Архитектура компьютерной сети
· Ethernet (англ. ether – эфир) – широковещательная сеть. Это значит, что все станции сети могут принимать все сообщения. Топология – линейная или звездообразная. Скорость передачи данных 10 или 100 Мбит/сек.
· Arcnet (Attached Resource Computer Network – компьютерная сеть соединённых ресурсов) – широковещательная сеть. Физическая топология – дерево. Скорость передачи данных 2,5 Мбит/сек.
· Token Ring (эстафетная кольцевая сеть, сеть с передачей маркера) – кольцевая сеть, в которой принцип передачи данных основан на том, что каждый узел кольца ожидает прибытия некоторой короткой уникальной последовательности битов – маркера – из смежного предыдущего узла. Поступление маркера указывает на то, что можно передавать сообщение из данного узла дальше по ходу потока. Скорость передачи данных 4 или 16 Мбит/сек.
· FDDI (Fiber Distributed Data Interface) – сетевая архитектура высокоскоростной передачи данных по оптоволоконным линиям. Скорость передачи – 100 Мбит/сек. Топология – двойное кольцо или смешанная (с включением звездообразных или древовидных подсетей). Максимальное количество станций в сети – 1000. Очень высокая стоимость оборудования.
· АТМ (Asynchronous Transfer Mode) – перспективная, дорогая архитектура, обеспечивает передачу цифровых данных, видеоинформации и голоса по одним и тем же линиям. Скорость передачи до 2,5 Гбит/сек. Линии связи оптические.
Основной задачей, решаемой при создании компьютерных сетей, является обеспечение совместимости оборудования по электрическим и механическим характеристикам и обеспечение совместимости информационного обеспечения (программ и данных) по системе кодирования и формату данных. Решение этой задачи относится к области стандартизации и основано на так называемой модели OSI (модель взаимодействия открытых систем – Model of Open System Interconnections). Модель OSI была создана на основе технических предложений Международного института стандартов ISO (International Standards Organization).
Согласно модели OSI архитектуру компьютерных сетей следует рассматривать на разных уровнях (общее число уровней – до семи). Самый верхний уровень – прикладной. На этом уровне пользователь взаимодействует с вычислительной системой. Самый нижний уровень – физический. Он обеспечивает обмен сигналами между устройствами. Обмен данными в системах связи происходит путем их перемещения с верхнего уровня на нижний, затем транспортировки и, наконец, обратным воспроизведением на компьютере клиента в результате перемещения с нижнего уровня на верхний.
Рис. 8. Уровни управления и протоколы модели OSI
Для обеспечения необходимой совместимости на каждом из семи возможных уровней архитектуры компьютерной сети действуют специальные стандарты, называемые протоколами. Они определяют характер аппаратного взаимодействия компонентов сети (аппаратные протоколы) и характер взаимодействия программ и данных (программные протоколы). Физически функции поддержки протоколов исполняют аппаратные устройства (интерфейсы) и программные средства (программы поддержки протоколов). Программы, выполняющие поддержку протоколов, также называют протоколами.
Каждый уровень архитектуры подразделяется на две части:
Спецификация услуг определяет, что делает уровень, а спецификация протокола – как он это делает, причем каждый конкретный уровень может иметь более одного протокола.
Рассмотрим функции, выполняемые каждым уровнем программного обеспечения:
1. Физический уровень осуществляет соединения с физическим каналом, так, отсоединения от канала, управление каналом. Определяется скорость передачи данных и топология сети.
2. Канальный уровень добавляет в передаваемые массивы информации вспомогательные символы и контролирует правильность передаваемых данных. Здесь передаваемая информация разбивается на несколько пакетов или кадров. Каждый пакет содержит адреса источника и места назначения, а также средства обнаружения ошибок.
3. Сетевой уровень определяет маршрут передачи информации между сетями, обеспечивает обработку ошибок, а так же управление потоками данных. Основная задача сетевого уровня – маршрутизация данных (передача данных между сетями).
4. Транспортный уровень связывает нижние уровни (физический, канальный, сетевой) с верхними уровнями, которые реализуются программными средствами. Этот уровень разделяет средства формирования данных в сети от средств их передачи. Здесь осуществляется разделение информации по определенной длине и уточняется адрес назначения.
5. Сеансовый уровень осуществляет управление сеансами связи между двумя взаимодействующими пользователями, определяет начало и окончание сеанса связи, время, длительность и режим сеанса связи, точки синхронизации для промежуточного контроля и восстановления при передаче данных; восстанавливает соединение после ошибок во время сеанса связи без потери данных.
6. Представительский – управляет представлением данных в необходимой для программы пользователя форме, производит компрессию и декомпрессию данных. Задачей данного уровня является преобразование данных при передаче информации в формат, который используется в информационной системе. При приеме данных данный уровень представления данных выполняет обратное преобразование.
7. Прикладной уровень взаимодействует с прикладными сетевые программами, обслуживающими файлы, а также выполняет вычислительные, информационно-поисковые работы, логические преобразования информации, передачу почтовых сообщений и т.п. Главная задача этого уровня – обеспечить удобный интерфейс для пользователя.
На разных уровнях обмен происходит различными единицами информации: биты, кадры, пакеты, сеансовые сообщения, пользовательские сообщения.
Архитектура компьютерных сетей
Архитектура компьютерных сетей. Компьютерные сети подразделяют на локальные, региональные и глобальные.
Современные технологические системы и разработки требуют построения достаточно серьезной и сложной архитектуры компьютерной сети. Архитектура предполагает определенное построение и принцип взаимодействия входящих в состав компьютера устройств. При этом в случае объединения нескольких компьютеров образуется компьютерная сеть.
Для создания компьютерной сети необходимо наличие сетевого оборудования и соответствующее программное обеспечение. Сама компьютерная сеть представляет собой группу устройств, соединённых между собой кабелем связи при помощи специальной аппаратуры. Важно применять качественные устройства для построения эффективных каналов связи. Так качественный оптический кабель или «витая пара» позволяют производить высокоэффективные компьютерные сети.
Компьютерные сети подразделяют на локальные, региональные и глобальные.
Так локальная компьютерная сеть объединяет находящиеся в пределах одного здания или помещения компьютеры. В области локальной сети, как правило, обеспечивается высокая скорость передачи данных. При этом малое расстояние и соответственно небольшой расход кабеля позволяет использовать для данных целей достаточно дорогостоящие модификации.
Глобальные и региональные сети позволяют соединять компьютеры, находящиеся уже на больших расстояниях. Такие линии связи должны обеспечивать качественное и бесперебойное соединение. На сегодняшний день для прокладки магистральных кабельных трасс уже широко применяются оптические кабели и соответствующие волоконно-оптические технологии.
Вне зависимости от типа компьютерной сети, все они предназначены для быстрого и качественного соединения компьютеров и доступа к тем или иным ресурсам.
Сетевая архитектура в свою очередь представляет собой набор стандартов и протоколов для создания качественной сети. Скоростные характеристики сети и надёжность зависят от выбора её архитектуры. Все элементы компьютерной сети должны быть хорошо совместимы между собой для качественной работы системы.
Обеспечение совместимости компьютеров и их элементов решается в ключе модели взаимодействия открытых систем (OSI), согласно которой архитектура компьютерных сетей рассматривается на различных уровнях. При разделении систем на уровни значительно упрощается совместная работа оборудования и программного обеспечения.
Вопросами построения правильной архитектуры компьютерных систем и сетей занимаются специалисты в данной сфере, чётко представляющие все нюансы работы данной области. В любом случае, для комфортного пользования компьютерами и быстрого и качественного доступа в сеть
Интернет, необходимо использование надежного оборудования и аппаратуры, в т.ч. современного кабеля, способного выдерживать огромные потоки информации. Грамотно сконструированная компьютерная сеть – залог высокой скорости работы, надёжности и качества.