19) Классификация компьютерных сетей по топологии и методам доступа. Модель osi. Протоколы tcp/ip.
Компьютерная сеть – это совок-ть вычисл. техники, спец. оборудования, линий связи предн-ая д. передачи данных.
Соединенные в сеть компьютеры обмениваются инф-ией и совместно исп-ют периферийное оборудование и устр-ва хранения инф-ции (принтеры и др.).
-Локальные вычислительные сети(LAN), расположенные в одном или нескольких близко расположенных зданиях.
-Территориальные комп сети, глобальные(WAN), расположенные в разных зданиях, городах и странах.
В состав сети в общем случае включается следующие элементы:
— компьютеры (оснащенные сетевым адаптером);
-каналы связи (кабельные, спутниковые, телефонные, и др);
-различного рода преобразователи сигналов;
Топология компьютерной сети — общая физическая или логическая конфигурация компьютерной сети. Различают:
Звезда – все устройства соединены с центральным хабом, компом, свичем, маршрутизатором. Узлы связываются м/д собой, посылая данные через центр. Высокоскоростная (линия занята только 2мя устройствами), центр должен обладать высокой надежностью, дорогостоящая, надежная. Исп-ся при построении территориальных сетей, иногда локальных.
Кольцо – каждый комп связан с парой соседних компов, образуя замкнутое кольцо. Данные передаются от одной рабочей станции к другой в одном направлении (по кольцу). Каждый ПК работает как повторитель, ретранслируя сообщения к следующему ПК. Если компьютер получает данные, предназначенные для другого компьютера, он передает их дальше по кольцу, иначе они дальше не передаются. Самая дешевая схема, высокопроизводительная. Ненадежная. Используется в локальных сетях.
Шина — Все устройства подсоединены к центральному кабелю, называемому шиной. Кабель исп-ся всеми станциями по очереди. Все сообщения, посылаемые отдельными компьютерами, принимаются и прослушиваются всеми остальными компьютерами, подключенными к сети. Рабочая станция отбирает адресованные ей сообщения, пользуясь адресной информацией. Применяется в локальных сетях. Надежная, производительность ниже, чем у других.
Линии связи используются для организации связи в сетях. Они состоят из кабелей связи и других элементов (монтаж, крепеж, кожухи и т.д.).
В качестве среды передачи данных используются различные виды кабелей: коаксиальный кабель, кабель на основе экранированной и неэкранированной витой пары и оптоволоконный кабель.
Коаксиальный к. исп-ся в радио и телевизионной аппаратуре. Скорость передачи данных 10 Мбит/с, макс расстояние 100 м.
Витая пара — кабель, в к-ом 4 пары тонких телефонных проводов скручены др. вокруг др. Скручивание проводов уменьшает электрические помехи извне при распространении сигналов по кабелю. Бывают неэкранированные и экранированные. Скорость — 10-100 Мбит/с, расстояние – 100-150 м.
Оптоволоконный кабель обеспечивает высокую скорость передачи данных на большом расстоянии. Для передачи сигналов исп-ся свет. Дорогое, и с ним трудно работать. Состоит из центральной стеклянной нити толщиной в несколько микрон, покрытой сплошной стеклянной оболочкой. Все это спрятано во внешнюю защитную оболочку. Скорость до 100 Гбит/c, расстояние 30 км. и более с применением оптоповторителей.
Радиоволны. Передача данных на радиочастотах. Практически не имеет ограничений по дальности. Исп-ся для соединения локальных сетей на больших географических расстояниях. Радиопередача в целом имеет высокую стоимость и чувствительна к электронному и атмосферному наложению, а также подвержена перехватам, поэтому требует шифрования для обеспечения уровня безопасности. Скорость – 30 Мбит/с
Инфракрасная связь функционирует на очень высоких частотах, приближающихся к частотам видимого света. Инфракрасная передача ограничена малым расстоянием в прямой зоне видимости и может быть использована в офисных зданиях.
Для единого представления данных в сетях с неоднородными устройствами и программным обеспечением разработана базовая модель связи открытых систем OSI (Open System Interconnection). Эта модель описывает протоколы — правила и процедуры передачи данных в различных сетевых средах при организации сеанса связи. Каждый уровень модели OSI выполняет определенную задачу в процессе передачи данных по сети.
Назначение каждого уровня:
7. Прикладной. Это протоколы обмена инф-ей между прикл программами.
6. Представлений Преобразует данные в общий формат д. передачи по сети (описываются способы представления инф-ци разл видов и ее передачи)
5. Сеансовый — обеспечивает установление, поддержание и окончание сеанса связи для уровня представлений, а также возобновление аварийно прерванного сеанса.
4. Транспортный обеспечивает надежную передачу (транспортировку) данных между компьютерными системами сети для вышележащих уровней.
3. Сетевой Протокол этого уровня обеспеч передачу инф-ции в рамках сети, объед-й более 2-устройств. Другой ф-ей сетевого уровня явл-ся маршрутизация данных в сети и между сетями.
2. Канальный управляет передачей данных по каналу. Задача- обеспеч передачу одного или неск байт от одного устр-ва к др. Осн ф-ями этого уровня явл-ся разбиение передаваемых данных на порции, наз-мые пакетами, обнаружение ошибок передачи и восстановление неправильно переданных данных.
1. Физический. на эт уровне описывается взаимодействие устройств в рамках опр-ной физич среды. Регламентируются физич параметры. Эти протоколы всегда реализ в аппаратуре.
Иерархически организованная совокупность протоколов, решающих задачу взаимодействия узлов сети, наз-ся стеком протоколов.
TCP (Transmission Control Protocol – Протокол управления передачей). Протокол стека TCP/IP (транспортный уровень), отвечающий за надежную доставку данных.
IP (Internet Protocol – Протокол Internet). Протокол стека TCP/IP (сетевой уровень), обеспечивающий адресную инф-ию и инф-ию о маршрутизации.
-уровень Приложения TCP/IP соответствует уровням Приложения, Представления и Сеанса модели OSI; через него приложения получают доступ к сети.
-уровень Транспорта TCP/IP соответствует аналогичному уровню Транспорта модели OSI; установления и поддержания соединения между двумя узлами.
-межсетевой уровень TCP/IP выполняет те же ф-ии, что и уровень Сети модели OSI; маршрутизация данных внутри сети и между различными сетями (IP).
-уровень сетевого интерфейса TCP/IP соответствует Канальному и Физическому уровням модели OSI.
Сети Internet интересны не своей способностью передавать инф-ию вообще, а способностью предоставлять конкретные виды ресурсов, поэтому на базе основного протокола TCP/IP действуют несколько протоколов прикладного уровня, отвечающие за доступ приложений в сеть. Задачами этих протоколов явл-ся перенос файлов, обмен почтовыми сообщениями и управление сетью.
К числу наиболее распространенных протоколов верхних уровней относятся: HTTP, SMTP, POP3, FTP, NNTP и др.
1. Электронная почта (e-mail) исп-ет протоколы SMTP для отправки и POP3 для приемки электр корреспонденции.
2. Телеконференции (news) исп-ют протокол NNTP.
3. Сервис WWW исп-ет протокол HTTP.
Сервисы e-mail и news предоставляют инф-ию в виде сообщений. Сервисы FTP, Gopher и WWW предоставляют схожий тип инф-ии – в виде файлов.
1.1.1. Классификация по топологии
Сети классифицируют по используемой топологии. Различают физическую и логическую топологии. Физическая топология означает форму сети, то есть путь прокладки кабеля, логическая – путь, по которому сигналы проходят из одной точки сети в другую. Различают следующие виды топологий:
Шина представляет собой одну линию связи, к которой подключаются все узлы, и информация от каждого узла передается всем остальным. Шина предполагает идентичность всего оборудования и равноправие всех абонентов (рис. 2.1), что позволяет всем узлам начинать передачу одновременно, и поэтому зачастую возникают так называемые коллизии. В шине реализуется полудуплексный режим передачи, отсутствует центр управления, что повышает ее надежность, добавление новых узлов также достаточно простое. На концах шины устанавливаются терминаторы (конечное устройство). Сигнал в шине просто передается, а не регенерируется, поэтому возможно его затухание. Если произойдет разрыв кабеля, то сеть разрывается, причем оба участка сети перестают функционировать.
Кольцо представляет собой замкнутую шину (рис.2.2). Сигнал в кольце может проходить по кругу, поэтому терминаторы отсутствуют. Кольцевая топология называется активной, поскольку каждый узел, прежде чем передать сигнал, регенерирует его. Чаще всего кольцевая топология реализуется в сетях Token Ring.
При работе кольца право на передачу (или захват сети) последовательно переходит к каждому компьютеру сети, поэтому, в отличие от шины, конфликты здесь практически отсутствуют. Это позволяет организовывать устойчивую передачу по кольцу больших массивов информации. Недостатками кольца являются следующие: если происходит разрыв кольца, то сеть выходит из строя; для добавления узла в сеть необходим разрыв сети, что также приводит к ее неработоспособности.
Звезда – одна из наиболее распространенных топологий. Она имеет явно выделенный центр (рис.2.3). Оборудование такой сети является наиболее сложным по сравнению с другими топологиями, конфликтов здесь практически нет, поскольку все управление централизовано. Центральное устройство может быть активным или пассивным. Пассивное только передает сигнал и не потребляет электрическую энергию, а активное – перед передачей сигнала его усиливает. В звезде, как и в шине, сообщение получают все компьютеры (принимает только тот, которому оно предназначено). У данной топологии имеются два преимущества: она более устойчива к сбоям; конфи
гурация такой сети легко изменяемая. Основной недостаток такой сети заключается в ее дороговизне.
Рис.2.2. Топология кольцо Рис.2.3. Топология звезда
Существуют еще другие топологии, но все они, как правило, являются комбинациями вышеперечисленных. Помимо физической и логической топологий, выделяют еще топологию управления обменом (принцип и последовательность передачи права на захват сети между отдельными узлами) и информационную топологию (направление потоков информации, передаваемой по сети).