3. Топология локальной сети.

Конфигурация соединения элементов в сеть (топология) во многом определяет такие важнейшие характеристики сети, как ее надежность, производительность, стоимость, защищенность и т.д.Выделяют два основных классов топологий: широковещательных и последовательных. В широковещательных конфигурациях каждый персональный компьютер передаст сигналы, которые могут быть восприняты остальными компьютерами. К таким конфигурациям относятся топологии “общая шина”, “дерево”, “звезда с пассивным центром”. Сеть типа “звезда с пассивным центром” можно рассматривать как разновидность “дерева”, имеющего корень с ответвлением к каждому подключенному уcтройству. В последовательных конфигурациях каждый физический подуровень передает информацию только одному персональному компьютеру. Примерами последовательных конфигураций являются: произвольная (произвольное соединение компьютеров), иерархическая, “кольцо”, “цепочка”, “звезда с интеллектуальным центром”, “снежинка” и другие.Три наиболее распространенные топологии ЛВС: “звезда”, “общая шина” и “кольцо”. В случае топологии “звезда” каждый компьютер через специальный сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к центральному узлу. Центральным узлом служит пассивный соединитель или активный повторитель. Недостатком такой топологии является низкая надежность, т.к. выход из строя центрального узла приводит к остановке всей сети. Топология “общая шина” предполагает использование одного кабеля, к которому подключаются все компьютеры. Информация по нему передается компьютерами поочередно. Достоинством такой топологии является меньшая протяженность кабеля, а также более высокая надежность чем, у “звезды”, т.к. выход из строя отдельной станции не нарушает работоспособности сети в целом. Недостатки состоят в том, что обрыв основного кабеля приводит к неработоспособности всей сети, а также слабая защищенность информации в системе на физическом уровне. При кольцевой топологии данные передаются от одного компьютера другому по эстафете. Если некоторый компьютер получает данные, предназначенные не ему, он передает их дальше по кольцу. Адресат предназначенные ему данные никуда не передает. Достоинством кольцевой топологии является более высокая надежность системы при разрывах кабелей, т.к. к каждому компьютеру есть два пути доступа. К недостаткам топологии относят большую протяженность кабеля, невысокое быстродействие, а также слабая защищенность информации.Топология реальной ЛВС может в точности повторять одну из приведенных выше или включать их комбинацию. Структура сети в общем случае определяется следующими факторами: количеством объединяемых компьютеров, требованиями по надежности и оперативности передачи информации, экономическими соображениями и т. д.

4. Стандартизация компьютерных систем. Понятие интерфейса, протокола и стека. Модель osi. Методы коммутации в компьютерных сетях.

По своей сущности компьютерная сеть является сов-тью компьютеров и сетевого оборудования, соединенных каналами связи. Поскольку компьютеры и сетевое оборудование м. б. разных производителей, то возникает проблема их совместимости. Без принятия всеми производителями общепринятых правил построения оборудова­ния создание компьютерной сети было бы невозможным. Поэтому раз­работка и создание компьютерных сетей могут происходить только в рамках утвержденных стандартов. В основу стандартизации компьютерных сетей положен принцип декомпозиции, т.е. разделения сложных задач на отдельные, более простые подзадачи. Каждая подзадача имеет четко определенные функции и строго установленные связи между ними. При более внимательном рас­смотрении работы компьютера в сети можно выделить две основные подзадачи:

• взаимодействие ПО пользователя с физическим каналом связи (посредством сетевой карты);

• взаимодействие компьютера через канал связи с другим компьютером.

Современное ПО компьютера имеет мно­гоуровневую модульную структуру, т.е. программный код, написан­ный программистом и видимый на экране монитора (модуль верхнего уровня), проходит несколько уровней обработки прежде чем превра­тится в электрический сигнал (модуль нижнего уровня), передавае­мый в канал связи.

При взаимодействии компьютеров через канал связи оба они должны выполнить ряд соглашений. Соглашения должны быть такими, чтобы они были поняты каждым модулем на соответствующем уровне каждо­го компьютера. Суть работы многоуровневого протокола можно пояснить как «письмо в конверте». Каждый уровень протокола надписывает на «кон­верте» свою информацию. Сетям нужно только понимать «надпись» на «конверте», чтобы передать его в место назначения, а до содержания письма им дела нет. Глав­ное, чтобы интерфейсы обеспечивали необходимые связи между ними. Принцип взаимодействия компьютеров в сети можно объяснить на примере сотрудничества двух фирм. Два генеральных менеджера каждой из фирм осуществляют сделки между собой на основании за­ключенных договоров и соглашений. Указанные взаимодействия явля­ются «протоколом уровня генеральных менеджеров». В каждой из фирм у менеджеров есть секретари, причем каждый менеджер имеет свой метод и стиль работы с секретарем. Один, например, предпочита­ет устные указания, а второй дает только письменные распоряжения. Таким образом, каждая фирма имеет свой собственный интерфейс «главный менеджер-секретарь», что не мешает, однако, нормально ра­ботать генеральным менеджерам между собой. Секретари в свою оче­редь договорились обмениваться информацией с помощью факсов, реализуя протокол «секретарь-секретарь». В случае, если секретари пе­рейдут на электронную почту, то генеральные менеджеры этого даже и не заметят- главное, чтобы секретари выполняли их распоряжения, т.е. должен безукоризненно работать интерфейс «менеджер-секретарь». С другой стороны, менеджеры могут заключить совершен­но новый договор, т.е. изменить «протокол уровня генеральных ме­неджеров». Передача не старого, а нового договора на уровне секрета­рей пройдет для них абсолютно не замеченной. В рассмотренном примере мы определили два уровня протоколов -уровень генеральных менеджеров и уровень секретарей. Каждый из ука­занных уровней имеет свой собственный протокол, который может быть изменен независимо от протокола другого уровня. Такую независимость обеспечивает правильное функционирование интерфейсов «менеджер-секретарь». Независимость протоколов каждого уровня друг от друга и взаи­модействие самих уровней посредством интерфейсов являются важней­шей предпосылкой для создания ряда стандартных протоколов для ком­пьютерных сетей. МОДЕЛЬ О81.В начале 80-х гг. XX в. ряд международных организаций (в их чис­ло входила и организация 13О) разработали стандартную модель сетево­го взаимодействия, которую назвали моделью взаимодействия откры­тых систем. В модели 051 все протоколы сети делятся на семь уровней: физический, канальный, сетевой, транс­портный, сеансовый, представительный и прикладной. Физический уровень имеет дело с передачей битов информации по физическим каналам связи. Такими каналами могут быть, например, коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный ка­бель. На этом уровне стандартизируются характеристики электрических сигналов, уровни напряжения и тока, тип кодировки информации, ско­рость передачи сигналов, а также типы разъемов и назначение каждого контакта. Канальный уровень обеспечивает надежную пе­редачу данных через физический канал. Канальный уровень оперирует блоками данных, называемыми кадрами. Основной задачей канального уровня является прием кадра из сети и отправка его в сеть. При выпол­нении этой задачи канальный уровень осуществляет физическую адресацию передаваемых сообщений, контролирует соблюдение правил использования физического канала, выявляет неисправности, управляет потоками информации. Протоколы канального уровня зависят от струк­туры связей между компьютерами и способов их адресации. Кадр может быть доставлен по сети к другому компьютеру только в том случае, если протокол соответствует той топологии, для которой он был разработан. К таким топологиям относятся указанные выше - общая шина, кольцо и звезда. Примерами протоколов канального уровня для локальных сетей являются Ethernet, Token Ring, FDDI, 100 VG-AnyLAN, для глобальных – PPP, SLIP, LAP-B, LAP-D. Для реализации протоколов канального уровня используется спе­циальное оборудование: концентраторы, мосты, коммутаторы. Сетевой уровень служит для образования еди­ной системы, объединяющей несколько сетей. Причем они могут быть различной топологии, использовать совершенно различные принципы сообщений между конечными узлами и обладать произ­вольной структурой. Сети соединяются между собой специальными устройствами, на­зываемыми маршрутизаторами. Маршрутизатор - это устройство, кото­рое собирает данные о топологии межсетевых соединений и на ее осно­вании пересылает пакеты информации из одной сети в другую. После­довательность маршрутизаторов, через которые проходит пакет, называ­ется маршрутом, а выбор маршрута - маршрутизацией. Маршрутиза­ция является главной задачей сетевого уровня. На последнем действуют три протокола: сетевой - для определения правил передачи пакетов от конечных узлов к маршрутизаторам и между маршрутизаторами; мар­шрутизации - для сбора информации о топологии сети; разрешения ад­ресов - для отображения адреса узла, используемого на сетевом уровне в локальном адресе сети (АRР-адрес). Примерами протоколов сетевого уровня являются протокол межсетевого взаимодействия 1Р стека ТСР/ IР и протокол межсетевого обмена пакетами IРХ стека Novell. Транспортный уровень предназначен для опти­мизации передачи данных от отправителя к получателю с той степенью надежности, которая требуется. Основная задача транспортного уров­ня - обнаружение и исправление ошибок в сообщениях, пришедших с описанных выше уровней. Начиная с транспортного уровня, все дальнейшие протоколы реа­лизуются программным обеспечением компьютера, обычно включаемо­го в состав сетевой операционной системы. Примерами транспортных протоколов являются ТСР стека ТСР/ IР и SРХ Novel.Сеансовый уровень управляет диалогом между двумя компьютерами. На этом уровне устанавливаются правила нача­ла и завершения взаимодействия. На сеансовом уровне определяется, какая из сторон является активной в данный момент, а какая прини­мает данные. Представительный уровень выполняет преoб-разование данных между устройствами с различными форматами дан­ных, не меняя при этом содержания. Благодаря данному уровню инфор­мация, передаваемая прикладным уровнем одного компьютера, всегда понятна прикладному уровню другого компьютера. На этом уровне, как правило, происходят шифрование и дешифрование данных, благодаря которым обеспечивается секретность передаваемого сообщения. Прикладной уровень является пользовательским интерфейсом для работы с сетью. Данный уровень непосредственно взаи­модействует с пользовательскими прикладными программами, предоставляя им доступ в сеть. С помощью протоколов указанного выше уровня пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким, как файлы, принтеры, гипертекстовые Web-страницы, электронная почта и т.д. Необходимо отметить, что три нижних уровня модели OSI - физи ческий, канальный и сетевой - зависят от сети, т.е. их протоколы тес» связаны с технической реализацией сети и используемым коммутационным оборудованием. Три верхних уровня - сеансовый, представления и прикладной - ориентированы на программное обеспечение и мало зависят от особенностей построения сети (топологии, оборудования и т.д.). Транспортный уровень является промежуточным. Он скрывает детали функционирования нижних уровней от верхних. Благодаря этому уров­ню можно разрабатывать приложения, не зависящие от технических средств транспортировки сообщений. Модель ОSI является так называемой открытой системой, т.е. она имеет опубликованные, общедоступные спецификации и стандарты, принятые в результате достижения согласия многих разработчиков и пользователей после всестороннего обсуждения. Указанная модель до­ступна всем разработчикам и для ее использования не требуется получе­ния специальных лицензий.

5. Определение и основные услуги локальной сети. Одноранговые и серверные сети. Сервер, клиент, рабочая группа, сетевая политика, системное администрирование. Серверное и клиентское программное обеспечение. Локальная компьютерная сеть – компьютерная сеть для ограниченного круга пользователей, объединяющая компьютеры в одном помещении или в рамках одного предприятия. Возможности работы в локальной сети: 1.Поиск сетевого компьютера по его имени. 2.Разрешение доступа других пользователей сети к ресурсам локального компьютера: дискам, папкам и принтеру. 3.Доступ к сетевым ресурсам при условии наличия разрешения. 4.Удаленный доступ к локальной сети с помощью модема по телефонной линии.Существует два основных принципа управления в локальных сетях: централизация и децентрализация. Согласно этим принципам локальные сети бывают одноранговыми и серверными. Одноранговая сеть – сеть, в которой компьютеры равноправны. Серверная сеть – сеть с компьютерами, выполняющими разные роли. Сервер – компьютер, выделенный для совместного использования участниками сети, поставляющий ресурсы и услуги. Клиент – компьютер, использующий ресурсы и услуги сервера. Следует заметить, что в серверной сети на компьютеры с разными ролями устанавливают различные операционные системы. Так, на сервер устанавливают одну из серверных операционных систем (пр. Windows NT Server). На компьютеры-клиенты можно устанавливать любую операционную систему, содержащую средства для выполнения роли клиента серверной сети (пр. Windows 95/98).Для удобства управления локальной компьютерной сетью, несколько компьютеров, имеющих равные права доступа, объединяют в рабочие группы.Политика сети – совокупность приемов разделения и ограничения прав доступа участников компьютерной сети к ресурсам. Системный администратор – человек, управляющий организацией работы локальной сети.