6.3. Стандарты протоколов вычислительных сетей
Для протоколов физического уровня стандарты определены рекомендациями МККТТ. Цифровая передача предусматривает использование протоколов Х.21 и Х.21- бис.
Канальный уровень определяют протокол HDLC и его подмножества, а также протокол Х.25/3.
Широкое распространение локальных вычислительных сетей потребовало разработки стандартов для этой области. В настоящее время для ЛВС используются стандарты, разработанные Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике — ИИЭР (IEEE — Institute of Electrical and Electronics Engineers).
Комитеты IEEE 802 разработали ряд стандартов, часть из которых принята МОС (ISO) и другими организациями. Для ЛВС разработаны следующйе стандарты:
802.1 — верхние уровни и административное управление;
802.2 — управление логическим звеном данных (LLC);
802.3 — случайный метод доступа к среде (CSMA/CD — Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection — множественный доступ с контролем передачи и обнаружением столкновений);
Взаимодействие двух узлов из различных сетей схематически показано на рис. 11. Обмен информацией между одноименными уровнями определяется протоколами, речь о которых шла выше.
Узлы соединены с помощью канала связи. Это та среда, по которой распространяются сообщения от одного узла сети до другого. Пакеты и кадры, о которых шел разговор, в виде последовательности электрических сигналов приходят из одного узла в другой. Взаимодействие одноименных уровней модели показано пунктирными стрелками.
Рис. 11. Взаимодействие узлов сети на базе эталонной модели
7. Локальные вычислительные сети. Особенности организации лвс.
Локальные вычислительные сети. Особенности организации ЛВС.
Локальная вычислиительная сеть (ЛВС, англ. Local Area Network, LAN) — компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры). Несмотря на такие расстояния, подобные сети всё равно относят к локальным.
Локальные вычислительные сети за последнее пятилетие получили широкое распространение в самых различных областях науки, техники и производства.
Особенно широко ЛВС применяются при разработке коллективных проектов, например сложных программных комплексов. На базе ЛВС можно создавать системы автоматизированного проектирования. Это позволяет реализовывать новые технологии проектирования изделий машиностроения, радиоэлектроники и вычислительной техники. В условиях развития рыночной экономики появляется возможность создавать конкурентоспособную продукцию, быстро модернизировать ее, обеспечивая реализацию экономической стратегии предприятия.
Функциональные группы устройств в сети.
Основное назначение любой компьютерной сети — предоставление информационных и вычислительных ресурсов подключенным к ней пользователям.
С этой точки зрения локальную вычислительную сеть можно рассматривать как совокупность серверов и рабочих станций.
Сервер — компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей определенными услугами.
Серверы могут осуществлять хранение данных, управление базами данных, удаленную обработку заданий, печать заданий и ряд других функций, потребность в которых может возникнуть у пользователей сети. Сервер — источник ресурсов сети.
Рабочая станция — персональный компьютер, подключенный к сети, через который пользователь получает доступ к ее ресурсам.
Рабочая станция сети функционирует как в сетевом, так и в локальном режиме. Она оснащена собственной операционной системой (MS DOS, Windows и т.д.), обеспечивает пользователя всеми необходимыми инструментами для решения прикладных задач.
Особое внимание следует уделить одному из типов серверов — файловому серверу (File Server). В распространенной терминологии для него принято сокращенное название- файл-сервер.
Файл-сервер хранит данные пользователей сети и обеспечивает им доступ к этим данным. Это компьютер с большой емкостью оперативной памяти, жесткими дисками большой емкости.
Он работает под управлением специальной операционной системы, которая обеспечивает одновременный доступ пользователей сети к расположенным на нем данным.
Файл-сервер выполняет следующие функции: хранение данных, архивирование данных, синхронизацию изменений данных различными пользователями, передачу данных.
Для многих задач использование одного файл-сервера оказывается недостаточным. Тогда в сеть могут включаться несколько серверов. Возможно также применение в качестве файл-серверов мини-ЭВМ.
Управление взаимодействием устройств в сети
Информационные системы, построенные на базе компьютерных сетей, обеспечивают решение следующих задач: хранение данных, обработка данных, организация доступа пользователей к данным, передача данных и результатов обработки данных пользователям.
В системах централизованной обработки эти функции выполняла центральная ЭВМ (Mainframe, Host).
Компьютерные сети реализуют распределенную обработку данных. Обработка данных в этом случае распределена между двумя объектами: клиентом и сервером.
Клиент — задача, рабочая станция или пользователь компьютерной сети.
В процессе обработки данных клиент может сформировать запрос на сервер для выполнения сложных процедур, чтение файла, поиск информации в базе данных и т. д.
Сервер выполняет запрос, поступивший от клиента. Результаты выполнения запроса передаются клиенту. Сервер обеспечивает хранение данных общего пользования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту.
Клиент обрабатывает полученные данные и представляет результаты обработки в виде, удобном для пользователя. В принципе обработка данных может быть выполнена и на сервере. Для подобных систем приняты термины — системы клиент-сервер или архитектура клиент-сервер.
Архитектура клиент-сервер может использоваться как в одноранговых локальных вычислительных сетях, так и в сети с выделенным сервером.
Одноранговая сеть. В такой сети нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и нет единого устройства для хранения данных. Сетевая операционная система распределена по всем рабочим станциям. Каждая станция сети может выполнять функции как клиента, так и сервера. Она может обслуживать запросы от других рабочих станций и направлять свои запросы на обслуживание в сеть.
Пользователю сети доступны все устройства, подключенные к другим станциям (диски, принтеры).
Достоинства одноранговых сетей: низкая стоимость и высокая надежность.
Недостатки одноранговых сетей:
- зависимость эффективности работы сети от количества станций;
- сложность управления сетью;
- сложность обеспечения защиты информации;
- трудности обновления и изменения программного обеспечения станций.
Наибольшей популярностью пользуются одноранговые сети на базе сетевых операционных систем LANtastic, NetWare Lite.
Сеть с выделенным сервером. В сети с выделенным сервером один из компьютеров выполняет функции хранения данных, предназначенных для использования всеми рабочими станциями, управления взаимодействием между рабочими станциями и ряд сервисных функций.
Такой компьютер обычно называют сервером сети. На нем устанавливается сетевая операционная система, к нему подключаются все разделяемые внешние устройства — жесткие диски, принтеры и модемы.
Взаимодействие между рабочими станциями в сети, как правило, осуществляется через сервер. Логическая организация такой сети может быть представлена топологией звезда. Роль центрального устройства выполняет сервер.
Достоинства сети с выделенным сервером:
- надежная система защиты информации;
- высокое быстродействие;
- отсутствие ограничений на число рабочих станций;
- простота управления по сравнению с одноранговыми сетями.
- высокая стоимость из-за выделения одного компьютера под сервер;
- зависимость быстродействия и надежности сети от сервера;
- меньшая гибкость по сравнению с одноранговой сетью.
Сети с выделенным сервером являются наиболее распространенными у пользователей компьютерных сетей. Сетевые операционные системы для таких сетей — LANServer (IBM), Windows NT Server версий 3.51 и 4.0 и NetWare (Novell).
Стандарты компьютерных сетей — типы и документы
Сейчас для нас естественно, то что мы можем подключиться к компьютерным сетям, например к интернету, практически с любого устройства, смартфона, ноутбука, планшета, и другой техники. Независимо от производителя этого оборудования, какая операционная система (ОС) используется, и какие программы мы применяем.
Но в самом начале развития сетей (1960-1970 годы) устройство одного производителя, например IBM, работало по сети только с устройствами IBM, а устройствами других производителей нет. Основные причины это:
- Несовместимость оборудования между собой;
- Несовместимость ПО;
- Использование разных сетевых протоколов.
Для того, чтобы решить эти задачи, нужны стандарты на оборудование, на ПО и на сетевые протоколы.
Типы стандартов
Юридические стандарты (De jure) принимают организации, которые имеют право на это.
Фактические стандарты (De facto) — это стандарты, которые установились сами по себе, их никто не принимал. К примеру, появилась новая технология, которая быстро развилась и стала популярной. Как это произошло со стеком протоколов TCP/IP, который сейчас основа сети интернет.
Стандарты для сетей
Принимается огромное множество разных стандартов, но есть самые значимые:
- Международная организация по стандартизации (IOS) приняла стандарт на эталонную модель OSI, описывающая, как должны строиться компьютерные сети.
- Институт инженеров по электронике и электротехнике (IEEE) принимающие стандарты на технологи по передачи данных.
- Совет по архитектуре интернета (IAB) принимает стандарты на протоколы интернет.
- Консорциум W3C принимает стандарты в область Web.
Стандарты IEEE
Институт ieee утверждает стандарты не только в компьютерных сетях, но также в других сферах электроники, электротехники. Институт поделен на комитеты. Разработкой стандартов для комп. сетей занимается комитет под № 802.
Каждый № это семейство стандартов. Например, 802.3 описывает разные варианты технологий Ethernet, такие как, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet и 10 Gigabit Ethernet.
Совет по архитектуре интернета
Совет поделён две части. Группа исследования интернет (Internet Research Task Force, IRTF) проводит перспективные исследования в области интернет.
Часть №2 группа проектирования интернет (Internet Engineering Task Force, IETF) производит стандарты на сетевые протоколы. IETF подготавливает документы RFC (Request for Comments) или запросы на комментарии. Вот эти доки содержат подробное описание протоколов интернет. Если вы будите использовать другие протоколы, то ваше устройство и ПО не сможет работать в сети интернет.
Документы RFC
У каждого документа RFC есть индивидуальный номер и он описывает какой-либо протокол интернет.
Существуют много документов RFC , с которыми вы можете ознакомиться.
Консорциум W3C (World Wide Web)
W3C разрабатывает стандарты для Веб. Документы консорциума, также как и RFC формально, они не называются стандартами, а называются рекомендациями. Но если вы не последуете этим рекомендациям, то не сможете поработать с web.
Самые важные рекомендации консорциума w3c это:
- Язык разметки html;
- Таблицы стилей css, которые нужны для создания web-страниц;
- Рекомендации на архитектуру Веб-сервисов;
- И язык разметки xml.
Но существуют еще рекомендации, которые в свободном доступе на сайте консорциума .
Заключение
Как мы выяснили, рассмотренные стандарты имеют важную роль в работе компьютерных сетей. Все мы хотим выходить в интернет с любого устройства независимо от того, какая там ОС, кто создал это устройство и какое ПО на нем применяется. Для этого и нужны открытые стандарты.