7. Сетевые устройства.
Объединение ЭВМ в сеть, позволяет организовать процесс оперативного обмена информацией между ними, создать общие информационные и аппаратные ресурсы и распределить решаемые задачи по автоматизированным рабочим местам. Принято различать глобальные и локальные сети. Характерными признаками глобальных сетей считаются: большая удаленность и численность абонентов, низкая скорость передачи данных, тематическая широта ресурсов. Локальным сетям присущи: ведомственная тематика ресурсов, высокая ( не менее 10 Мбит/с) скорость передачи информации, ограниченный и ранжированный круг абонентов. В то же время, глобальные сети фактически являются объединением локальных сетей. Соединение локальной сети с глобальной порождает проблемы защиты определенной части ресурсов локальной сети от несанкционированного доступа не входящих в нее абонентов.
7.1. Основные элементы сетей эвм
Основными функциональными субъектами сети являются [2,11]:
Абоненты сети (узлы сети) - устройства подключенные к сети.
Сервер - абонент сети отдающий в сеть свой ресурс.
Клиент (рабочая станция) - абонент, не отдающий своего ресурса в сеть, но имеющий доступ к ресурсам сети.
Пакет - единичный блок информации, передаваемый по сети, и включающий в себя адреса, управляющие коды и данные.
Физическое соединение абонентов сети осуществляется, в большинстве случаев, с помощью кабелей и специальных устройств коммутации и управления. Основными сетевыми соединительными устройствами являются:
Концентратор - устройство, служащее для объединения нескольких сегментов единой сети и не преобразующее передаваемую информацию.
Коммутатор - устройство, служащее для объединения нескольких сегментов единой сети, осуществляющее пересылку пакетов только в те сегменты, где находятся адресаты. Устройство снижает нагрузку на сеть.
Маршрутизатор - устройство, служащее для определения пути по которому наиболее целесообразно пересылать пакет.
Мост - устройство, объединяющее в единую сеть нескольких сетей различных типов.
Повторитель - устройство, восстанавливающее и усиливающее сигналы в сети, служащее для увеличения ее длины.
Трансивер - приемопередатчик, усиливающий сигнал или преобразующий физическую природу сигнала (например, электрический сигнал в световой или наоборот).
Шлюз - устройство, объединяющее сети с различными протоколами обмена.
Аппаратура абонента подключается к сети через сетевой адаптер - электронную плату, сопрягающую ее с линией связи сети. Программное обеспечение абонентов строится на основе протоколов обмена - набора правил, определяющих порядок обмена информацией. Пример, типичной конфигурации локальной сети показан на рис.7.1.
Рис.7.1. Вариант конфигурации сети ЭВМ.
Сетевые адаптеры
Сетевой адаптер - это периферийное устройство ЭВМ, осуществляющее логическое и электрическое сопряжение ЭВМ и сетевой среды. Функции сетевого адаптера принято разделять на две группы:
магистральные функции и
сетевые функции.
Магистральные функции реализуют сопряжение адаптера с системной шиной ЭВМ, обычно, с 16-разрядной шиной ISA. Эта магистраль имеет раздельные шины адреса и данных и поддерживает программный обмен, обслуживание прерываний и прямой доступ к памяти. Магистральные функции жестко определяются протоколом системной шины. Основные функции данного типа состоят в следующем:
электрическое буферирование сигналов магистрали,
распознавание собственного адреса на магистрали,
обработка стробов обмена на магистрали.
Сетевые функции реализуют принятый в сети протокол обмена. Часть этих функций может выполняться аппаратурой адаптера или программным обеспечением ЭВМ. Основные функции данного типа состоят в следующем:
Гальваническая развязка компьютера и сети.
Преобразование уровней сигналов из логических в сетевые при передаче и обратное преобразование при приеме.
Кодирование и декодирование сигналов при передаче и приеме соответственно.
Распознавание своего пакета при приеме.
Буферирование передаваемых и принимаемых данных в буферном ОЗУ.
Проведение арбитража обмена по сети (контроль состояния сети, разрешение конфликтов).
Подсчет контрольной суммы пакета при передаче и при приеме.
Первые четыре функции всегда реализуются аппаратно, остальные - комбинацией аппаратных и программных средств.
Структурная схема сетевого адаптера и его взаимодействия с ЭВМ и сетевой средой приведена на рис.7.2.
Рис.7.2. Структура сетевого адаптера.
Блок сетевого интерфейса выполняет функцию гальванической развязки аппаратуры и линии связи. Для гальванической развязки часто применяются импульсные трансформаторы или оптронные пары. Контроллер адаптера выполняет функции кодирования и декодирования, распознавания адресованных ему пакетов информации в соответствии с сетевым номером и буферирование информации в своем ОЗУ. Адаптер может формировать аппаратное прерывание IRQ c номером, который присваивается в процессе инсталляции его программного обеспечения и реализуется контроллером прерываний КП. Принимаемая и передаваемая информация накапливается в буферной области ОЗУ и обрабатывается программой пользователя. Обмен информацией между ОЗУ процессора и адаптера может осуществляться с помощью контроллера прямого доступа к памяти (КПДП).