--PAGE_BREAK--Сетевые устройства и средства коммуникаций.
В качестве средств коммуникации наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель и оптоволоконные линии. При выборе типа кабеля учитывают следующие показатели:
· Стоимость монтажа и обслуживания;
· Скорость передачи информации;
· Ограничения на величину расстояния передачи информации (без дополнительных усилителей–повторителей (репитеров));
· Безопасность передачи данных.
Главная проблема заключается в одновременном обеспечении этих показателей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально возможным расстоянием передачи данных, при котором еще обеспечивается требуемый уровень защиты данных. Легкая наращиваемость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость и безопасность передачи данных.
Витая пара.
Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двухжильное проводное соединение часто называемое «витой парой» (англ. twistedpair). Она позволяет передавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с, легко наращивается, однако является помехонезащищенной. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимуществами являются низкая цена и беспроблемная установка. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля.
Коаксиальный кабель.
Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащищен и применяется для связи на большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с. Коаксиальный кабель используется для основной и широкополосной передачи информации.
Широкополосный коаксиальный кабель.
Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко наращивается, но цена его высокая. Скорость передачи информации равна 500 Мбит/с. При передачи информации в базисной полосе частот на расстояние более 1,5 км требуется усилитель, или так называемый репитер (англ. repeater– повторитель). Поэтому суммарное расстояние при передаче информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с топологией типа «шина» или «дерево» коаксиальный кабель должен иметь на конце согласующий резистор (терминатор).
Е
thernet
-кабель.
Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet(англ. thick) или желтый кабель (англ. yellowcable). Он использует 15–контактное стандартное включение. Вследствие помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Средняя скорость передачи данных 10 Мбит/с. Максимально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м., а общее расстояние сети Ethernet– около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, использует в конце лишь один нагрузочный резистор.
С
heapern
е
t
–кабель.
Более дешевым, чем Ethernet–кабель является соединение Cheapernet-кабель (RG–58) или, как его часто называют, тонкий (англ. thin) Ethernet. Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в 10 Мбит/с. При соединении сегментов Cheapernet–кабеля также требуются повторители. Вычислительные сети с Cheapernet–кабелем имеют небольшую стоимость и минимальные затраты при наращивании. Соединения сетевых плат производится с помощью широко используемых малогабаритных байонетных разъемов (СР–50). Дополнительное экранирование не требуется. Кабель присоединяется к ПК с помощью тройниковых соединителей (T–connectors). Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей может составлять максимум 300 м, а минимум – 0,5 м, общее расстояние для сети на Cheapernet–кабеля – около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernetрасположен на сетевой плате как для гальванической развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего сигнала
Оптоволоконные линии.
Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также стекловолоконным кабелем. Скорость распространения информации по ним достигает 100 Мбит/с, а на экспериментальных образцах оборудования – 200 Мбит/с. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей. Они обладают противоподслушивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптоволоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники объединяются в JIBC с помощью звездообразного соединения.
Показатели трех наиболее типичных средств коммуникаций для передачи данных приведены в таблице №
Таблица
продолжение
--PAGE_BREAK--Основные показатели средств коммуникации.
Показатели
Средства коммуникаций для передачи данных
Двух жильная кабель–витая пара
Коаксиальный кабель
Оптоволоконный кабель
Цена
Невысокая
Относительно высокая
Высокая
Наращивание
Очень простое
Проблематично
Простое
Защита от прослушивания
Незначительная
Хорошая
Высокая
Проблемы с заземлением
Нет
Возможны
Нет
Восприимчивость к помехам
Существует
Существует
Отсутствует
Существует ряд принципов построения ЛВС на основе выше рассмотренных компонентов. Такие принципы еще называют топологиями.
Сетевые технические средства.
Базовые компоненты и технологии, связанные с архитектурой локальных или территориально-распределенных сетей, могут включать в себя:
Аппаратное обеспечение
· Кабели
· Серверы
· Сетевые интерфейсные платы (NIC, Network Interface Card)
· Концентраторы
· Коммутаторы
· Маршрутизаторы (территориально-распределенные сети)
· Серверы удаленного доступа (территориально-распределенные сети)
· Модемы (территориально-распределенные сети)
Структурированные кабельные решения
Structured Wiring System (структурированная кабельная система)
План построения кабельной системы, основанный на модульных подсистемах, а также специфицирующий согласованные правила прокладки кабеля и материалы.
В старых ЛС применяется шинная архитектура — все входящие в сеть ПК подключаются к одному длинному коаксиальному кабелю. Такая организация ограничивает возможности сотрудников фирмы по перемещению в рамках сети. В структурированной кабельной схеме применяется звездообразная конфигурация — отдельный сегмент недорогого кабеля соединяет компьютер каждого пользователя с центральным концентратором (или коммутатором, если в сети передаются большие объемы данных). В этом случае перемещение сотрудника или добавление нового пользователя выполняется гораздо проще и обходится дешевле. На новом рабочем месте сотрудника уже имеется кабельная проводка, и можно переместить пользователя в другой сетевой сегмент, просто подключив конец кабеля к другому порту концентратора или коммутатора.
Кабели
Данные по кабелю передаются в виде пакетов, пересылающихся с одного сетевого устройства на другое. Существует несколько типов кабелей, каждый из которых имеет свои преимущества.
Витая пара
Кабель типа «витая пара» (TP, Twisted Pair) бывает двух видов: экранированная витая пара (STP, Shielded Twisted Pair) и неэкранированная витая пара (UTP, Unshielded Twisted Pair). Оба типа кабеля состоят из пары скрученных медных проводов. Кабель типа «неэкранированная витая пара» стал наиболее популярным благодаря своей низкой стоимости, гибкости и простоте инсталляции. Единственным недостатком такого кабеля является уязвимость к электрическим помехам и «шумам» в линии. Кабели «витая пара» бывают разной категории (3, 4 или 5). Чем выше номер категории, тем большую скорость передачи поддерживает кабель.
Тонкий и толстый коаксиальный кабель
Это типы кабеля аналогичны стандартному телевизионному кабелю. Поскольку с такими кабелями труднее работать, в новых инсталляциях практически всегда применяется витая пара или оптоволоконный кабель.
Оптоволоконный кабель
Оптоволоконный кабель поддерживает скорость передачи данных (в виде пакетов) 10, 100 или 1000 Мбит/с. Данные передаются с помощью световых импульсов, проходящих по оптическому волокну. Хотя этот кабель гораздо дороже и сложнее в инсталляции, чем UTP, он часто применяется в центральных магистральных сетях, поскольку обеспечивает полную защиту от электрических помех и позволяет передавать информацию на очень большие расстояния. Кроме того, благодаря совершенствованию оптоволоконной технологии данный кабель становится все более приемлемым по цене.
Какой кабель выбрать?
В таблице показано, какой кабель необходимо использовать для различных технологий ЛС (10-Мбит/с Ethernet, 100-Мбит/с Fast Ethernet или 1000 Мбит/с Gigabit Ethernet). В общем случае во всех новых инсталляциях для соединения настольных ПК и создания сети для рабочей группы применяется кабель UTP категории 5.
Серверы
Сервер в сети клиент/сервер представляет собой ПК с жестким диском большой емкости, на котором можно хранить приложения и файлы, доступные для других ПК в сети. Сервер может также управлять доступом к периферийным устройствам (таким как принтеры) и используется для выполнения сетевой операционной системы (NOS, Network Operating System).
Сетевые интерфейсные платы
Сетевые интерфейсные платы (NIC, Network Interface Card) устанавливаются на настольных и портативных ПК. Они служат для взаимодействия с другими устройствами в локальной сети. Существует целый спектр сетевых плат для различных ПК, имеющих определенные требования требованиям к производительности. Характеризуются по скорости передачи данных и способах подключения к сети.
Если рассматривать просто способ приема и передачи данных на подключенных к сети ПК, то современные сетевые платы (сетевые адаптеры) играют активную роль в повышении производительности, назначении приоритетов для ответственного трафика (передаваемой/принимаемой информации) и мониторинге трафика в сети. Кроме того, они поддерживают такие функции, как удаленная активизация с центральной рабочей станции или удаленное изменение конфигурации, что значительно экономит время и силы администраторов постоянно растущих сетей
Концентраторы
В структурированной кабельной конфигурации все входящие в сеть ПК взаимодействуют с концентратором (или коммутатором).
Соединенные с концентратором ПК образуют один сегмент локальной сети. Такая схема упрощает подключение к сети большого числа пользователей, даже если они часто перемещаются. В основном функция концентратора состоит в объединении пользователей в один сетевой сегмент. Концентраторы бывают разных видов и размеров и обеспечивают соединение разного числа пользователей — от нескольких сотрудников в небольшой фирме до сотен ПК в сети, охватывающей комплекс зданий. Функции данных устройств также различны: от простых концентраторов проводных линий до крупных устройств, выполняющих функции центрального узла сети, поддерживающих функции управления и целый ряд стандартов (Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, FDDI и т.д.). Существуют также концентраторы, играющие важную роль в системе защиты сети.
Концентратор начального уровня (базовый концентратор) — это простое, автономное устройство, которое может стать для многих организаций хорошей «отправной точкой».
Наращиваемые (стековые) концентраторы позволяют постепенно увеличивать размер сети. Такие концентраторы соединяются друг с другом гибкими кабелями расширения, ставятся один на другой и функционируют как один концентратор. Благодаря низкой стоимости в расчете на порт наращиваемые концентраторы стали особенно популярны.
Как работает концентратор?
При применении концентратора все пользователи делят между собой полосу пропускания сети. Пакет, принимаемый по одному из портов концентратора, рассылается во все другие порты, которые анализируют этот пакет (предназначен он для них или нет). При небольшом числе пользователей такая система превосходно работает. Между тем в случае увеличения числа пользователей начинает сказываться конкуренция за полосу пропускания, что замедляет трафик в локальной сети.
Традиционные концентраторыподдерживают только один сетевой сегмент, предоставляя всем подключаемым к ним пользователям одну и ту же полосу пропускания. Концентраторы с коммутацией портов или сегментируемые концентраторы (такие как концентраторы семейства SuperStack II PS Hub) позволяют свести данную проблему к минимуму, выделив пользователям любой из четырех внутренних сегментов концентратора (каждый из этих сегментов имеет полосу пропускания 10 Мбит/с). Подобная схема дает возможность гибко распределять полосу пропускания между пользователями и балансировать нагрузку сети.
Двухскоростные концентраторы(dual-speed) можно с выгодой использовать для создания современных сетей с совместно используемыми сетевыми сегментами. Они поддерживают существующие каналы Ethernet 10 Мбит/с и новые сети Fast Ethernet 10 Мбит/с, автоматически опознавая скорость соединения, что позволяет не настраивать конфигурацию вручную. Это упрощает модернизацию соединений — переход от сети Ethernet к Fast Ethernet, когда необходима поддержка новых приложений, интенсивно использующих полосу пропускания сети, или сегментов с большим числом пользователей.
Кроме того, концентраторы служат центральной точкой для подключения кабелей, изменения конфигурации, поиска неисправностей и централизованного управления, упрощая выполнение всех этих операций.
Коммутаторы
Switch (коммутатор)
1. Многопортовое устройство, обеспечивающее высокоскоростную коммутацию пакетов между портами.
2. В сети с коммутацией пакетов — устройство, направляющее пакеты, обычно на один из узлов магистральной сети. Такое устройство называется также коммутатором данных (data PABX).
Коммутатор предоставляет каждому устройству (серверу, ПК или концентратору), подключенному к одному из его портов, всю полосу пропускания сети. Это повышает производительность и уменьшает время отклика сети за счет сокращения числа пользователей на сегмент. Как и двухскоростные концентраторы, новейшие коммутаторы часто конструируются для поддержки 10 или 100 Мбит/с, в зависимости от максимальной скорости подключаемого устройства. Если они оснащаются средствами автоматического опознавания скорости передачи, то могут сами настраиваться на оптимальную скорость — изменять конфигурацию вручную не требуется.
Как работает коммутатор?
В отличие от концентраторов, осуществляющих широковещательную рассылку всех пакетов, принимаемых по любому из портов, коммутаторы передают пакеты только целевому устройству (адресату), так как знают MAC-адрес (Media Access Control) каждого подключенного устройства (аналогично тому, как почтальон по почтовому адресу определяет, куда нужно доставить письмо). В результате уменьшается трафик и повышается общая пропускная способность, а эти два фактора являются критическими с учетом растущих требований к полосе пропускания сети современных сложных бизнес приложений.
Коммутация завоевывает популярность, как простой, недорогой метод повышения доступной полосы пропускания сети. Современные коммутаторы нередко поддерживают такие средства, как назначение приоритетов трафика (что особенно важно при передаче в сети речи или видео), функции управления сетью и управление многоадресной рассылкой.
Маршрутизаторы
Маршрутизаторы могут выполнять следующие простые функции:
· Подключение локальных сетей (LAN) к территориально-распределенным сетям (WAN).
· Соединение нескольких локальных сетей.
Маршрутизаторы зависят от используемого протокола (например, TCP/IP, IPX, AppleTalk) и, в отличие от мостов и коммутаторов, функционирующих на втором уровне, работают на третьем или седьмом уровне модели OSI. Производительность маршрутизатора в плане объема передаваемых данных в секунду обычно пропорциональна его стоимости. Поскольку маршрутизатор работает на основе протокола, он может принимать решение о наилучшем маршруте доставки данных, руководствуясь такими факторами, как стоимость, скорость доставки и т.д. Кроме того, маршрутизаторы позволяют эффективно управлять трафиком широковещательной рассылки, обеспечивая передачу данных только в нужные порты.
Коммутаторы уровня 3
Эти коммутаторы называются так потому, что они работают на третьем уровне семиуровневой модели. Как и маршрутизаторы, они зависят от применяемого протокола, однако функционируют значительно быстрее и стоят дешевле. Обычно коммутаторы уровня 3 проектируются для взаимодействия нескольких локальных сетей и не поддерживают соединений территориально-распределенных сетей.
Серверы удаленного доступа
Если вам нужно обеспечить доступ к сети удаленных пользователей, устанавливающих коммутируемое соединение из дома или во время поездки, можно инсталлировать сервер удаленного доступа. Это устройство позволяет нескольким пользователям подключаться к сети по телефонной линии (набирая один телефонный номер) и обращаться к сетевым ресурсам, как и при работе в офисе. Кроме того, такие серверы могут предусматривать защиту от несанкционированного доступа пользователей.
Маршрутизаторы перемещают данные, выявляя оптимальный маршрут от отправителя к получателю. Здесь локальная сеть ЛС 1 осуществляет передачу через ЛС 3 в ЛС 5, однако в случае отказа соединения между ЛС 1 и ЛС 3, данные могут направляться через ЛС 4.
Модемы
Модемы позволяют пользователям ПК обмениваться информацией и подключаться к Internet по обычным телефонным линиям. Название «модем» обусловлена от функцией устройства и означает «модулятор/демодулятор». Модем модулирует цифровые сигналы, поступающие от ПК, в аналоговые сигналы, передаваемые по телефонной сети общего пользования, а другой модем демодулирует эти сигналы на приемном конце, снова преобразуя их в цифровую форму.
В отличие от маршрутизаторов, обеспечивающих общий внешний доступ пользователей, модем поддерживает в каждый момент только одно соединение. При этом предусматривается такая же оплата, как за телефон, включая стоимость услуг междугородной связи. Инсталляция модемов на центральном сетевом сервере может обеспечить их совместное использование. Для ПК применяются встроенные и внешние модемы, а для портативных компьютеров обычно используются модемы формата PC Card. Самые быстрые современные модемы поддерживают скорость 96 Кбит/с.
Протоколы локальных сетей
Под протоколами локальных сетей подразумевается набор протоколов первого и второго уровней эталонной модели, определяющих архитектуру локальной сети, в том числе ее топологию, передающую среду, технические средства и протоколы. Основополагающими для локальных сетей являются стандарты серии IEEE. С помощью этих стандартов были определены: основная терминология, архитектура и протоколы двух нижних уровней Эталонной модели взаимодействия открытых систем. Структура стандартов IEEEпредставлена на рисунке.
Структура стандарта IEEE
Стандарт IEEE802.1 является общим документом, который определяет архитектуру и прикладные процессы системного управления сетью, методы объединения сетей на подуровне управления доступом к передающей среде. В соответствии с данным стандартом канальный уровень разбит на два подуровня: УЛК — управления логическим каналом и УДС — управления доступом к физической среде.
Стандарт IEEE802.2 определяет протоколы управления логическим каналом, в том числе специфицирует интерфейсы с сетевым уровнем и подуровнем управления доступом к передающей среде. Каждый из остальных стандартов, начиная с IEEE802.3, определяет метод доступа и специфику физического уровня для конкретного типа локальной компьютерной сети. Так, стандарт IEEE802.3 описывает характеристики и процедуры множественного доступа с контролем передачи и обнаружением столкновений. Стандарт IEEE802.4 определяет протокол маркерного доступа к моноканалу. Процедуры и характеристики маркерного метода доступа к кольцевой сети определяется стандартом IEEE802.5. Для локальных сетей, охватывающих площадь радиусом до 25 км и использующих технические средства кабельного телевидения, разработан стандарт IEEE802.6. Этот стандарт предусматривает передачу данных, речи, изображений и позволяет создавать так называемые городские локальные сети. В настоящее время продолжаются работы по стандартизации локальных компьютерных сетей. Так, в подкомитете IEEE802.11 разрабатывается стандарт на радиосети для мобильных компьютеров, а в комитете IEEE802.12 рассматривается стандарт на высокоскоростные компьютерные сети “lOOVG-AnyLAN.
В 1985 году серия стандартов IEEE802 была принята Международной организацией стандартов за основу международных стандартов физического и канального уровней ISO/DIS8802/2.2 — ISO/DIS8802/5. Кроме того, эти стандарты были дополнены стандартом ISO/DIS 8802/7 на сети с тактируемым методом доступа к кольцу, разработанным на основе протоколов сети CambridgeRing.
Транспортные протоколы
Транспортные протоколы предназначены для обеспечения надежной связи в процессе обмена информацией между абонентами компьютерной сети. Как известно, качество передачи информации во многом определяется используемой линией связи. Например, коммутируемые телефонные каналы сетей общего пользования характеризуются относительно высоким уровнем помех. При использовании подобных каналов в компьютерных сетях необходимо принимать дополнительные меры по повышению надежности передачи данных. В свою очередь, оптоволоконные линии связи характеризуются низким уровнем помех. В данном случае достаточно использовать минимальный набор транспортных услуг и простейший протокол обмена информацией. Особое значение транспортные протоколы приобретают в компьютерных сетях, передающая среда которых характеризуется относительно высоким уровнем ошибок и низкой надежностью передачи данных.
Одним из первых протоколов транспортного уровня является протокол АННР (ARPAHost-to-HostProtocol), разработанный для сети ARPA. Основное внимание в протоколе АННР уделялось управлению потоком данных, адресации пользователей, а также взаимодействию с программами, реализующими протоколы верхних уровней. Развитие сети ARPA в направлении использования сетей передачи данных общего пользования привело к появлению нового, более надежного протокола, известного в настоящее время под названием «протокол управления передачей» или TCP(сокращение от TransmissionControlProtocol). Протокол TCPоказался достаточно удачным и был положен в основу стандартного международного протокола транспортного уровня. Соответственно, МККТТ определил рекомендацию Х.224 для данного транспортного протокола, а также рекомендацию Х.214 для транспортной службы.
С целью выбора оптимального набора транспортных услуг стандартным протоколом определено три типа (А, В, С) сетевых соединений и пять классов (О, 1, 2, 3, 4) транспортного протокола. В зависимости от характеристик конкретной сети передачи данных определяется тип сетевого соединения, которому она удовлетворяет. Затем, с учетом требуемого уровня качества передачи, выбирается необходимый класс транспортного протокола.
Межсетевые протоколы
Согласование компьютерных сетей между собой осуществляется в основном на сетевом и транспортном уровнях. В настоящее время используются два основных подхода к формированию межсетевого взаимодействия:
· объединение сетей в рамках сети Internetв соответствии с межсетевым протоколом IP;
· объединение сетей коммутации пакетов (Х.25) в соответствии с Рекомендацией МККТТХ.75.
Основное различие этих подходов заключается в следующем: протокол IPотносится к протоколам без установления логического соединения (дейтаграммным), а Рекомендация Х.75 предполагает организацию виртуального соединения (канала).
Становление корпоративных компьютерных сетей тесно связано с сетью Internet, в рамках которой были реализованы основные принципы и протоколы межсетевых соединений. С сетью Internetсвязано появление новой группы протоколов — так называемых межсетевых протоколов, или IP-протоколов (сокращение от InternetProtokol). Территориально располагаясь на сетевом уровне Эталонной модели, межсетевой протокол согласовывает транспортную и сетевую службы различных компьютерных сетей.
По мере развития различных компьютерных сетей стала очевидной потребность в их объединении. В связи с этим, начиная с 1973г., агентство ARPAначало осуществлять программу InternettingProject. Следовало определить, как связать сети между собой с учетом того, что каждая из них использует различные протоколы передачи информации. ДляэтойцелибылпредложенпротоколTCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol). Собственно протокол TCP/IPсостоит из двух протоколов: TCPи IP. Протокол TCPявляется стандартным транспортным протоколом и предоставляет сервис для надежной передачи информации между клиентами сети. Протокол IPобеспечивает сервис доставки пакетов между узлами сети Internetотвечает за адресацию сетевых узлов. В процессе своего функционирования протокол IPпостоянно взаимодействует с протоколом межсетевых управляющих сообщений (1СМР — сокращение от InternetControlMessageProtokol), образуя с ним так называемый межсетевой модуль (IP-модуль).
Протоколы TCPи! Р располагаются в середине Эталонной модели взаимодействия открытых систем и тесно связаны с протоколами других уровней. В связи с этим термин “TCP/IP” обычно охватывает все, что связано с протоколами TCPи IP. Сюда входит целое семейство протоколов, прикладные программы и даже сама сеть. На рис. 4.3 приведены основные протоколы этого семейства и их соотношение с Эталонной моделью взаимодействия открытых систем.
Уровни Эталонной Протоколы TCP/IPмодели
Уровни и межсетевые протоколы компьютерных сетей
Протокол UDP(UserDatagramProtokol) — протокол пользовательских дейтаграмм является одним из двух основных протоколов, расположенных непосредственно над протоколом IP. Он предоставляет прикладным процессам ограниченный набор транспортных услуг, обеспечивая ненадежную доставку дейтаграмм. Протокол UDP использует такие сетевые приложения, как NFS(NetworkFileSystem— сетевая файловая система) и SNMP(SimpleNetworkManagementProtokol— простой протокол управления сетью).
В отличие от UDP, протокол TCPобеспечивает гарантированную доставку с установлением соединений в виде потоков байт.
Протокол Telnetявляется протоколом эмуляции терминала и позволяет рассматривать все удаленные терминалы как стандартные «сетевые виртуальные терминалы». Протокол FTP(FileTransferProtocol— протокол передачи файлов) позволяет пользователю просмотреть каталог удаленного компьютера, скопировать один или нескольких файлов.
Протокол SMTP(SimpleMailTransferProtokol— простой протокол передачи почты) поддерживает передачу электронной почты между произвольными узлами сети Internet.
Протокол ARP(AddressResolutionProtokol— протокол разрешения адресов), осуществляет преобразование (отображение) IP-адресов в Ethernetадреса. Обратное преобразование осуществляется с помощью протокола RARP(ReverseAddressResolutionProtokol— обратный протокол разрешения адресов).
Последовательность протоколов, непосредственно участвующих в передаче информации, называется стеком протоколов или протокольным стеком. Так, например, при передаче файлов через сеть Ethernetпротокольный стек содержит протоколы: FTP/TCP/IP/IEEE802.4.
В корпоративной сети важную роль играют механизмы преобразования физических адресов конкретной сети в межсетевые (Internet) адреса и обратно. В рамках каждой отдельной сети рабочие станции взаимодействуют между собой на канальном уровне, используя для этого свою систему адресации. Так, физический адрес в сети Ethernetзадается шестибайтовым числовым значением, каждый байт записывается в шестнадца-теричной системе и отделяется двоеточием, например: 07:01: АО:47:54: С4.
Для обеспечения условия «открытости» систем межсетевые адреса, называемые IP-адресами, являются логическими и не зависят от аппаратуры или конфигурации сети. IP-адрес состоит из четырех десятичных цифр (каждый по величине не больше 255), отделенных друг от друга точками, например10.17.219.210 Крайнее слева число обозначает базовую сеть, последующие числа указывают на более мелкие участки внутри этой сети — до адреса конкретного компьютера. Для облегчения запоминания адресов широко используется их именное обозначение, называемое доменным. Преобразование домена в цифровой адрес осуществляется автоматически при маршрутизации сообщения. Доменные имена обладают постоянной структурой, опираясь на которую можно понять, к чему они относятся. Система доменных имен (DNS), описывающая компьютеры и организации, в которых они установлены, устроена зеркально по отношению к цифровой IP-адресации. Если в IP-адресе наиболее общая информация указана слева, то в доменных именах она находится справа. IP-пакет помещается в физический кадр той сети, по которой он в настоящий момент передается. IP-пакет содержит межсетевой адрес узла-получателя, сетевой кадр данных, в свою очередь должен, содержать физический адрес узла-получателя. Особую актуальность приобретает механизм преобразования (отображения) адресов для широковещательных сетей, таких как Ethernet, TokenRingи им подобные. Эта процедура реализуется с помощью протокола ARP. Перед началом передачи IP-пакета узел должен определить, какой физический адрес в сети соответствует адресу получателя, заданному в IP-пакете. Для этого узел посылает широковещательный пакет ARP, содержащий IP-адрес получателя. После этого он ожидает ответ от узла с данным IP-адресом. Получатель посылает информационный кадр с указанием своего физического адреса. С целью сокращения времени передачи пакетов и уменьшения числа широковещательных запросов, каждый узел содержит кэш-память, в которой хранится таблица разрешения адресов. С помощью этой таблицы задается соответствие между физическими и IP-адресами. Сначала физический адрес ищется в таблице разрешения адресов. Если узел находит соответствующий физический адрес для IP-пакета, то он использует его для обращения к получателю. В противном случае узел запускает процедуру ARP, по завершении которой осуществляется соответствующая коррекция таблицы разрешения адресов.
Протоколы прикладного уровня
Три верхних уровня Эталонной модели взаимодействия открытых систем — сеансовый, представительный и прикладной уровень определяют протоколы, ориентированные на приложения. Протоколы верхних уровней устанавливают стандартные для компьютерной сети процедуры выполнения прикладных функций.
Так, протокол передачи, доступа и управления файлом (File, Transfer, AccessandManagement—FTAM
)и соответствующая ему прикладная служба определяется стандартом ISO8571 Международной организации стандартов. Стандартизация обеспечивает взаимодействие пользователей
файловых систем в процессе передачи, доступа или управления хранящейся информацией таким образом, как если бы файлы хранились в самих этих системах. В качестве пользователя файловых систем выступает прикладной процесс, называемый процесс-клиент. Процесс, с помощью которого организуется доступ к удаленному накопителю файлов (файл-серверу), получил название процесс файл-сервер. В качестве поставщика средств, с помощью которых процесс-клиент получает доступ к удаленному накопителю файлов, выступает специальный элемент прикладной службы передачи, доступа и управления файлом.
С целью предоставления возможности подключения различных терминалов к компьютерной сети была разработана концепция виртуального терминала.Виртуальный терминал представляет собой некоторый гипотетический терминал, обобщающий в себе характерные свойства заданного класса устройств (терминалов). Виртуальный терминал реализуется с помощью специального элемента прикладной службы, определенного в документе ISO/DIS9040.2 Международной организации стандартов. При этом оконечная сторона (пользователь сети) преобразовывает информацию своего терминала в формат виртуального терминала для передачи в компьютерную сеть. Правила преобразования задаются с помощью протокола виртуального терминала (VirtualTerminalProtocol—VTP
),изложенного в документе ISO/DIS 9041.2. Целью этого стандарта является определение алгоритмов взаимодействия протокольных модулей для обеспечения базисного класса службы виртуального терминала. Стандарт определяет следующие основные функции протокола виртуального терминала: установление и завершение ассоциации виртуального терминала, согласование, управление диалогом, передача данных, управление доставкой, обработка ошибок. Кроме того, стандарт специфицирует: наборы процедур для ориентированной на соединение передачи данных и управляющей информации, синхронный и асинхронный режимы работы, средства согласования процедур и параметров службы, а также форматы и правила формирования блоков данных.
Особое место среди служб прикладного уровня занимаетсистема обработки сообщений (MassageHandlingSystems—MHS
),предназначенная для обеспечения надежной передачи информации между абонентами компьютерной сети. Особенностью этой системы является асинхрон-ность, то есть передача информации с промежуточным накоплением. В этом смысле функционирование системы обработки сообщений напоминает работу почтовой службы. Поэтому такую систему называют также службой электронной почты. Модель и элементы службы электронной почты определены рекомендациями серии Х.400 МККТТ, которая и принята Международной организацией стандартов за основу системы обработки сообщений. Рекомендация Х.400 определяет правила взаимодействия абонента (пользователя) с системой при подготовке и редактировании, а также приеме сообщений. Следующая рекомендация серии — Х.401; она определяет услуги базовых служб, обеспечивающих передачу сообщений и поддержку работы системы обработки сообщений. Рекомендация Х.408 описывает правила преобразования кодов и форматов, а Х.409 определяет синтаксис и систему обозначений передаваемых данных. Самой объемной рекомендацией этой серии является рекомендация Х.410, которая содержит описание общих методов системы обработки сообщений. Рекомендация Х.411 содержит описание протоколов служб передачи сообщений.
Пользователь может являться отправителем или получателем сообщений. Прежде чем послать сообщение, пользователь оформляет его, придавая соответствующий вид и используя нужный синтаксис. (Для этого в большинстве современных компьютерных сетей имеются почтовые программы). Сообщение, сформированное с помощью специальной прикладной программы процесса, называемойагентом пользователя, пересылается подключенному к немуагенту передачи сообщений, при этом используются стандартные примитивы службы обработки сообщений. Агент передачи сообщений представляет собойвиртуальный почтовый сервер. Используя стандартные протоколы обмена, агенты передачи сообщений обеспечивают передачу информации между агентами пользователя. Основная структура передаваемых сообщений состоит из так называемого конверта и содержимого сообщения.Конверт содержит необходимую для передачи адресную и управляющую информацию.Содержимое сообщения фактически является той информацией, которую отправитель хочет передать получателю.
Совокупность всех агентов пользователя и агентов передачи сообщений представляет собой систему обработки сообщений. В свою очередь, система обработки сообщений совместно с пользователями образует среду обработки сообщений. Функционирование системы обработки сообщений поддерживается службой передачи сообщений. Различают пять категорий услуг, предоставляемых службой передачи сообщений. Прежде всего, это базовая служба передачи сообщений, предоставляющая услуги по индикации и управлению передачей сообщений. Следующая категория услуг определяет услуги подачи и доставки, предоставляя пользователю возможность выбора категории доставки и ряд сервисных услуг. Категория услуг преобразования предоставляет возможность преобразования или запрета преобразования для конкретных сообщений. Услуги запросов позволяют агенту пользователя запрашивать информацию, относящуюся к управлению работой системы передачи сообщений. Категория услуг статусов и информирования позволяет переназначать получателя, а также изменять продолжительность отсрочки доставки сообщений. Это позволяет передавать и обрабатывать информацию в наиболее удобное время как для компьютерной сети, так и ее абонентов, существенно снижая стоимость передачи сообщений.
Рассмотренные выше протоколы прикладного уровня являются базовыми и позволяют организовать взаимодействие компьютерной сети практически с любыми пользовательскими системами.
продолжение
--PAGE_BREAK--Технология клиент-сервер.
Характер взаимодействия компьютеров в локальной сети принято связывать с их функциональным назначением. Как и в случае прямого соединения, в рамках локальных сетей используется понятие клиент и сервер.Технология клиент-сервер— это особый способ взаимодействия компьютеров в локальной сети, при котором один из компьютеров(сервер) предоставляет свои ресурсы другому компьютеру(клиенту). В соответствии с этим различают одноранговые сети и серверные сети.
Приодноранговой архитектуре в сети отсутствуют выделенные серверы, каждая рабочая станция может выполнять функции клиента и сервера. В этом случае рабочая станция выделяет часть своих ресурсов в общее пользование всем рабочим станциям сети. Как правило, одноранговые сети создаются на базе одинаковых по мощности компьютеров. Одноранговые сети являются достаточно простыми в наладке и эксплуатации. В том случае, когда сеть состоит из небольшого числа компьютеров и ее основной функцией является обмен информацией между рабочими станциями, одноранговая архитектура является наиболее приемлемым решением. Подобная сеть может быть достаточно быстро и просто реализована средствами такой популярной операционной системы как Windows95.
Наличие распределенных данных и возможность изменения своих серверных ресурсов каждой рабочей станцией усложняет защиту информации от несанкционированного доступа, что является одним из недостатков одноранговых сетей. Понимая это, разработчики начинают уделять особое внимание вопросам защиты информации в одноранговых сетях.
Другим недостатком одноранговых сетей является их более низкая производительность. Это объясняется тем, что сетевые ресурсы сосредоточены на рабочих станциях, которым приходится одновременно выполнять функции клиентов и серверов.
В серверных сетяхосуществляется четкое разделение функций между компьютерами: одни их них постоянно являются клиентами, а другие — серверами. Учитывая многообразие услуг, предоставляемых компьютерными сетями, существует несколько типов серверов, а именно: сетевой сервер, файловый сервер, сервер печати, почтовый сервер и др.
Сетевой серверпредставляет собой специализированный компьютер, ориентированный на выполнение основного объема вычислительных работ и функций по управлению компьютерной сетью. Этот сервер содержит ядро сетевой операционной системы, под управлением которой осуществляется работа всей локальной сети. Сетевой сервер обладает достаточно высоким быстродействием и большим объемом памяти. При подобной сетевой организации функции рабочих станций сводятся к вводу-выводу информации и обмену ею с сетевым сервером.
Терминфайловый сервер относится к компьютеру, основной функцией которого является хранение, управление и передача файлов данных. Он не обрабатывает и не изменяет сохраняемые и передаваемые им файлы. Сервер может «не знать», является ли файл текстовым документом, графическим изображением или электронной таблицей. В общем случае на файловом сервере может даже отсутствовать клавиатура и монитор. Все изменения в файлах данных осуществляются с клиентских рабочих станций. Для этого клиенты считывают файлы данных с файлового сервера, осуществляют необходимые изменения данных и возвращают их обратно на файловый сервер. Подобная организация наиболее эффективна при работе большого количества пользователей с общей базой данных. В рамках больших сетей может одновременно использоваться несколько файловых серверов.
Сервер печати(принт-сервер)представляет собой печатающее устройство, которое с помощью сетевого адаптера подключается к передающей среде. Подобное сетевое печатающее устройство является самостоятельным и работает независимо от других сетевых устройств. Сервер печати обслуживает заявки на печать от всех серверов и рабочих станций. В качестве серверов печати используются специальные высокопроизводительные принтеры.
При высокой интенсивности обмена данными с глобальными сетями в рамках локальных сетей выделяютсяпочтовые серверы,с помощью которых обрабатываются сообщения электронной почты. Для эффективного взаимодействия с сетью Internetмогут использоватьсяWeb-серверы.
Сетевые технологии
Ethernet
Ethernet — самая популярная технология построения локальных сетей. Основанная на стандарте IEEE 802.3, Ethernet передает данные со скоростью 10 Мбит/с. В сети Ethernet устройства проверяют наличие сигнала в сетевом канале («прослушивают» его). Если канал не использует никакое другое устройство, то устройство Ethernet передает данные. Каждая рабочая станция в этом сегменте локальной сети анализирует данные и определяет, предназначены ли они ей. Такая схема наиболее действенна при небольшом числе пользователей или незначительном количестве передаваемых в сегменте сообщений. При увеличении числа пользователей сеть будет работать не столь эффективно. В этом случае оптимальное решение состоит в увеличении числа сегментов для обслуживания групп с меньшим числом пользователей. Между тем в последнее время наблюдается тенденция предоставлять каждой настольной системе выделенные линии 10 Мбит/с. Эта тенденция определяется доступностью недорогих коммутаторов Ethernet. Передаваемые в сети Ethernet пакеты могут иметь переменную длину.
Fast Ethernet
В сети Fast Ethernet применяется та же базовая технология, что и в Ethernet — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). Обе технологии основаны на стандарте IEEE 802.3. В результате для создания сетей обоих типов можно использовать (в большинстве случаев) один и тот же тип кабеля, одинаковые сетевые устройства и приложения. Сети Fast Ethernet позволяют передавать данные со скоростью 100 Мбит/с, то есть в десять раз быстрее Ethernet. При усложнении приложений и увеличении числа обращающихся к сети пользователей такая повышенная пропускная способность может помочь избавиться от «узких мест», вызывающих увеличение времени отклика сети.
Преимущества сетевых решений 10/100 Мбит/с
Недавно появилось новое решение, обеспечивающее одновременно широкую совместимость решений 10-Мбит/с Ethernet и 100-Мбит/с Fast Ethernet. «Двухскоростная» технология 10/100-Мбит/с Ethernet/Fast Ethernet позволяет таким устройствам, как сетевые платы, концентраторы и коммутаторы, работать с любой из этих скоростей (в зависимости от того, к какому устройству они подключены). При подсоединении ПК с сетевой платой 10/100-Мбит/с Ethernet/Fast Ethernet к порту концентратора 10 Мбит/с он будет работать со скоростью 10 Мбит/с. Если же подключить его к 10/100-Мбит/с порту концентратора (такого как 3Com SuperStack II Dual Speed Hub 500), то он автоматически опознает новую скорость и поддерживает 100 Мбит/с. Это дает возможность постепенно, в нужном темпе переходить на более высокую производительность. Кроме того, такой вариант позволяет упростить оборудование сетевых клиентов и серверов для поддержки нового поколения приложений, интенсивно использующих полосу пропускания и сетевые службы.
Gigabit Ethernet
Сети Gigabit Ethernet совместимы с сетевой инфраструктурой Ethernet и Fast Ethernet, но функционируют со скоростью 1000 Мбит/с — в 10 раз быстрее Fast Ethernet. Gigabit Ethernet — мощное решение, позволяющее устранить «узкие места» основной сети (куда подключаются сетевые сегменты, и где находятся серверы). «Узкие места» возникают из-за появления требовательных к полосе пропускания приложений, все большего увеличения непредсказуемых потоков трафика интрасетей и приложений мультимедиа. Gigabit Ethernet предоставляет способ плавного перевода рабочих групп Ethernet и Fast Ethernet на новую технологию. Такой переход оказывает минимальное влияние на их деятельность и позволяет достичь более высокой производительности.
ATM
ATM (Asynchronous Transfer Mode) или режим асинхронной передачи — это технология коммутации, в которой для пересылки данных применяются ячейки фиксированной длины. Функционируя с высокими скоростями, сети ATM поддерживают интегрированную передачу речи, видео и данных в одном канале, выполняя роль и локальных и территориально-распределенных сетей. Поскольку их работа отличается от разновидностей Internet и требует специальной инфраструктуры, такие сети в основном применяются в качестве магистральных сетей (backbone), соединяющих и объединяющих сетевые сегменты.
Технологии с кольцевой архитектурой
Технологии Token Ring и FDDI используются для создания эстафетных сетей с маркерным доступом. Они образуют непрерывное кольцо, в котором в одном направлении циркулирует специальная последовательность битов, называемая маркером (token). Маркер передается по кольцу, минуя каждую рабочую станцию в сети. Рабочая станция, располагающая информацией, которую необходимо передать, может добавить к маркеру кадр данных. В противном случае (при отсутствии данных) она просто передает маркер следующей станции. Сети Token Ring функционируют со скоростью 4 или 16 Мбит/с и применяются главным образом в среде IBM.
FDDI (Fiber Distributed Data Interface) также представляет собой кольцевую технологию, но она разработана для оптоволоконного кабеля и используется в магистральных сетях. Данный протокол аналогичен Token Ring и предусматривает передачу маркера по кольцу от одной рабочей станции к другой. В отличие от Token Ring, сети FDDI обычно состоят из двух колец, маркеры которых циркулируют в противоположных направлениях. Это делается для обеспечения бесперебойной работы сети (как правило на оптоволоконном кабеле) — ее защиты от отказов в одном из колец. Сети FDDI поддерживают скорость 100 Мбит/с и передачу данных на большие расстояния. Максимальная длина окружности сети FDDI составляет 100 км, а расстояние между рабочими станциями — 2 км.
Обе кольцевые технологии находят применение в новейших сетевых инсталляциях как альтернатива ATM и различных разновидностей Ethernet.
продолжение
--PAGE_BREAK--Топологии вычислительных сетей.
Топология типа «звезда».
Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи данных, например, в электронной почте сети RelCom. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети.
Рисунок
Структура топологии ЛВС в виде «звезды».
Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает.
Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии.
При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.
Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая по сравнению с достигаемой в других топологиях.
Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от мощности центрального файлового сервера. Он может быть узким местом вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети.
Центральный узел управления – файловый сервер реализует оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра.
Кольцевая топология.
При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо.
Рисунок
Структура кольцевой топологии ЛВС.
Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географическое расположение рабочих станций далеко от формы кольца (например, в линию).
Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посылает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Пересылка сообщений является очень эффективной, так как большинство сообщений можно отправлять «в дорогу» по кабельной системе одно за другим. Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.
Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко.
Подключение новой рабочей станции требует кратко срочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями.
Специальной формой кольцевой топологии является логическая кольцевая сеть. Физически она монтируется как соединение звездных топологий. Отдельные звезды включаются с помощью специальных коммутаторов (англ. Hub– концентратор), которые по-русски также иногда называют «хаб». В зависимости от числа рабочих станций и длины кабеля между рабочими станциями применяют активные или пассивные концентраторы. Активные концентраторы дополнительно содержат усилитель для подключения от 4 до 16 рабочих станций. Пассивный концентратор является исключительно разветвительным устройством (максимум на три рабочие станции). Управление отдельной рабочей станцией в логической кольцевой сети происходит так же, как и в обычной кольцевой сети. Каждой рабочей станции присваивается соответствующий ей адрес, по которому передается управление (от старшего к младшему и от самого младшего к самому старшему). Разрыв соединения происходит только для нижерасположенного (ближайшего) узла вычислительной сети, так что лишь в редких случаях может нарушаться работа всей сети.
Рисунок
Структура логической кольцевой цепи ЛВС.
Шинная топология.
При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного дня всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети.
Рисунок
Структура шинной топологии ЛВС.
Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.
В стандартной ситуации для шинной сети Ethernetчасто используют тонкий кабель или Cheapernet–кабель с тройниковым соединителем. Отключение и особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что вызывает нарушение циркулирующего потока информации и зависание системы.
Новые технологии предлагают пассивные штепсельные коробки, через которые можно отключать и/или подключать рабочие станции во время работы вычислительной сети.
Благодаря тому, что рабочие станции можно подключать без прерывания сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко прослушивать информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной среды.
В ЛВС с прямой (не модулируемой) передачей информации всегда может существовать только одна станция, передающая информацию. Для предотвращения коллизий в большинстве случаев применяется временной метод разделения, согласно которому для каждой подключенной рабочей станции в определенные моменты времени предоставляется исключительное право на использование канала передачи данных. Поэтому требования к пропускной способности вычислительной сети при повышенной нагрузке повышаются, например, при вводе новых рабочих станций. Рабочие станции присоединяются к шине посредством устройств ТАР (англ. TerminalAccessPoint– точка подключения терминала). ТАР представляет собой специальный тип подсоединения к коаксиальному кабелю. Зонд игольчатой формы внедряется через наружную оболочку внешнего проводника и слой диэлектрика к внутреннему проводнику и присоединяется к нему.
В ЛВС с модулированной широкополосной передачей информации различные рабочие станции получают, по мере надобности, частоту, на которой эти рабочие станции могут отправлять и получать информацию. Пересылаемые данные модулируются на соответствующих несущих частотах, т.е. между средой передачи информации и рабочими станциями находятся соответственно модемы для модуляции и демодуляции. Техника широкополосных сообщений позволяет одновременно транспортировать в коммуникационной среде довольно большой объем информации. Для дальнейшего развития дискретной транспортировки данных не играет роли, какая первоначальная информация подана в модем (аналоговая или цифровая), так как она все равно в дальнейшем будет преобразована.
Основные характеристики трех наиболее типичных типологий вычислительных сетей приведены в таблице №.
Таблица
Основные характеристики топологий вычислительных сетей.
Характеристики Топологии вычислительных сетей
Звезда
Кольцо
Шина
Стоимость расширения
Незначительная
Средняя
Средняя
Присоединение абонентов
Пассивное
Активное
Пассивное
Защита от отказов
Незначительная
Незначительная
Высокая
Размеры системы
Любые
Любые
Ограниченны
Защищенность от прослушивания
Хорошая
Хорошая
Незначительная
Стоимость подключения
Незначительная
Незначительная
Высокая
Поведение системы при высоких нагрузках
Хорошее
Удовлетворительное
Плохое
Возможность работы в реальном режиме времени
Очень хорошая
Хорошая
Плохая
Разводка кабеля
Хорошая
Удовлетворительная
Хорошая
Обслуживание
Очень хорошее
Среднее
Среднее
продолжение
--PAGE_BREAK--
Древовидная структура ЛВС.
Наряду с известными топологиями вычислительных сетей «кольцо», «звезда» и «шина», на практике применяется и комбинированная, на пример древовидна структура. Она образуется в основном в виде комбинаций вышеназванных топологий вычислительных сетей. Основание дерева вычислительной сети (корень) располагается в точке, в которой собираются коммуникационные линии информации (ветви дерева).
Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде. Для подключения большого числа рабочих станций соответственно адаптерным платам применяют сетевые усилители и/или коммутаторы. Коммутатор, обладающий одновременно и функциями усилителя, называют активным концентратором.
На практике применяют две их разновидности, обеспечивающие подключение соответственно восьми или шестнадцати линий.
Устройство к которому можно присоединить максимум три станции, называют пассивным концентратором. Пассивный концентратор обычно используют как разветвитель. Он не нуждается в усилителе. Предпосылкой для подключения пассивного концентратора является то, что возможное максимальное расстояние до рабочей станции не должно превышать нескольких десятков метров.
Рисунок
Древовидная структура ЛВС.
Типы построения сетей по методам передачи информации.
Локальная сеть
Token
Ring
Этот стандарт разработан фирмой IBM. В качестве передающей среды применяется неэкранированная или экранированная витая пара (англ. UPT или SPT) или оптоволокно. Скорость передачи данных 4 Мбит/с или 16Мбит/с. В качестве метода управления доступом станций к передающей среде используется метод – маркерное кольцо (англ. ТоkenRing). Основные положения этого метода:
· устройства подключаются к сети по топологии кольцо;
· все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные, только получив разрешение на передачу (маркер);
· в любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом.
Типы пакетов.
В IВМ ТоkenRingиспользуются три основных типа пакетов:
· пакет «управление/данные» (англ. Data/Соmmand Frame);
· пакет «маркер» (англ. Token);
· пакет «сброса» (англ. Abort).
Пакет «Управление/Данные».
С помощью такого пакета выполняется передача данных или команд управления работой сети.
Пакет «Маркер».
Станция может начать передачу данных только после получения такого пакета, В одном кольце может быть только один маркер и, соответственно, только одна станция с правом передачи данных.
Пакет «Сброса».
Посылка такого пакета называет прекращение любых передач.
В сети можно подключать компьютеры по топологии звезда или кольцо.
Локальная сеть
ArcNet
.
ArcNet(англ. AttachedResourceComputerNetwork) – простая, недорогая, надежная и достаточно гибкая архитектура локальной сети. Разработана корпорацией Datapointв 1977 году. Впоследствии лицензию на ArcNet приобрела корпорация SMC(англ. StandardMicrosystemsCorporation), которая стала основным разработчиком и производителем оборудования для сетей ArcNet. В качестве передающей среды используются витая пара, коаксиальный кабель (RG–62) с волновым сопротивлением 93 Ом и оптоволоконный кабель. Скорость передачи данных – 2,5 Мбит/с, существует также расширенная версия – ArcNetplus– поддерживает передачу данных со вкоростью 20 Мбит/с. При подключении устройств в ArcNet применяют топологии шина и звезда. Метод управления доступом станций к передающей среде – маркерная шина (англ. TokenBus). Этот метод предусматривает следующие правила:
· Все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные
· только получив разрешение на передачу (маркер);
· В любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом;
· Данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.
Основные принципы работы.
Передача каждого байта в ArcNet выполняется специальной посылкой ISU (англ. InformationSymbolUnit– единица передачи информации), состоящей из трех служебных старт/стоповых битов и восьми битов данных. В начале каждого пакета передается начальный разделитель АВ (англ. AlertBurst), который состоит из шести служебных битов. Начальный разделитель выполняет функции преамбулы пакета.
В ArcNet определены 5 типов пакетов:
1. Пакет
ITT(англ. Information to Transmit) – приглашениекпередаче. Эта посылка передает управление от одного узла сети к другому. Станция, принявшая этот пакет, получает право на передачу данных.
2. Пакет FBE(англ. FreeBufferEnquiries) – запрос о готовности к приему данных. Этим пакетом проверяется готовность узла к приему данных.
3. Пакет данных.С помощью этой посылки производиться передача данных.
4. Пакет АСК (англ. ACKnowledgments) – подтверждение приема. Подтверждение готовности к приему данных или подтверждение приема пакета данных без ошибок, т.е. в ответ на FBE и пакет данных.
5. Пакет NAK (англ.NegativeAcKnowledgments) – неготовность к приему. Неготовность узла к приему данных (ответ на FBE) или принят пакет с ошибкой.
В сети ArcNetможно использовать две топологии: «звезда» и «шина».
продолжение
--PAGE_BREAK--Локальная сеть Ethernet
Спецификацию Ethernetв конце семидесятых годов предложила компания XeroxCorporation. Позднее к этому проекту присоединились компании DigitalEquipmentCorporation(DEC) и IntelCorporation. В 1982 году была опубликована спецификация на Ethernetверсии 2.0. На базе Ethernetинститутом IEEE был разработан стандарт IEEE 802.3. Различия между ними незначительные.
Основные принципы работы.
На логическом уровне в Ethernetприменяется топология шина:
· все устройства, подключенные к сети, равноправны, т.е. любая станция может начать передачу в любой момент времени (если передающая среда свободна);
· данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.
Таблица
Основные характеристики сетей по методам передачи информации.
Характеристики Методы передачи информации Ethernet
Token Ring
ArcNet Топология
Локальная типа «шина»
Кольцевая или типа «звезда»
Наборы сегментов типа «звезда»
Тип кабеля
RG–58
Экранированная или неэкранированная витая пара
RG–62 или RG–59
Импеданс
50 Ом
—
—
Сопротивление терминаторов
50 Ом, ± 2 Ом
100 – 200 Ом UTP, 150 Ом TP
RG–59: 75 Ом
RG–62: 93 Ом
Максимальная длина кабеля в сегменте
185 м
45 – 200 м (в зависимости от используемого кабеля)
В зависимости от используемого кабеля, но в среднем:
W–W: 120 м
A–A: 606 м
P–W илиP–A: 30 м
A–A: 0,3 м[1]
Минимальный промежуток между соседними компьютерами
0,5 м
2,5 м
В зависимости от используемого кабеля
Максимальное количество соединенных сегментов
5
33 устройства MAU
Не поддерживает соединения сегментов
Максимальное количество компьютеров в сегменте
30
Неэкранированная витая пара: 72 рабочих станции на концентратор, при использовании экранированной витой пары – 260 рабочих станций на концентратор
В зависимости от используемого кабеля
Сетевые операционные системы для локальных сетей.
Основное направление развития современных Сетевых Операционных Систем (англ. NetworkOperationSystem– NOS) – перенос вычислительных операций на рабочие станции, создание систем с распределенной обработкой данных. Это в первую очередь связано с ростом вычислительных возможностей персональных компьютеров и все более активным внедрением мощных многозадачных операционных систем: OS/2, WindowsNTи Windows95. Кроме этого внедрение объектно–ориентированных технологий (OLE, ActiveX, ODBCи т.д.) позволяет упростить организацию распределенной обработки данных. В такой ситуации основной задачей NOS становится объединение неравноценных операционных систем рабочих станций и обеспечение транспортного уровня для широкого круга задач: обработка баз данных, передача сообщений, управление распределенными ресурсами сети (англ. directory/nameservice).
В современных NOS применяют три основных подхода к организации управления ресурсами сети.
Первый – это Таблицы Объектов (англ. Bindery). Используется в сетевых операционных системах NetWare28б и NetWare3.XX. Такая таблица находится на каждом файловом сервере сети. Она содержит информацию о пользователях, группах, их правах доступа к ресурсам сети (данным, сервисным услугам, печати через сетевой принтер и т.п.). Такая организация работы удобна, если в сети только один сервер. В этом случае требуется определить и контролировать только одну информационную базу. При расширении сети, добавлении новых серверов объем задач по управлению ресурсами сети резко возрастает. Администратор системы вынужден на каждом сервере сети определять и контролировать работу пользователей. Абоненты сети, в свою очередь, должны точно знать, где расположены те или иные ресурсы сети, а для получения доступа к этим ресурсам – регистрироваться на выбранном сервере. Конечно, для информационных систем, состоящих из большого количества серверов, такая организация работы не подходит.
Второй подход используется в LANServerи WindowsNTServer– Структура Доменов (англ. Domain). Все ресурсы сети и пользователи объединены в группы. Домен можно рассматривать как аналог таблиц объектов (англ. bindery), только здесь такая таблица является общей для нескольких серверов, при этом ресурсы серверов являются общими для всего домена. Поэтому пользователю для того чтобы получить доступ к сети, достаточно подключиться к домену (зарегистрироваться), после этого ему становятся доступны все ресурсы домена, ресурсы всех серверов и устройств, входящих в состав домена. Однако и с использованием этого подхода также возникают проблемы при построении информационной системы с большим количеством пользователей, серверов и, соответственно, доменов, например, сети для предприятия или большой разветвленной организации. Здесь эти проблемы уже связаны с организацией взаимодействия и управления несколькими доменами, хотя по содержанию они такие же, как и в первом случае.
Третий подход – Служба Наименований Директорий или Каталогов (англ. Directory Name Services – DNS) лишенэтихнедостатков. Все ресурсы сети: сетевая печать, хранение данных, пользователи, серверы и т.п. рассматриваются как отдельные ветви или директории информационной системы. Таблицы, определяющие DNS, находятся на каждом сервере. Это, во–первых, повышает надежность и живучесть системы, а во-вторых, упрощает обращение пользователя к ресурсам сети. Зарегистрировавшись на одном сервере, пользователю становятся доступны все ресурсы сети. Управление такой системой также проще, чем при использовании доменов, так как здесь существует одна таблица, определяющая все ресурсы сети, в то время как при доменной организации необходимо определять ресурсы, пользователей, их права доступа для каждого домена отдельно.
В настоящее время наиболее распространенными сетевыми операционными системами являются NetWare3.XXи 4.XX(NovellInc.), WindowsNТ Server3.51 и 4.00 (MicrosoftCorp.) и LANServer(IВМ Соrр.).
Рассмотрим более подробно возможности этих и некоторых других сетевых операционных систем и требования, которые они предъявляют к программному и аппаратному обеспечению устройств сети.
NetWare 3.XX, Novell Inc.
Отличительные черты:
¨ самая эффективная файловая система среди современных NOS;
¨ самый широкий выбор аппаратного обеспечения;
¨ очень эффективная низкоуровневая архитектура.
Основные характеристики и требования к аппаратному обеспечению.
¨ Центральный процессор: 386 и выше.
¨ Минимальный объем жесткого диска: 9 Мбайт.
¨ Объем ОП (Оперативной Памяти) на сервере: 4 Мбайт – 4 Гбайт.
¨ Минимальный объем ОП РС (Рабочей Станции) клиента: 640 Кбайт.
¨ Операционная система: собственная разработка NovellInc.
¨ Протоколы: IPX/SРХ.
¨ Мультипроцессорность: нет.
¨ Количество пользователей: 250.
¨ Максимальный размер файла: 4 Гбайт.
¨ Шифрование данных: нет.
¨ Монитор UPS: есть.
¨ TTS: есть.
¨ Управление распределенными ресурсами сети: таблицы binderyна сервере.
¨ Система отказоустойчивости: дублирование дисков, зеркальное отражение дисков, SFT II,SFT III, поддержка накопителя на магнитной ленте, резервное копирование таблиц binderyи данных.
¨ Компрессирование данных: нет.
¨ Фрагментация блоков (Blocksuballocations): нет.
¨ Файловая система клиентов: DOS, Windows3.XX, Мас (доп.), ОS/2 (доп.), UNIX (доп.), WindowsNT, Windows95/98.
NetWare 4.XX, Novell Inc.
Отличительная черта:
¨ применение специализированной системы управления ресурсами сети (англ. NetWareDirectoryServices– NDS) позволяет строить эффективные информационные системы с количеством пользователей до 1000. В NDS определены все ресурсы, услуги и пользователи сети. Эта информация распределена по всем серверам сети;
¨ очень эффективная низкоуровневая архитектура;
¨ Поддержка аппаратных средств сервера – использование преимуществ процессора Pentium, мультипроцессорной архитектуры, шины PCI, поддержка адаптеров с интерфейсом PCCard(новое название стандарта PCMCIA).
Для управления памятью используется только одна область (pool), поэтому оперативная память, освободившаяся после выполнения каких-либо процессов, становится сразу доступной операционной системе (в отличие от NetWare3.XX), сокращены безвозвратные выделения памяти. Защита памяти сервера – возможность запуска сомнительных модулей в специальной области памяти предотвращает повреждение ими содержимого памяти, принадлежащие другим модулям.
Новая система управления хранением данных (англ. DataStorageManagement) состоит из трех компонент, позволяющих повысить эффективность файловой системы:
1. Фрагментация блоков или разбиение блоков данных на Подблоки (англ. BlockSuballocation). Если размер блока данных на томе 64 Кбайта, а требуется записать файл размером 65 Кбайт, то ранее потребовалось бы выделить 2 блока по 64 Кбайта. При этом 6З Кбайта во втором блоке не могут использоваться для хранения других данных. В NetWare4.XXсистема выделит в такой ситуации один блок размером 64 КБайта и два блока по 512 Байт. Каждый частично используемый блок делится на подблоки по 512 Байт, свободные подблоки доступны системе при записи других файлов.
2. Упаковка Файлов (англ. FileCompression). Долго не используемые данные система автоматически компрессирует, упаковывает, экономя таким образом место на жестких дисках. При обращении к этим данным автоматически выполняется декомпрессия данных.
3. Перемещение Данных (англ. DataMigration). Долго не используемые данные система автоматически копирует на магнитную ленту либо другие носители, экономя таким образом место на жестких дисках.
Встроенная поддержка Протокола Передачи Серии Пакетов (англ. Packet–Burst Migration). Этот протокол позволяет передавать несколько пакетов без ожидания подтверждения о получении каждого пакета. Подтверждение передается после получения последнего пакета из серии.
При передаче через шлюзы и маршрутизаторы обычно выполняется разбиение передаваемых данных на сегменты по 512 Байт, что уменьшает: скорость передачи данных примерно на 20%. Применение в NetWare4.XXпротокола LIP (англ. LargeInternetPacket) позволяет повысить эффективность обмена данными между сетями, так как в этом случае разбиение на сегменты по 512 Байт не требуется.
Все системные сообщения и интерфейс используют специальный модуль. Для перехода к другому языку достаточно поменять этот модуль или добавить новый. Возможно одновременное использование нескольких языков: один пользователь при работе с утилитами использует английский язык, а другой в это же время немецкий.
Утилиты управления поддерживают DOS, Windowsи OS/2-интерфейс.
Основные характеристики и требования к аппаратному обеспечению.
¨ Центральный процессор: 386 и выше.
¨ Минимальный объем жесткого диска: от 12 Мбайт до 60 Мбайт.
¨ Объем ОП на сервере: 8 Мбайт — 4Гбайт.
¨ Минимальный объем ОП РС клиента: 640 Кбайт.
¨ Операционная система: собственная разработка NovellInc.
¨ Протоколы: IPX/SPX.
¨ Мультипроцессорность: поддерживается.
¨ Количество пользователей: 1000.
¨ Максимальный размер файла: 4 Гбайт.
¨ Шифрование данных: уровень С-2.
¨ Монитор UPS: есть.
¨ TTS: есть.
¨ Управление распределенными ресурсами сети: NDS.
¨ Система отказоустойчивости: дублирование дисков, зеркальное отражение дисков, SFT II,SFT III, поддержка накопителя на магнитной ленте, резервное копирование таблиц NDS.
¨ Компрессирование данных: есть.
¨ Фрагментация блоков (англ. Block Suballocation): есть.
¨ Файловаясистемаклиентов: DOS, Windows, Мас v5.XX, ОS/2, UNIX (доп.), Windows NT, Windows 95/98.
LAN Server, IВМ Соrр.
Отличительные черты:
¨ использование доменной организации сети упрощает управление и доступ к ресурсам сети;
¨ обеспечивает полное взаимодействие с иерархическими системами (архитектурой SNA).
Целостная операционная система с широким набором услуг. Работает на базе OS/2, поэтому сервер может быть невыделенным (англ. nondedicated). Обеспечивает взаимодействие с иерархическими системами, поддерживает межсетевое взаимодействие.
Выпускаются две версии LAN Server: Entryи Advanced. Advancedв отличие от Entryподдерживает высокопроизводительную файловую систему (англ. High Performance File System – HPFS). Она включает системы отказоустойчивости (англ. FailTolerances) и секретности (англ. LocalSecurity).
Серверы и пользователи объединяются в домены. Серверы в домене работают как единая логическая система. Все ресурсы домена доступны пользователю после регистрации в домене. В одной кабельной системе могут работать несколько доменов. При использовании на рабочей станции OS/2 ресурсы этих станций доступны пользователям других рабочих станций, но только одному в данное время. Администратор может управлять работой сети только с рабочей станции, на которой установлена операционная система OS/2. LANServerподдерживает удаленную загрузку рабочих станций DOS, OS/2 и Windows(англ. Remote Interface Procedure Load – RIPL).
К недостаткам можно отнести:
¨ сложная процедура установки NOS;
¨ ограниченное количество поддерживаемых драйверов сетевых адаптеров.
Основные характеристики и требования к аппаратному обеспечению.
¨ Центральный процессор: 386 и выше.
¨ Минимальный объем жесткого диска: 4.6 Мбайт для клиента (англ. requestor)/7.2 Мбайт для сервера.
¨ Минимальный объем ОП на сервере: 1.3 Мбайт – 16 Мбайт.
¨ Минимальный объем ОП РС клиента: 4.2 Мбайт для OS/2, 640 КБайт для DOS.
¨ Операционная система: OS/2 2.XX. и выше.
¨ Протоколы: NetBIOS, ТСР/IР.
¨ Мультипроцессорность: поддерживается.
¨ Количество пользователей: 1016.
¨ Максимальный размер файла: 2 Гбайт.
¨ Шифрование данных: нет.
¨ Монитор UPS: есть.
¨ TTS: есть.
¨ Управление распределенными ресурсами сети: домены.
¨ Система отказоустойчивости: дублирование дисков, зеркальное отражение дисков, поддержка накопителя на магнитной ленте, резервное копирование таблиц домена.
¨ Компрессирование данных: нет.
¨ Фрагментация блоков (Blocksuballocation): нет.
¨ Файловая система клиентов: DOS, Windows3.XX, Мас (доп.), OS/2, UNIX, WindowsNT(доп.), Windows95/98.
VINES 5.52, Banyan System Inc.
Отличительные черты:
¨ возможность взаимодействия с любой другой сетевой операционной системой;
¨ использование службы имен StreetTalkпозволяет создавать разветвленные системы и позволяет пользоваться ресурсами сети, не зная, где именно находятся эти ресурсы.
До появления NetWare3.XXVINES преобладала на рынке сетевых операционных систем для распределенных сетей, для сетей масштаба предприятия (англ. enterprisenetwork). Тесно интегрирована с UNIX.
Для организации взаимодействия используется глобальная служба имен – StreetTalk, во многом схожая с NetWareDirectoryServices. Позволяет подключиться пользователю, находящемуся в любом месте сети. StreetTalk– база данных, распределенная по всем серверам сети.
Поддержка Х.29 позволяет удаленной рабочей станции DOS подключиться к локальной сети через сети Х.25 или ISDN.
VINES критична к типу компьютера и жестких дисков. Поэтому при выборе оборудования необходимо убедиться в совместимости аппаратного обеспечения и сетевой операционной системы VINES.
Основные характеристики и требования к аппаратному обеспечению.
¨ Центральный процессор: 386 и выше.
¨ Минимальный объем жесткого диска: 80 Мбайт.
¨ Объем ОП на сервере: 8 Мбайт – 256 Мбайт.
¨ Минимальный объем ОП РС клиента: 640 КБайт.
¨ Операционная система: UNIX.
¨ Протоколы: VINES IP, AFP, NetBIOS, ТСР/IP, IPX/SPX.
¨ Мультипроцессорность: есть – SMP (англ. SymmetricMultiProcessing).
¨ Количество пользователей: неограниченно.
¨ Максимальный размер файла; 2 Гбайт.
¨ Шифрование данных: нет.
¨ Монитор UPS: есть.
¨ TTS: нет.
¨ Управление распределенными ресурсами сети: StreetTalk.
¨ Система отказоустойчивости: резервное копирование таблиц StreetTalkи данных.
¨ Компрессирование данных: есть.
¨ Фрагментация блоков (Blocksuballocation): нет.
¨ Файловая система клиентов: DOS, Windows, Мас (доп.), ОS/2, UNIX(доп.), WindowsNT(доп.).
Windows NT Server 4.0, Microsoft Corp.
Отличительные черты:
¨ простота интерфейса пользователя;
¨ доступность средств разработки прикладных программ и поддержка прогрессивных объектно-ориентированных технологий;
¨ поддержка RISC–процессоров;
¨ поддержка инсталлируемых файловых систем;
¨ взаимодействие с Macintosh.
Всё это привело к тому, что эта операционная система становиться одной из самых популярных сетевых операционных систем.
Интерфейс WindowsNT4.0 аналогичен оконному интерфейсу Windows95, инсталляция может занимать от 1 до 2 часов. Модульное построение системы упрощает внесение изменений и перенос на другие платформы, WindowsNTразрабатывалась с учетом возможности поддержки таких высокопроизводительных RISC–процессоров, как PowerPC, DECAlphaAXPи MIPS, еще одна возможность которая повышает ее переносимость, – возможность поддержки инсталлируемых файловых систем. В настоящее время поддерживаются FAT(англ. FileAllocationTable– таблица размещения файлов, используется в DOS–системах), NTFS(англ. NTFileSystem– файловая система NT, разработана специально для WindowsNT), CDFS(файловая система CD–ROM), файловая система Macintoshи HPFS(англ. HighPerformanceFileSystem– файловая система высокой производительности, используется в OS/2; не поддерживается в WindowsNT4.0 напрямую – активизация поддержки HPFSтребует выполнения специальных процедур). Обеспечивается защищенность подсистем от несанкционированного доступа и благодаря многозадачности с вытеснением от их взаимного влияния (если зависает один процесс, это не влияет на работу остальных). Есть поддержка удаленного доступа к сети (например, через модем или нуль модемный кабель) – RemoteAccessService(англ. RAS), поддерживается удаленная обработка заданий.
WindowsNTпредъявляет более высокие требования к производительности компьютера по сравнению с NetWare.
Основные характеристики и требования к аппаратному обеспечению.
¨ Центральный процессор: 386 и выше, MIPS, R4000, DEC AlphaАХР.
¨ Минимальный объем жесткого диска: 90 Мбайт.
¨ Минимальный объем ОП на сервере: 16 Мбайт.
¨ Минимальный объем ОП РС клиента; 12 Мбайт для WindowsNTWorkstation4.00/512 Кбайт для DOS.
¨ Операционная система: WindowsNT.
¨ Протоколы: NetBEUI, ТСР/IР, IРХ/SРХ через MicrosoftNWLink, АррlеТаlk, АsyncBEUI.
¨ Мультипроцессорность: поддерживается.
¨ Количество пользователей: неограниченно.
¨ Максимальный размер файла: неограничен.
¨ Шифрование данных: уровень С-2.
¨ Монитор UPS: есть.
¨ TTS: есть.
¨ Управление распределенными ресурсами сети: домены.
¨ Система отказоустойчивости: дублирование дисков, зеркальное отражение дисков, RAID 5, поддержка накопителя на магнитной ленте, резервное копирование таблиц домена и данных, внутренняя модель системы клиент/сервер, 32–битовая линейная модель памяти, транзакционная файловая система (NTFS).
¨ Компрессирование данных: только для NTFS, также сжатие данных для службы RAS.
¨ Фрагментация блоков (англ. Block suballocation): толькодляNTFS.
¨ Файловаясистемаклиентов: DOS, Windows 3.XX, Мас, ОS/2, UNIX, Windows NT, Windows 95/98.
продолжение
--PAGE_BREAK--Иерархия протоколов TCP/IP
Протоколы TCP/IPшироко применяются во всем мире для соединения компьютеров в сеть Internet. Архитектура протоколов TCPпредназначена для объединенной сети, состоящей из соединенных друг с другом шлюзами отдельных разнородных компьютерных подсетей. Иерархию управления в TCP/IP-сетях обычно представляют в виде двух уровневой модели, приведенной на рисунке
Рисунок
5
Application level
4
Transport level
3
Internet level
2
Network interface
1
Hardwarelevel
1. Этот нижнийуровень hardwareописывает ту или иную среду передачи данных
2. Науровне network
interface(сетевой интерфейс) лежит аппаратно — зависимое программное обеспечение, реализующее, распространение информации на том или ином отрезке среды передачи данных. Отметим, что TCP/IP, изначально ориентированный на независимость от среды передачи данных, никаких ограничений «от себя» на программное обеспечение, этих двух уровней не накладывает. Понятия «среда передачи данных» и «программное обеспечение сетевого интерфейса» могут на практике иметь различные по сложности и функциональности наполнения. Это могут быть и простое модемное двухточечное звено, и представляющая сложную многоузловую коммуникационную структуру сеть Х.25 или FrameRelay.
3. Уровень
internet(межсетевой) представлен протоколом IP. главная задача — маршрутизация (выбор пути через множество промежуточных узлов) при доставке информации от узла отправителя до узла-адресата. Вторая важная задача протокола IP— сокрытие аппаратно-программных особенностей среды передачи данных и предоставление вышележащим уровням единого унифицированного и аппаратно независимого интерфейса для доставки информации. Достигаемая при этом канальная (аппаратная) независимость и обеспечивает много платформенное применение приложений, работающих над TCP/IP.
4. Протокол IPне обеспечивает транспортную службу в том смысле, что не гарантирует доставку пакетов, сохранение порядка и целостности потока пакетов и не различает логические объекты (процессы), порождающие поток информации. Это задачи других протоколов — TCPи UDP, относящихся к следующемуtransport
(транспортному)уровню. TCPи UDP реализуют различные режимы доставки данных. TCP, как говорят, — протокол с установлением соединения. Это означает, что два узла, связывающиеся помощи этого протокола, «договариваются» о том, что будут обмениваться потоком данных, и принимают некоторые соглашения об управлении этим потоком. UDP (как, собственно, и IP) является дейтаграммным протоколом, т. е. таким, что каждый блок передаваемой информации (пакет) обрабатывается и распространяется от узла к узлу не как часть некоторого потока, а как независимая единица информации — дейтаграмма (datagram).
5. Выше — науровне application(прикладном) — лежат прикладные задачи, такие как обмен, файлами (FileTransferProtocol, FTP) и сообщениями электронной почты (SimpleMailTransferProtocol, SMTP), терминальный доступ к удаленным серверам (Telnet)
В связи с особой ролью протоколов TCP/IPв сети Internetостановимся на них более подробно. Знание этого семейства протоколов поможет узнать, как работает Internet. Передаваемая по сети информация разбивается на пакеты — небольшие (не более 1500 символов) порции данных Пакеты посылают независимо друг от друга, а в пункте приема собираются в нужной последовательности. Такой режим передачи называется дейтаграммным. Другими словами, протокол TCP/IPраспределяет информацию по множеству дейтаграмм, после чего в пункте приема проверяет их достоверность и собирает снова. Протокол IPуправляет адресацией, последовательностью и пересылкой. Протоколы TCP/IPотносятся к транспортному уровню Эталонной модели взаимодействия открытых систем и не зависят от протоколов других уровней этой модели. Благодаря этому протоколы TCP/IPидеально подходят для современной Internet. Когда сорок (или около того) миллионов людей используют в своей работе самые разнообразные системы, значительно удобнее осуществлять проверку ошибок на уровне протокола, который поддерживают все эти системы.
В TCP/IPдля проверки правильности пакета используется механизм, который носит название контрольная сумма. Контрольная сумма — это число, помещаемое в дейтаграмму и вычисляемое по специальному алгоритму для всех символов дейтаграммы. Заголовок содержит также номер дейтаграммы в передаваемой последовательности дейтаграмм, служащий для определения порядка дейтаграмм при восстановлении первоначальной информации. После добавления заголовка TCPпередает дейтаграмму протоколу IP.
Протокол IPдобавляет к каждой дейтаграмме заголовок адреса. Заголовок включает в себя адреса отправителя и получателя каждой дейтаграммы. После этого IPпередает дейтаграмму компьютеру-отправителю, использующему собственный протокол (например, протокол InternetPoint-to-Point(точка-точка) или сокращенно — РРР), который помещает дейтаграмму в кадр данных.
Пока кадр данных путешествует по Internet, он проходит через несколько IP-маршрутизаторов Internet. Каждый маршрутизатор читает адрес назначения кадра и выбирает адрес следующего маршрутизатора, которому нужно послать кадр, чтобы тот достиг пункта назначения. Вследствие того, что поток информации в сети никогда не бывает постоянным, то разные кадры могут идти через различные маршрутизаторы. Кроме того, некоторые маршрутизаторы могут не работать по какой-либо причине. Если маршрутизатор IPобнаруживает, что адрес занят или не работает, то он выбирает альтернативный адрес, по которому и посылает кадр.
Из всего этого следует, что кадры могут прибыть по назначению совсем не в том порядке, в котором они были отправлены из исходного пункта, следовательно, их нужно проверить и выстроить по порядку.
После того как получающий компьютер принимает кадр, он первым делом проверяет верхний и нижний заголовки кадра, чтобы удостовериться в корректности содержащейся в нем дейтаграммы. IP отвечает за адрес каждой дейтаграммы, а TCP проверяет корректность дейтаграммы. Для этого рассчитывается контрольная сумма, которая сравнивается с исходной. Если контрольные суммы не совпадают, то TCP посылает запрос на повторную отправку пакета. После получения и проверки всех дейтаграмм, TCP восстанавливает их порядок, удаляет заголовки и передает информацию получающему компьютеру.
продолжение
--PAGE_BREAK--