуемые операционной системой, системными утилитами, системными аппаратными средствами. Модель не включает средства взаимодействия приложений конечных пользователей. Свои собственные протоколы взаимодействия приложений реализуют, обращаясь к системным средствам.
После формирования сообщения прикладной уровень направляет его вниз по стеку представительному уровню. Протокол представительно уровня на основании информации, полученной из заголовка прикладного уровня, выполняет требуемые действия и добавляет к сообщению собственную служебную информацию – заголовок представительного уровня машины-адресата. Полученное в результате сообщения передается вниз сеансовому уровню, который в свою очередь добавляет свой заголовок. Наконец, сообщение достигает нижнего, физического уровня, который собственно и передает его по линиям связи машине-адресату. К этому моменту сообщение «обрастает» заголовками всех уровней.
Когда сообщение по сети поступает на машину-адресат, оно принимается ее физическим уровнем и последовательно перемещается вверх с уровня на уровень. Каждый уровень анализирует и обрабатывает заголовок своего уровня, выполняя соответствующие данному уровню функции, а затем удаляет этот заголовок и передает сообщение вышележащему уровню.
В модели OSI различаются два основных типа протоколов. В протоколах с установлением соединения перед обменом данными отправитель и получатель должны сначала установить соединение и, возможно, выбрать некоторые параметры протокола, которые они будут использовать при обмене данными. После завершения диалога они должны разорвать это сообщение.
Вторая группа протоколов – протоколы без предварительного установления соединения. Такие протоколы называются также дейтаграммными протоколами. Отправитель просто передает сообщение, когда оно готово. Опускание письма в почтовый ящик – это пример связи без предварительного установления соединения. При взаимодействии компьютеров используются протоколы обоих типов.
Физический уровень имеет дело с передачей битов по физическим каналам связи, таким, например, как коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель или цифровой территориальный канал. К этому уровню имеют отношение характеристики физических сред передачи данных, такие как полоса пропускания, помехозащищенность, волновое сопротивление и другие. На этом же уровне определяются характеристики электрических сигналов, передающих дискетную информацию. Кроме этого, здесь стандартизуются типы разъемом и назначение каждого контакта. Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключенных в сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом.
На физическом уровне просто пересылаются биты. При этом не учитывается, что в некоторых сетях, в которых линии связи используются попеременно несколькими парами взаимодействующих компьютеров, физическая среда передачи может быть занята. Поэтому одной из задач канального уровня является проверка доступности среды передачи. Другой задачей канального уровня является реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок. Для этого на канальном уровне бытии группируются в наборе, называемые кадрами. Канальный уровень обеспечивает корректность передачи каждого кадра, помещая специальную последовательность бит в начало и конец каждого кадра, для его выделения, а также вычисляет контрольную сумму, обрабатывая все байты кадра определенным способом и добавляя контрольную сумму к кадру. Когда кадр приходит по сети, получатель снова вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с контрольной суммой из кадра. Если они совпадают, кадр считается правильным и принимается. Если же контрольные суммы не совпадают, то фиксируется ошибка. Канальный уровень может не только обнаруживать ошибки, но и исправлять их за счет повторной передачи поврежденных кадров. Необходимо отметить, что функция исправления ошибок не является обязательной для канального уровня, поэтому в некоторых протоколах этого уровня она отсутствует.
В протоколах канального уровня, используемых в локальных сетях, заложена определенная структура связей между компьютерами и способы их адресации. Хотя канальный уровень и обеспечивает доставку кадра между любыми двумя узлами локальной сети, он это делает только в сети с совершенно определенной топологией связей, именно той топологией, для которой он был разработан.
В локальных сетях протоколы канального уровня используются компьютерами, мостами, коммутаторами и маршрутизаторами. В компьютерах функции канального уровня реализуются совместными усилиями сетевых адаптеров и их драйверов.
В целом канальный уровень представляет собой весьма мощный и законченный набор функций о пересылке сообщений между узлами сети. В некоторых случаях протоколы канального уровня оказываются самодостаточными транспортными средствами и могут допускать работу поверх них непосредственно протоколов прикладного уровня или приложений, без привлечения средств сетевого и транспортного уровней.
Сетевой уровень служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, причем эти сети могут использовать совершенно различные принципы передачи сообщений между конечными узлами и обладать произвольной структурой связей. Функции сетевого уровня достаточно разнообразны. Начнем их рассмотрение на примере объединения локальных сетей. Протоколы канального уровня локальных сетей обеспечивают доставку данных между любыми узлами только в сети с соответствующей типовой топологией, например топологией иерархической звезды. Это очень жесткое ограничение, которое не позволяет строить сети с развитой структурой, например, сети, объединяющие несколько сетей предприятия в единую сеть, или высоконадежные сети, в которых существуют избыточные связи между узлами. Можно было бы усложнять протоколы канального уровня для поддержания петлевидных избыточных связей, но принцип разделения обязанностей между уровнями приводит к другому решению. Чтобы с одной стороны сохранить простоту процедур передачи данных для типовых топологий, а с другой допустить использование произвольных топологий, вводится дополнительный сетевой уровень. На сетевом уровне сам термин сеть наделяют специфическим значением. В данном случае под сетью понимается совокупность компьютеров, соединенных между собой в соответствии с одной из стандартных типовых топологий и использующих для передачи данных один из протоколов канального уровня, определенный для этой топологии. Внутри сети доставка данных обеспечивается соответствующим канальным уровнем, а вот доставкой данных между сетями занимается сетевой уровень, который и поддерживает возможность правильного выбора маршрута передачи сообщения даже в том случае, когда структура связей между составляющими сетями имеет характер, отличный от принятого в протоколах канального уровня. Сети соединяются между собой специальными устройствами, называемыми маршрутизаторами. Маршрутизатор - это устройство, которое собирает информацию о топологии межсетевых соединений и на ее основании пересылает пакеты сетевого уровня в сеть назначения. Чтобы передать сообщение от отправителя, находящегося в одной сети, получателю, находящемуся в другой сети, нужно совершить некоторое количество транзитных передач между сетями, илихопов , каждый раз выбирая подходящий маршрут. Таким образом, маршрут представляет собой последовательность маршрутизаторов, через которые проходит пакет. Проблема выбора наилучшего пути называется маршрутизацией, и ее решение является одной из главных задач сетевого уровня. Эта проблема осложняется тем, что самый короткий путь не всегда самый лучший. Часто критерием при выборе маршрута является время передачи данных по этому маршруту; оно зависит от пропускной способности каналов связи и интенсивности трафика, которая может изменяться с течением времени. Некоторые алгоритмы маршрутизации пытаются приспособиться к изменению нагрузки, в то время как другие принимают решения на основе средних показателей за длительное время. Выбор маршрута может осуществляться и по другим критериям, например надежности передачи.
На сетевом уровне определяются два вида протоколов. Первый вид - сетевые протоколы) - реализуют продвижение пакетов через сеть. Именно эти протоколы обычно имеют в виду, когда говорят о протоколах сетевого уровня. Однако часто к сетевому уровню относят и другой вид протоколов, называемых протоколами обмена маршрутной информацией или просто протоколами маршрутизации. С помощью этих протоколов маршрутизаторы собирают информацию о топологии межсетевых соединений. Протоколы сетевого уровня реализуются программными модулями операционной системы, а также программными и аппаратными средствами маршрутизаторов.
Транспортный уровень обеспечивает приложениям или верхним уровням стека - прикладному и сеансовому - передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется. Модель OSI определяет пять классов сервиса, предоставляемых транспортным уровнем. Эти виды сервиса отличаются качеством предоставляемых услуг: срочностью, возможностью восстановления прерванной связи, наличием средств мультиплексирования нескольких соединений между различными прикладными протоколами через общий транспортный протокол, а главное - способностью к обнаружению и исправлению ошибок передачи, таких как искажение, потеря и дублирование пакетов.
Выбор класса сервиса транспортного уровня определяется, с одной стороны, тем, в какой степени задача обеспечения надежности решается самими приложениями и протоколами более высоких, чем транспортный, уровней, а с другой стороны, этот выбор зависит от того, насколько надежной является система транспортировки данных в сети, обеспечиваемая уровнями, расположенными ниже транспортного - сетевым, канальным и физическим. Так, например, если качество каналов передачи связи очень высокое и вероятность возникновения ошибок, не обнаруженных протоколами более низких уровней, невелика, то разумно воспользоваться одним из облегченных сервисов транспортного уровня, не обремененных многочисленными проверками, квитированием и другими приемами повышения надежности. Если же транспортные средства нижних уровней изначально очень ненадежны, то целесообразно обратиться к наиболее развитому сервису транспортного уровня, который работает, используя максимум средств для обнаружения и устранения ошибок, - с помощью предварительного установления логического соединения, контроля доставки сообщений по контрольным суммам и циклической нумерации пакетов, установления тайм-аутов доставки и т. п.
Протоколы нижних четырех уровней обобщенно называют сетевым транспортом или транспортной подсистемой, так как они полностью решают задачу транспортировки сообщений с заданным уровнем качества в составных сетях с произвольной топологией и различными технологиями. Остальные три верхних уровня решают задачи предоставления прикладных сервисов на основании имеющейся транспортной подсистемы.
Сеансовый уровень обеспечивает управление диалогом: фиксирует, какая из сторон является активной в настоящий момент, предоставляет средства синхронизации. Последние позволяют вставлять контрольные точки в длинные передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к последней контрольной точке, а не начинать все с начала. На практике немногие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется в виде отдельных протоколов, хотя функции этого уровня часто объединяют с функциями прикладного уровня и реализуют в одном протоколе.
Представительный уровень имеет дело с формой представления передаваемой по сети информации, не меняя при этом ее содержания. За счет уровня представления информация, передаваемая прикладным уровнем одной системы, всегда понятна прикладному уровню другой системы. С помощью средств данного уровня протоколы прикладных уровней могут преодолеть синтаксические различия в представлении данных или же различия в кодах символов, например кодов ASCII и EBCDIC. На этом уровне может выполняться шифрование и дешифрование данных, благодаря которому секретность обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных служб. Примером такого протокола является протокол Secure Socket Layer (SSL), который обеспечивает секретный обмен сообщениями для протоколов прикладного уровня стека TCP/IP.
Прикладной уровень - это в действительности просто набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые Web-страницы, а также организуют свою совместную работу, например, с помощью протокола электронной почты. Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением. Существует очень большое разнообразие служб прикладного уровня. Приведем в качестве примера хотя бы несколько наиболее распространенных реализации файловых служб: NCP в операционной системе Novell NetWare, SMB в Microsoft Windows NT, NFS, FTP и TFTP, входящие в стек TCP/IP.
Локальная сеть (локальная вычислительная сеть, ЛВС) – это комплекс оборудования и программного обеспечения, обеспечивающий передачу, хранение и обработку информации.
Назначение локальной сети - осуществление совместного доступа к данным, программам и оборудованию. У коллектива людей, работающего над одним проектом появляется возможность работать с одними и теми же данными и программами не по-очереди, а одновременно. Локальная сеть предоставляет возможность совместного использования оборудования. Оптимальный вариант - создание локальной сети с одним принтером на каждый отдел или несколько отделов. Файловый сервер сети позволяет обеспечить и совместный доступ к программам и данным. У локальной сети есть также и административная функция. Контролировать ход работ над проектами в сети проще, чем иметь дело с множеством автономных компьютеров.
Появился коаксиальный кабель в 1971году, использовалось в качестве среды передачи данных коаксиальный кабель. Кабель состоит из центрального проводника, одножильного или многожильного и внешней экранирующей оплетки, являющейся вторым проводником.
Коаксиальный кабель может иметь сплошную и плетеную жилу. Различие отражается в его маскировке. В сетях технологиях применяются несколько типов коаксиального кабеля, которые, несмотря на почти одинаковый внешний вид, отличаются друг от друга своими свойствами. Сети на основе коаксиального кабеля используют шинную топологию, образуемую компьютерами, которые присоединяются к сегменту кабеля по все его длине по сравнению с другими типами кабеля, коаксиальный кабель сравнительно мало эффективен для передачи данных по сети.
Кабель из витой пары является на сегодняшний день стандартом для ЛВС по сравнению с коаксиальным кабелем он проще в прокладке, подходит для большого количества различных областей и обеспечивает намного лучшую производительность однако вероятно, самым большим преимуществом витой пары является то, что она уже используется бесчисленным количеством телефонных систем по всему миру. Каждая витая пара имеет свою расцветку:1пара-синий(белый с синий полоской);2пара –оранжевый(белый с оранжевой полоской);3пара-зеленый(белый с зеленой полоской);4пара-коричневый(белый с коричневой полосой)
в настоящее время сфера применения оптоволоконного кабеля в основном ограничена высокоскоростными сетями магистралями, применение оптоволоконного кабеля дает проектировщикам сети свободу, какая никогда не может быть достигнута при помощи медного кабеля. В силу того, что оптоволокно позволяет сегментации иметь длину много большую, чем 100 метров у сегментов ИТР отпадает необходимость в использовании телекоммуникационных монтажных шкафов с коммутаторами или концентратами, распределенных по всей сети. Оптоволоконный кабель состоит из сердечника сделанного из стекла или полимера, оболочки, окружающей сердечник, затем следует слой пластиковой прокладки и волокла из кевиара для придания прочности существует два типа оптоволоконного кабеля: одноподовый и многоподовый. Основное отличие между сердечниками и оболочками.
Прокладка сетевого кабеля, может быть, простой и может быть технически-трудной совместимой. Прокладка кабеля - часть процесса создания сети и требуют много времени для людей, которые не специализированны в этой работе. Прокладка кабеля делится на несколько этапов:
Между каждой компьютерной сети и кабельной сети должен быть соответствующий интерфейс. Наиболее распространенный тип интерфейса – плата адаптера, которая присоединяется к шине расширенного компьютера. В больших случаев сетевой адаптер – это отдельный модуль, который можно вставлять и вынимать модели – является разновидным сетевого интерфейса.
Функции:
Повторители - это устройство предназначенный для соединения сетевых кабелей на физическом уровне OSI. При передачи сигнала по кабелю, он постепенно затухает, слабеет, пока не станет …. Данное свойство характерно для всех типов кабелей. Повторитель не может прочитать содержимое пакетов. Оно просто усиливает электрический сигнал и передает его дальше. Повторители не могут выполнять фильтрацию данных. Два сегмента соединенных повторителем образуют единую область коллизии.
Концентраторы – это устройство которое выполняет функции связующую звена для кабеля в сети с топологией «звезда». Концентратор отвечает за распространения трафика предшедшего на любой из портов через все остальные порты. В зависимости от сети различают технологии в концентраторе для распределения между портами. Внешне концентратор представляет собой – коробку стоящая отдельно от компьютера.
Устройство также используется для объединения сегментов кабеля. В отличии от концентраторов, мосты всегда функционируются на канальном уровне и осуществляют отбор передаваемых через них пакеты. Мост имеет два или более портов, принимая все пакеты. Для каждого пакета мост считывает адрес получателя и передает пакет в нужный сегмент, если пакет послан системе в систему локального сегмента мост его отображает. Мост производит фильтрацию пакетов. Также как концентратор и повторитель мост не вносит изменения в пакет в результате не учитываются протоколы работ на сетевом и выше лежащим уровне, при использовании и устройстве моста, мост уменьшает избыточность трафика, т.к. не пропускает не нужные пакеты.
Маршрутизатор и коммутатор являются базовым для построения сетевых комплексов и форматирования инфоструктуры самой большой сети - интернет. Способы соединений сетей и сетевых сегментов при помощи маршрутизаторов и коммутаторов обеспечивают почти не штабируемость сети. Маршрутизатор соединяет 2 локальные сети на сетевом уровне. По сравнению с мостами маршрутизатор могут «разумно» выбирать более эффективный путь к месту назначения. Из того что маршрутизатор функционален на сетевом уровне они способны интегрировать разнородные сети. Пакеты, попавшие к маршрутизаторам отделяют от заголовка канального уровня, и передается вверх по стеку после обработки маршрутизаторов, задает новый заголовок канального уровня
Ethernet –это протокол канального уровня, используемый большинство современных локальных сетей. Протокол Ethernet обеспечивает унифицированный интерфейс к сетевой среде передачи. Спецификация Ethernet определяет протокол как совокупность из трех компонентов: 1. Набор правил физического уровня.2.форматирование кадров задающий порядок к назначению бита передаваемого в пакете Ethernet.
С точки зрения готового оборудования Ethernet, реализация ввиде: лан сетевых адаптеров, драйверов сетевых адаптеров, концентраторы, коммутаторы.
Fast Ethernet появился в 95 году. Функционировался со скоростью 800 мбайт, этот протокол использовался тот же формат кадра и тот же механизм управления доступа к среде.
Практические задания к экзамену