2. Принципы организации компьютерных сетей
(Local Area Network — LAN) на базе устойчивых промышленных стандартов открыло возможность интенсивного использования персональных компьютеров в интегрированных системах связи и обработки информации.
В 1992 г. в мире насчитывалось уже около 37 млн. персональных машин, объединенных в сети. Сегодня в распоряжении пользователей находится более 10 тысяч частных, более 150 тысяч государственных сетей и более 500 видов различных сетевых продуктов. Только в США функционируют десятки тысяч локальных сетей с миллионами персональных компьютеров.
Локальная вычислительная сеть (ЛВС) позволяет: снизить затраты каждого отдельного пользователя, благодаря совместному доступу к внешним устройствам; повысить надежность системы, так как, при отказе одного устройства его функции можно передать другому; сократить средства на приобретение и сопровождение новых программных продуктов за счет использования сетевых версий программ; реализовать новые формы взаимодействия пользователей в одном коллективе, например, при работе над общим проектом.
Постепенно к локальным сетям добавились корпоративные сети масштаба предприятия длиной до 10 км, а также глобальные сети GAN (Global Area network), на базе которых выполняются телекоммуникации, охватывающие десятки и сотни (километров). Такие сети, объединяющие территориально распределенные системы обработки данных, обеспечивают общий доступ к информационным ресурсам пользователей, распределение функций между ними, резервирование ресурсов.
Сеть состоит из абонентов и каналов связи. Абоненты, или рабочие станции, могут выступать в качестве передатчиков и приемников информации, клиентов и серверов. Управление сетью выполняют администраторы. В их распоряжении находится информация:
- о клиентах (модели компьютеров, типы процессоров, объемы ОЗУ, типы сетевых адаптеров, версии сетевых драйверов, емкости дисковых накопителей, каталоги приложений, версии ВIOS и ОС, перечень программного обеспечения, карты логических устройств и сетевой адресации, схемы физического расположения абонентов);
- о серверах (аналогичная информация, а также данные о сетевой ОС и перечень подключенной периферии, сведения о драйверах устройств, список системных ресурсов);
- о сети (план разводки кабелей с указанием концентраторов, повторителей, заглушек, распределительных и оконечных устройств).
3.6. Принципы функционирования локальных сетей
4. пакет свободно перемещается по сети, причем эта его часть информации сравнивается с идентификатором каждой ЭВМ и в случае совпадения сообщение предается соответствующей машине.
Корпоративная – сеть, которая обслуживает информационные потребности определенной организации.
- Городская сеть
- Региональная сеть
- наличие единого центра, ведающего координацией деятельности и развитием сети;
- использование системы маршрутизации, позволяющей сообщению двигаться по цепочке узлов сети без дополнительного вмешательства человека;
- применение единой стандартной адресации, делающей сеть «прозрачной» для внешних сетей, а последние доступными для любой абонентской точки системы.
7.2. Модем
При создании глобальных сетей используют средства связи: телефонные линии, радиостанции, волоконно-оптические линии, космическая спутниковая связь. Необходимым компонентом глобальной сети для работы непосредственно с телефонными линиями является модем. Модем – устройство сопряжения компьютера с телефонной линией, воспринимающее сигналы от компьютера и преобразующее их в пригодную для телефонной сети форму и наоборот. В процессе передачи сообщения Компьютер – передатчик выдает сигналы на свой модем, которые после преобразования (модуляции) поступают в телефонную сеть. Аналоговый модем адресата воспринимает эти сигналы и преобразует их в форму, пригодную для восприятия Компьютером – приемником (демодуляция). Виды модемов: — внутренний – имеет вид платы, встроенной внутрь системного блока ПК; — внешний – отдельный аппарат, подключаемый, с одной стороны, к одному из разъемов ПК, а с другой стороны – к телефонной сети. Свойства модемов:
- Скорость передачи данных.
- Возможность обнаружения ошибок. Для защиты передаваемых данных от ошибок применяется метод помехоустойчивого кодирования. Такое кодирование данных выполняет модем — передатчик. Если модем-приемник обнаруживает ошибку в сообщении, то он посылает модему-передатчику сообщение об этом и передача неверно переданной порции данных повторяется.
- Сжатие предаваемых данных. Оно выполняется с целью уменьшения времени передачи данных.
- Поддерживаемый метод передачи сообщений. Сообщения передаются по каналу связи с использованием одного из трех методов.
Принципы организации и функционирования компьютерных сетей.
Компьютерная сеть – это группа компьютеров, соединенных между собой линиями связи при помощи специальной аппаратуры и управляемая специальными программами, обеспечивающими обмен информацией и совместное использование ресурсов – аппаратных, программных и информационных.
Под линией связи обычно понимают совокупность технических устройств, и физической среды, обеспечивающих передачу сигналов от передатчика к приемнику.
Каналом связи обычно называют систему технических устройств и линий связи, обеспечивающую передачу информации между абонентами.
На основе линий связи строятся каналы связи.
Соотношение между понятиями «канал» и «линия» описывается следующим образом: канал связи может включать в себя несколько разнородных линий связи, а одна линия связи может использоваться несколькими каналами.
Компьютерные сети принято разделять на локальные (LAN — Local Area Network), региональные (MAN – Metropolitan Area Network) и глобальные (WAN — Wide Area Network).
Локальная сеть (LAN – Local Area Network или ЛВС – локальная вычислительная сеть) – это сеть, которая объединяет компьютеры, находящиеся на небольшом расстоянии друг от друга (например, в пределах одного здания). Из-за коротких расстояний в локальных сетях имеется возможность использования относительно дорогих высококачественных и высокоскоростных линий связи. В связи с этим услуги, предоставляемые локальными сетями, отличаются широким разнообразием.
Глобальная сеть (WAN — Wide Area Network) — это сеть, которая объединяет компьютеры, находящиеся на большом расстоянии. В глобальных сетях часто используются уже существующие линии связи, изначально предназначенные совсем для других целей. Например, сети строятся на основе низкоскоростных телефонных кабелей и телеграфных каналов общего назначения. Однако на современном этапе используются радиоканалы, оптоволоконные кабели и другие технологические решения. Региональная сеть — это сеть, объединяющая множество локальных сетей в рамках одного района, города или региона. Промежуточное положение имеют корпоративные сети.
Корпоративная сеть — это сеть, объединяющая компьютеры одной организации или отрасли. Компьютеры таких сетей могут находиться как в одном здании, так и в разных городах и странах. Используются разные типы соединений. Все компьютерные сети без исключения имеют одно назначение — обеспечение совместного доступа к общим ресурсам. Компьютеры, соединённые в сеть, могут быть разных типов, работать под управлением различных операционных систем и, тем не менее, сеть будет нормально работать и выполнять свои функции. Основной задачей, которую приходится решать при создании компьютерных сетей, является именно обеспечение совместимости оборудования и обеспечение совместимости информационного обеспечения (программ и данных).
Сетевая архитектура — это набор стандартов, протоколов и топологий, необходимых для создания работоспособной сети.
Можно сказать, что архитектура сети – это описание её общей модели функционирования. От выбора сетевой архитектуры зависят скоростные характеристики сети, её надёжность, расширяемость и другие параметры.
Итак, как было сказано выше, сетевая архитектура — это, прежде всего, набор стандартов.
Решение задачи обеспечения совместимости аппаратного и программного обеспечения компьютеров, объединённых в сеть, относится к области стандартизации и основано на так называемой модели ОSI (модель взаимодействия открытых систем — Model of Open System Interconnections).
Модель OSI — международный стандарт для проектирования сетевых коммуникаций. Она создана в 1984 году 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). Каждый уровень модели обслуживает различные части процесса взаимодействия. Посредством деления на уровни сетевая модель OSI упрощает совместную работу оборудования и программного обеспечения.
Самый верхний уровень — прикладной. На этом уровне пользователь взаимодействует с вычислительной системой. Самый нижний уровень — физический. Он обеспечивает обмен сигналами между устройствами. Обмен данными между компьютерами сети 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.
Для обеспечения необходимой совместимости на каждом из семи возможных уровней архитектуры компьютерной сети действуют специальные стандарты, называемые протоколами. Протоколы 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.
Протокол — набор формализованных правил, определяющих последовательность передачи и формат пакетов (в широком смысле), которыми обмениваются сетевые компоненты, функционирующие на
разных узлах в сети, но относящиеся к одному уровню модели OSI, регламентируют технические требования, предъявляемые к программным и аппаратным средствам.
На практике функции некоторых уровней могут объединяться одним протоколом и наоборот, — функции одного уровня могут делиться между различными протоколами. Разработка практических методов сетевого взаимодействия, как правило, подразумевает разработку не отдельных протоколов для каждого уровня, а целых наборов протоколов. Такие наборы обычно включают в себя протоколы, относящиеся к нескольким смежным уровням эталонной модели, и называются стеками (или семействами) протоколов, например, стек TCP/IP (об этих протоколах речь пойдёт позже).
Среда передачи — это физическая среда, по которой возможно распространение информационных сигналов в виде электрических, световых и т.п. импульсов. Технические характеристики среды передачи влияют на такие потребительские параметры сетей как максимальное расстояние передачи данных и максимальная скорость передачи данных.
Топология сети — это логическая схема соединения компьютеров или узлов сети каналами связи.
Выбор топологии сети обуславливается:
– количеством компьютеров в сети;
– расстоянием между компьютерами;
– необходимостью возможного расширения сети;
– задачами пользователей сети.