5 Общие принципы построения сетей

Связь компьютера с периферийными устройствами

Механизмы взаимодействия компьютеров в сети многое позаимствовали у схемы взаимодействия компьютера с периферийными устройствами. Соединение компьютера с периферийным устройством чаще всего представляет собой связь "точка-точка".

Для обмена данными между компьютером и периферийным устройством (ПУ) в компьютере предусмотрен внешний интерфейс, или порт, то есть набор проводов, соединяющих компьютер и ПУ, а также набор правил обмена информацией по этим проводам.

Интерфейс реализуется со стороны компьютера совокупностью аппаратных и программных средств: контроллером ПУ и специальной программой, управляющей этим контроллером, которую часто называют драйвером соответствующего периферийного устройства. Со стороны ПУ интерфейс чаще всего реализуется аппаратным устройством управления ПУ, хотя встречаются и программно-управляемые периферийные устройства.

Простейший случай взаимодействия двух компьютеров

В самом простом случае связь компьютеров может быть реализована с помощью тех же самых средств, которые используются для связи компьютера с периферией, например, через последовательный интерфейс RS-232C. В этом случае происходит взаимодействие двух программ, выполняемых на каждом из компьютеров. Программа, работающая на одном компьютере, не может получить непосредственный доступ к ресурсам другого компьютера, она может только "попросить" об этом другую программу, выполняемую на том компьютере, которому принадлежат эти ресурсы. Эти "просьбы" выражаются в виде сообщений, передаваемых по каналам связи между компьютерами.

Задача по физической передачи данных по линиям связи

В вычислительной технике для представления данных используется двоичный код. Внутри компьютера единицам и нулям данных соответствуют дискретные электрические сигналы. Представление данных в виде электрических или оптических сигналов называется кодированием.

Связь нескольких компьютеров

Как только компьютеров становится больше двух, появляется проблема выбора конфигурации физических связей, или топологии.

При использовании любой топологии, когда два компьютера начнут одновременно передавать данные, в сети происходит столкновение (коллизия).

Для решения этих проблем служат методы доступа - набор правил, по которым РС узнают, когда шина свободна, и можно передавать данные:

• Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизии (CSMA/CD - Carrier-Sense Multiple Access and Collision Defection).

• Доступ с передачей маркера.

При объединении трех и более компьютеров, появляется новая проблема - адресация. Адреса могут быть числовыми (например, 129.26.255.255) и символьными (site.domen.ru).

Множество всех адресов, которые являются допустимыми в рамках некоторой адресации, называется адресным пространством. Адресное пространство может иметь плоскую (линейную) организацию или иерархическую организацию.

Коммутация каналов и пакетов

Если топология сети не полносвязная, то обмен данными между произвольной парой конечных узлов (абонентов) должен идти в общем случае через транзитные узлы.

В самом общем виде задача соединения конечных узлов через сеть транзитных узлов называется задачей коммутации. Она может быть представлена в виде нескольких взаимосвязанных частных задач.

1. Определение информационных потоков, для которых требуется прокладывать пути.

2. Определение маршрутов для потоков

3. Сообщение о найденных маршрутах узлам сети.

4. Продвижение потоков, то есть распознавание потоков и их локальная коммутация на каждом транзитном узле.

5. Мультиплексирование и демультиплексирование потоков.

Среди множества возможных подходов к решению задачи коммутации абонентов в сетях выделяют два основополагающих:

• коммутация каналов

• коммутация пакетов

Коммутация каналов

В сети с коммутацией каналов перед передачей данных всегда необходимо выполнить процедуру установления соединения, в процессе которой и создается составной канал. И только после этого можно начинать передавать данные.

Коммутация пакетов

Техника коммутации пакетов была специально разработана для эффективной передачи компьютерного трафика. При коммутации пакетов все передаваемые пользователем сети сообщения разбиваются в исходном узле на сравнительно небольшие части, называемые пакетами. Пакеты обычно могут иметь переменную длину, но в узких пределах, например от 46 до 1500 байт. Каждый пакет снабжается заголовком, в котором указывается адресная информация, необходимая для доставки пакета узлу назначения, а также номер пакета, который будет использоваться узлом назначения для сборки сообщения.

Структуризация как средство построения больших сетей

Различаю топология физических связей (физическую структуру сети) и топологию логических связей (логическую структуру сети). Конфигурация физических связей определяется электрическими соединениями компьютеров. Логические связи представляют собой маршруты передачи данных между узлами сети и образующиеся путем соответствующей настройки коммуникационного оборудования.

Крупные сети практически никогда не строятся без логической структуризации.