Коммуникационное оборудование вычислительных сетей
Сетевые адаптеры Сетевой адаптер (сетевая карта) — это устройство двунаправленного обмена данными между ПК и средой передачи данных локальной сети. Кроме организации обмена данными между ПК и сетью, сетевой адаптер выполняет буферизацию (временное хранение данных) и функцию сопряжения компьютера с сетевым кабелем. Сетевыми адаптерами реализуются функции физического уровня, а функции канального уровня семиуровневой модели ISO реализуются сетевыми адаптерами и их драйверами. Адаптеры снабжены собственным процессором и памятью. Карты классифицируются по типу порта, через который они соединяются с компьютером: ISA, PCI, USB. Наиболее распространенные из них — это сетевые карты PCI. Карта, как правило, устанавливается в слот расширения PCI, расположенный на материнской плате ПК, и подключается к сетевому кабелю разъемами типа: RJ-45 или BNC. Сетевые карты можно разделить на два типа: адаптеры для клиентских компьютеров; адаптеры для серверов. В зависимости от применяемой технологии Ethernet, Fast Ethernet или Gigabit Ethernet, сетевые карты обеспечивают скорость передачи данных: 10, 100 или 1000 Мбит/с. Сетевые кабели В качестве кабелей соединяющих отдельные ПК и коммуникационное оборудование в локальных сетях применяются: витая пара, коаксиальный кабель, оптический кабель, свойства которых изложены в разделе «Линии связи и каналы передачи данных» Промежуточное коммуникационное оборудование В качестве промежуточного коммуникационного оборудования применяются: трансиверы (transceivers), повторители (repeaters), концентраторы (hubs), коммутаторы (switches), мосты (bridges), маршрутизаторы (routers) и шлюзы (gateways). Промежуточное коммуникационное оборудования используется для усиления и преобразования сигналов, для объединения ПК в физические сегменты, для разделения сетей на подсети (логические сегменты) с целью увеличения производительности сети, а также для объединения подсетей (сегментов) и сетей в единую сеть. Физическая структуризация сети объединяет ПК в общую среду передачи данных, т.е. образует физические сегменты сети, но при этом не изменяет направление потоков данных. Физические сегменты упрощают подключение к сети большого числа ПК. Логическая структуризация разделяет общую среду передачи данных на логические сегменты и тем самым устраняет столкновения (коллизии) данных в сети. Логические сегменты или подсети могут работать автономно и по мере необходимости компьютеры из разных сегментов могут обмениваться данными между собой. Протоколы управления в ЛВС остаются теми же, какие применяются и в неразделяемых сетях. Трансиверы и повторители обеспечивают усиление и преобразование сигналов в локальных сетях. Концентраторы и коммутаторы служат для объединения нескольких компьютеров в требуемую конфигурацию локальной сети. Концентраторы являются средством физической структуризации сети, так как разбивают сеть на сегменты. Коммутаторы предназначены для логической структуризации сети, так как разделяют общую среду передачи данных на логические сегменты и тем самым устраняют столкновения. Для соединения подсетей (логических сегментов) и различных сетей между собой в качестве межсетевого интерфейса применяются коммутаторы, мосты, маршрутизаторы и шлюзы.
Повторители – это аппаратные устройства, предназначенные для восстановления и усиления сигналов в сети с целью увеличения ее длины.
Трансиверы или приемопередатчики – это аппаратные устройства, служащие для двунаправленной передачи между адаптером и сетевым кабелем или двумя сегментами кабеля. Основной функцией трансивера является усиление сигналов. Трансиверы применяются и в качестве конверторов для преобразование электрических сигналов в другие виды сигналов (оптические или радиосигналы) с целью использования других сред передачи информации.
Концентраторы – это аппаратные устройства множественного доступа, которые объединяет в одной точке отдельные физические отрезки кабеля, образуют общую среду передачи данных или физические сегменты сети.
Коммутаторы — это программно – аппаратные устройства, которые делят общую среду передачи данных на логические сегменты. Логический сегмент образуется путем объединения нескольких физических сегментов с помощью концентраторов. Каждый логический сегмент подключается к отдельному порту коммутатора.
Мосты – это программно – аппаратные устройства, которые обеспечивают соединение нескольких локальных сетей между собой или несколько частей одной и той же сети, работающих с разными протоколами. Мосты предназначены для логической структуризации сети или для соединения в основном идентичных сетей, имеющих некоторые физические различия. Мост изолирует трафик одной части сети от трафика другой части, повышая общую производительность передачи данных.
Маршрутизаторы. Эти устройства обеспечивают выбор маршрута передачи данных между несколькими сетями, имеющими различную архитектуру или протоколы. Маршрутизаторы применяют только для связи однородных сетей и в разветвленных сетях, имеющих несколько параллельных маршрутов.. Маршрутизаторами и программными модулями сетевой операционной системы реализуются функции сетевого уровня.
Шлюзы – это программно – аппаратные устройства (например, компьютеры), служащие для объединения разнородных сетей с различными протоколами обмена. Шлюзы полностью преобразовывают весь поток данных, включая коды, форматы, методы управления и т.д. Мосты, маршрутизаторы и шлюзы в локальной вычислительной сети — это, как правило, выделенные компьютеры со специальным программным обеспечением.
Вопрос 22 Коммуникационное и программное обеспечение сетей
Ко второму слою относится коммуникационное оборудование, которое играет не менее важную роль, чем компьютеры. Коммуникационное оборудование сетей можно разделить на три группы:
3) промежуточное коммуникационное оборудование (трансиверы, повторители, концентраторы, коммутаторы, мосты, маршрутизаторы и шлюзы)
Программное обеспечение вычислительных сетей состоит из трех составляющих:
1) автономных операционных систем (ОС), установленных на рабочих станциях;
2) сетевых операционных систем, установленных на выделенных серверах, которые являются основой любой вычислительной сети;
3) сетевых приложений или сетевых служб.
Автономные ОС (программное обеспечение вычислительных сетей)
В качестве автономных ОС для рабочих станций, как правило, используются современные 32-разрядные операционные системы – Windows 95/98, Windows 2000, Windows XP, Windows VISTA.
Сетевые ОС (программное обеспечение вычислительных сетей)
В качестве сетевых ОС в вычислительных сетях применяются:
• ОС Unix; • ОС NetWare фирмы Novell; • Сетевые ОС фирмы Microsoft
Программное обеспечение локальных вычислительных сетей
Сетевые операционные системы необходимы для управления потоками сообщений между рабочими станциями и серверами. Они организуют коллективный доступ ко всем ресурсам сети.
Получение доступа к ресурсам локальных вычислительных сетей предусматривает выполнение трех процедур: идентификация, аутентификация и авторизация:
1. Идентификация — присвоение пользователю уникального имени или кода (идентификатора).
2. Аутентификация — установление подлинности пользователя, представившего идентификатор. Наиболее распространенным способом аутентификации является присвоение пользователю пароля и хранение его в компьютере.
3. Авторизация — проверка полномочий или проверка права пользователя на доступ к конкретным ресурсам и выполнение определенных операций над ними. Авторизация проводится с целью разграничения прав доступа к сетевым и компьютерным ресурсам.
Средства аутентификации, авторизации и идентификации предназначены для управления информационной безопасностью вычислительных сетей.
Вопрос 23 сети: физическая среда передачи данных
а сегодня большая часть компьютерных сетей используют для соединения провода и кабели. Они
выступают в качестве среды передачи сигналов между компьютерами. Наиболее распространены:
коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель.
Однако постепенно в нашу жизнь входит беспроводная среда передачи данных. Термин
«беспроводная среда» может ввести в заблуждение, т. к. предполагает полное отсутствие проводов.
В действительности это не так. Обычно беспроводные компоненты взаимодействуют с сетью, где
основная среда передачи данных — кабель. В ЛВС они оказываются наиболее полезными:
-в помещениях, заполненных людьми (приемная и т. п.);
-для людей, которые не работают на одном месте (врач, брокер и т. п.);
-в изолированных помещениях и зданиях (склад, гараж и т. п.);
-в строениях (памятниках архитектуры или истории), где прокладка дополнительных кабельных
Для беспроводной передачи данных используют: инфракрасное и лазерное излучение, радиопередачу
и телефонию. Эти способы передачи данных в компьютерных сетях, как локальных, так и глобальных,
-гарантируют определенный уровень мобильности;
-позволяют снять ограничение на длину сети, а использование радиоволн и спутниковой связи
делают доступ к сети фактически неограниченным.
До недавнего времени самой распространенной средой передачи данных был коаксиальный кабель:
относительно недорогой, легкий и гибкий, безопасный и простой в установке.
Электрические сигналы, кодирующие данные, передаются по жиле. Она изоляцией отделяется от
металлической оплетки, которая играет роль заземления и защищает передаваемые по жиле сигналы от:
-внешних электромагнитных шумов (атмосферных, промышленных);
-перекрестных помех — электрических наводок, вызванных сигналами в соседних проводах.
Используют толстый и тонкий коаксиальный кабель.
Характеристики коаксиального кабеля.
Если для передачи электрических сигналов воспользоваться обычной парой параллельных проводов
для передачи знакопеременного списка большой частоты, то возникающие вокруг одного из них
магнитные потоки будут вызывать помехи в другом (рис. 4.4). Для исключения этого явления провода
перекручивают между собой
Самая простая витая пара (twisted pair) — это два перевитых друг вокруг друга изолированных
провода. Существует два вида такого кабеля:
-неэкранированная витая пара (UTP);
-экранированная витая пара (STP).
Часто несколько витых пар помещают в одну защитную оболочку (типа телефонного кабеля). Наиболее
распространена в ЛВС неэкранированная витая пара стандарта 10 baseT с эффективной длиной
сегмента — 100 м. Определено 5 категорий на основе UTP
Оптоволоконные кабели представляют собой наиболее современную кабельную технологию, обеспечивающую высокую скорость передачи данных на большие расстояния, устойчивую к интерференции и прослушиванию. Оптоволоконный кабель состоит из центрального стеклянного или пластикового проводника, окруженного слоем стеклянного или пластикового покрытия и внешней защитной оболочкой. Передача данных осуществляется с помощью лазерного или светодиодного передатчика, посылающего однонаправленные световые импульсы через центральный проводник. Сигнал на другом конце принимается фотодиодным приемником, осуществляющим преобразование световых импульсов в электрические сигналы, которые могут обрабатываться компьютером. Скорость передачи для оптоволоконных сетей находится в диапазоне от 100 Мбит/c до 2 Гбит/с. Ограничение по длине сегмента составляет 2 км.