7) Глобальные сети с коммутацией каналов

Сегодня для построения глобальных связей в корпоративной сети доступны сети с коммутацией каналов двух типов - традиционные аналоговые телефонные сети и цифровые сети с интеграцией услуг ISDN. Достоинством сетей с коммутацией каналов является их распространенность, что характерно особенно для аналоговых телефонных сетей. В последнее время сети ISDN во многих странах также стали также доступны корпоративному пользователю, а в России это утверждение относится пока только к крупным городам. Телефонные сети, полностью построенные на цифровых коммутаторах, и сети ISDN свободны от многих недостатков традиционных аналоговых телефонных сетей. Они предоставляют пользователям высококачественные линии связи, а время установления соединения в сетях ISDN существенно сокращено.

Однако даже при качественных каналах связи, которые могут обеспечить сети с коммутацией каналов, для построения корпоративных глобальных связей эти сети могут оказаться экономически неэффективными. Так как в таких сетях пользователи платят не за объем переданного графика, а за время соединения, то при графике с большими пульсациями и, соответственно, большими паузами между пакетами оплата идет во многом не за передачу, а за ее отсутствие.

Глобальные сети с коммутацией пакетов

В 80-е годы для надежного объединения локальных сетей и крупных компьютеров в корпоративную сеть использовалась практически одна технология глобальных сетей с коммутацией пакетов - Х.25. Сегодня выбор стал гораздо шире, помимо сетей Х.25 он включает такие технологии, как Frame relay, SMDS и АТМ. Кроме этих технологий, разработанных специально для глобальных компьютерных сетей, можно воспользоваться услугами территориальных сетей ТСР/IР, которые доступны сегодня как в виде недорогой и очень распространенной сети Internet качество транспортных услуг которой пока практически не регламентируется и оставляет желать лучшего, так и в виде коммерческих глобальных сетей ТСР/1Р, изолированных от Internet и предоставляемых в аренду телекоммуникационными компаниями.

Основной недостаток - необходимость в дополнительных устройствах.

В дальнейшем употребляя термин компьютерная сеть будем иметь в ввиду реальные сети.

Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по группе признаков:

1) Территориальная распространенность;

2) Ведомственная принадлежность;

3) Скорость передачи информации;

4) Тип среды передачи;

5) Топология;

6) Организация взаимодействия компьютеров.

8) ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ Режимы передачи данных Любая коммуникационная сеть должна включать следующие основные компоненты: передатчик, сообщение, средства передачи, приемник. Передатчик — устройство, являющееся источником данных. Приемник — устройство, принимающее данные. Приемником могут быть компьютер, терминал или какое-либо цифровое устройство. Сообщение — цифровые данные определенного формата, предназначенные для передачи. Это может быть файл базы данных, таблица, ответ на запрос, текст или изображение. Средства передачи — физическая передающая среда и специальная аппаратура, обеспечивающая передачу сообщений. Для передачи сообщений в вычислительных сетях используются различные типы каналов связи. Наиболее распространены выделенные телефонные каналы и специальные каналы для передачи цифровой информации. Применяются также радиоканалы и каналы спутниковой связи. Особняком в этом отношении стоят ЛВС, где в качестве передающей среды используются витая пара проводов, коаксиальный кабель и оптоволоконный кабель. Для характеристики процесса обмена сообщениями в вычислительной сети по каналам связи используются следующие понятия: режим передачи, код передачи, тип синхронизации. Режим передачи. Существуют три режима передачи: симплексный, полудуплексный и дуплексный. Примером симплексного режима передачи (рис. 6.5) является система, в которой информация, собираемая с помощью датчиков, передается для обработки на ЭВМ. В вычислительных сетях симплексная передача практически не используется. Полудуплексный режим — попеременная передача информации, когда источник и приемник последовательно меняются местами (рис. 6.6). . Дуплексный режим — одновременные передача и прием сообщений. ^плексный режим (рис. 6.7) является наиболее скоростным режимом работы и позволяет эффективно использовать вычислительные возможности быстродействующих ЭВМ в сочетании с высокой скоростью передачи данных по каналам связи. Пример дуплексного режима — телефонный разговор. Симплексный режим — передача данных только в одном направлении. Коды передачи данных Для передачи информации по каналам связи используются специальные коды. Коды эти стандартизованы и определены рекомендациями ISO (International Organization for Standardization) — Международной организации по стандартизации (МОС) или Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии (МККТТ). Наиболее распространенным кодом передачи по каналам связи является код ASCII, принятый для обмена информацией практически во всем мире (отечественный аналог — кодКОИ-7). Для передачи кодовой комбинации используется столько линий, сколько битов эта комбинация содержит. Каждый бит передается по отдельному проводу. Это параллельная передача или передача параллельным кодом. Предпочтение такой передаче отдается при организации локальных МВК, для внутренних связей ЭВМ и для небольших расстояний между абонентами сети. Передача параллельным кодом обеспечивает высокое быстродействие, но требует повышенных затрат на создание физической передающей среды и обладает плохой помехозащищенностью. В вычислительных сетях передача параллельными кодами не используется.

1) 1.История развития вычислительных систем.

1 этап(1945-1955гг.)

Первые ламповые вычислительные машины появились в середине 40х годов,затем появился принцип программы, хранящейся в памяти машины.

Вычислительная система выполняла одновременно только одну операцию. Программа загружалась с помощью перфокарт.

В 1951 г. Возник преобразователь первых компиляторов Fortran.

2 этап(1955-нач.1960х)

Появились компьютеры на основе транзисторов и пакетные операционные системы.

3 этап(до 1980г )

Появились компьютеры на основе интегральных схем. Вычисления начали производиться в режиме он-лайн.

Появилась идея мультипрограммирования и механизм прерывания.

Отладка программ по прежнему занимала много времени, т.к. требовалось знание регистров памяти.

4 этап (1980-наше время)

Появились ПК на основе больших интегральных схем.

Компьютеры начали использоваться не только специалистами, что потребовало разработки дружественного программного обеспечения. Появились первые сетевые ОС.

Компьютерная (вычислительная) сеть - это совокупность компьютеров и другого периферийного оборудования (принтеров, графических устройств, мощных накопителей на магнитных и магнитооптических дисках, модемов и пр.), соединенных с помощью каналов связи в единую систему так, что они могут связываться между собой и совместно использовать ресурсы сети.

Компьютерная сеть - представляет собой систему распределенной обработки информации, состоящую как минимум из двух компьютеров, взаимодействующих между собой с помощью специальных средств связи.

Другими словами сеть представляет собой совокупность соединенных друг с другом ПК и других вычислительных устройств, таких как принтеры, факсимильные аппараты и модемы. Сеть дает возможность отдельным сотрудникам организации взаимодействовать друг с другом и обращаться к совместно используемым ресурсам; позволяет им получать доступ к данным, хранящимся на персональных компьютерах в удаленных офисах, и устанавливать связь с поставщиками.

Компьютеры, входящие в сеть выполняют следующие функции:

• Организация доступа к сети

• Управление передачей информации

• Предоставление вычислительных ресурсов и услуг абонентам сети.

6).Локальные сети Local Area Network (LAN) - сети компьютеров, сосредоточенных на небольшой территории (обычно в радиусе не более 1-2 км). В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации. Поскольку в локальные сети имеют короткие расстояния между компьютерами, то рациональнее использовать относительно дорогие, но высококачественные линии связи. Такие линии оправдают затраты поскольку позволят простыми методами передачи данных достигнуть высоких скоростей обмена данными по 100 Мбит/с. В виду этого, услуги локальной сети, которые весьма отличаются своим разнообразием, обычно сразу предусматривают режим работы on-line (режим реального времени).

Глобальные сети - Wide Area Network (WAN) - сеть, которая объединяет территориально рассредоточенные компьютеры, которые могут находиться в различных городах и даже странах. Глобальные сети служат для того, чтобы предоставлять свои сервисы большому количеству конечных абонентов, разбросанных по большой территории - в пределах области, региона, страны, континента или всего земного шара. Ввиду большой протяженности каналов связи построение глобальной сети требует очень больших затрат, в которые входит стоимость кабелей и работ по их прокладке, затраты на коммутационное оборудование и промежуточную усилительную аппаратуру, обеспечивающую необходимую полосу пропускания канала, а также эксплуатационные затраты на постоянное поддержание в работоспособном состоянии разбросанной по большой территории аппаратуры сети.Типичными абонентами глобальной компьютерной сети являются локальные сети предприятий, расположенные в разных городах и странах, которым нужно обмениваться данными между собой. Услугами глобальных сетей пользуются также и отдельные компьютеры. Крупные компьютеры класса мэйнфреймов обычно обеспечивают доступ к корпоративным данным, в то время как персональные компьютеры используются для доступа к корпоративным данным и публичным данным Internet.

Корпоративные компьютерные сети

Многие организации, заинтересованные в защите информации от несанкционированного доступа (например, военные, банковские и пр.), создают собственные, так называемые корпоративные сети. Корпоративная сеть может объединять тысячи и десятки тысяч компьютеров, размещенных в различных странах и городах (в качестве примера можно привести сеть корпорации Microsoft, MSN

14) Серверы баз данных

В большинстве случаев, сервер базы данных представляет собой сервер, на котором установлена система управления базой данных (СУБД, Database management system, DBMS) на основе языка SQL (Structured Query Language — язык структурированных запросов). Клиентский компьютер посылает свой SQL-запрос на сервер базы данных, который, в свою очередь, обращается в имеющуюся базу данных для обработки этого запроса, а затем возвращает результаты обработки на клиентский компьютер. В обозначении «сервер баз данных» термин «сервер» может относиться как к самому компьютеру, используемому в качестве этого сервера, так и к программному обеспечению СУБД, как, например, пакет Microsoft SQL Server.

Серверы приложений

Если серверы доступа к файлам и принтерам пересылают какой-то файл на ту клиентскую машину, которая сделала этот запрос, то серверы приложений отправляют только результаты обработки запроса. Например, вам нужно найти в базе данных по персоналу всех работников, у кого день рождения в ноябре. Вместо пересылки на ваш компьютер всей базы данных для того, чтобы вы могли выполнить поиск, этот поиск проводится на самом сервере приложений, а потом на ваш компьютер отправляется только результат сделанного вами запроса. Это небольшое, но значительное различие делает серверы приложений (такие, например, как Lotus Domino) идеальными инструментами для обслуживания огромных объемов данных и для предоставления этих данных клиентам.

Файл-серверы

Файл-сервер делает именно то, о чем говорит его название: обеспечивает взаимодействие между сетевыми станциями и дает пользователям доступ к файлам, которые необходимы им для работы. Кроме того, файл-сервер обычно ограничивает несанкционированный доступ к данным. Собственно, разница между файл-сервером и сервером приложений заключается в том, что первый хранит программы и данные, а второй выполняет программы и обрабатывает данные.

Принт-серверы (серверы печати)

Такие серверы позволяют всем подключенным к сети компьютерам распечатывать документы на одном или нескольких общих принтерах. В этом случае отпадает необходимость комплектовать каждый компьютер собственным печатающим устройством. Кроме того, принимая на себя все заботы о выводе документов на печать, принт-сервер освобождает компьютеры для другой работы. Например, принт-сервер хранит посланные на печать документы на своем жестком диске, выстраивает их в очередь и выводит на принтер в порядке очередности.

Почтовые серверы(сервер сообщений)

Почтовый сервер (иногда называемый сервером сообщений) должен заниматься как входящими, так и исходящими запросами. Одна из задач почтового сервера — чтение адресов входящих сообщений и доставка корреспонденции в соответствующие почтовые ящики в пределах интрасети. В зависимости от развитости почтового сервера он может предоставлять администратору большую или меньшую степень контроля над локальными почтовыми ящиками, типами и размерами сообщений, которые они в состоянии получать, автоматическими ответами, которые можно составлять, и т. п.

15) Топология (конфигурация) – это способ соединения компьютеров в сеть. Топология физических связей различают полносвязные и неполносвязные:

Полносвязная топология соответствует сети, в которой каждый компьютер непосредственно связан со всеми остальными. Полносвязные  топологии в крупных сетях применяются редко, так как для связи N узлов требуется N(N-1)/2 физических дуплексных линий связи, т.е. имеет место квадратическая зависимость.

Ячеистая топология получается из полносвязной путем удаления некоторых возможных связей. Ячеистая топология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна для крупных сетей.

"Кольцо" представляет собой очень удобную конфигурацию и для организации обратной связи — данные, сделав полный оборот, возвращаются к узлу-источнику. "звезда" образуется в том случае, когда каждый компьютер с помощью отдельного кабеля подключается к общему центральному устройству, называемому концентратором. В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. В роли концентратора может выступать как компьютер, так и специализированное устройство, такое как многовходовый повторитель, коммутатор или маршрутизатор. К недостаткам относится: более высокая стоимость сетевого оборудования, связанная с необходимостью приобретения специализированного центрального устройства.

9) .Для передачи данных в информационных системах наиболее часто применяется последовательная (полудуплексная) передача. Она разделяется на два метода:

а) Асинхронная передача;

б) Синхронная передача.

а)При асинхронной передаче каждый символ передаётся отдельной посылкой. Стартовые биты предупреждают о начале передачи. Затем передаётся символ. Для определения достоверности передачи используется бит чётности (бит чётности равен 1, если количество единиц в символе нечётно, и равен 0 в противном случае). Последний бит сигнализирует об окончании передачи.

Преимущества:

1) Несложная отработанная система;

2) Недорогое интерфейсное оборудование.

Недостатки:

1) Третья часть пропускной способности теряется на передачу служебных битов;

2) Невысокая скорость передачи данных по сравнению с синхронной;

3) При множественной ошибке с помощью бита чётности невозможно определить достоверность полученной информации.

Асинхронная передача используется в системах, где обмен данными происходит время от времени, и не требуется высокая скорость передачи данных.

б)При использовании синхронного метода данные передаются блоками. Для синхронизации работы приёмника и передатчика в начале блока передаются биты синхронизации. Затем передаются данные, код обнаружения ошибки и символ окончания передачи. Код обнаружения ошибки вычисляется по содержимому поля данных и позволяет однозначно определить достоверность принятой информации.

Преимущества:

1) Высокая эффективность передачи данных;

2) Высокая скорость передачи данных;

3) Надёжный встроенный механизм обнаружения ошибок.

Недостатки:

1. Интерфейсное оборудование более сложное и дорогое.

4) 4)Системы “терминал - хост” Первоначально операционные системы ЭВМ (ОС) были рассчитаны на пакетную обработку информации, затем, с созданием интерактивных терминальных устройств, появи¬лась возможность совместной работы пользователей в реальном масштабе времени. Основные этапы развития систем доступа к ин¬формационным ресурсам представлены на рис. 1.1 и включают сле¬дующие схемы. 1. Взаимодействие терминала (конечный пользователь, источ¬ник запросов и заданий) и хоста (центральная ЭВМ держатель всех информационных и вычислительных ресурсов). Мо¬жет осуществляться как в локальном, так и в удаленном режиме, во втором случае, как правило, некоторая совокупность пользователем (дисплейный класс) размещается в так называемом абонентском пункте — комплексе, снабженном контроллером (устройством управления), принтером, концентратором и обеспечивающим па¬раллельную работу пользователей с удаленным хостом. Связь между хостом и абонентским пунктом в этом случае осуществлялась с по¬мощью модемов, по телефонным каналам. 2. На следующем этапе формируются сети передачи данных (из существующих общих и специальных цифровых кана¬лов), позволяющие не только осуществлять более тесное взаимодей-ствие терминал — хост. Но и обмен хост — хост для реализации распределенных баз данных и децентрализации процессов обработ¬ки информации. 3. Появление и массовое распространение персональных компью¬теров выводит на первый план (для массового пользователя) проб¬лему связи ПК — ПК для быстрого резервирования и ко-пирования информации (в том числе с использованием модемов) и локальные сети — для совместной эксплуатации баз дан¬ных (файл-сервер) и дорогостоящего оборудования. В дальнейшем локальные сети потеряли самостоятельное значение вследствие ин¬теграции с глобальными в двухуровневые сети, строящиеся по еди¬ному принципу в рамках. В последующем перечисленные конфигурации не претерпели существенных изменений, однако понятия хост и терминал из чис¬то аппаратурных трансформировались в аппаратурно-программные и даже сугубо программные (например, эмуляторы терминала и эму¬ляторы хоста на однотипных ПК). Кроме того, в 80-е гг. в обиход входит понятие интеллектуального терминала — сателлитной машины, которая берет на себя часть функций по обра¬ботке информации пользователя (например, синтаксический анализ запроса или программы).

12)

Классификация сетей

По распределению полномочий компьютеров сети можно разделить на одноранговые, серверные и гибридные.

В одноранговых сетях все компьютеры имеют одинаковые «права и обязанности». Каждый компьютер предоставляет свои ресурсы другим членам сети и одновременно может пользоваться их ресурсами.

В серверных сетях один или несколько компьютеров (серверы) предоставляют свои ресурсы всем другим компьютерам сети (клиентам), а также распределяет права доступа клиентов в сети. При этом сервер не использует ресурсы клиентов.

В гибридных сетях совмещены признаки одноранговых и серверных сетей.

Например, один узел, будучи сервером для части компьютеров, может являться клиентом другого сервера.

Большинство сетей являются гибридными.

3) Обработка данных

Современное производство требует высоких скоростей обработки информации, удобных форм ее хранения и передачи. Необходимо также иметь

динамичные способы обращения к информации, способы поиска данных в заданные временные интервалы; реализовывать сложную математическую и логическую

обработку данных. Управление крупными предприятиями, управление экономикой на уровне страны требуют участия в этом процессе достаточно крупных коллективов.

3.1. Централизованная обработка данных.

В эпоху централизованного использования ЭВМ с пакетной обработкой

информации пользователи вычислительной техники предпочитали приобретать

компьютеры, на которых можно было бы решать почти все классы их задач.

Однако сложность решаемых задач обратно пропорциональна их количеству, и

это приводило к неэффективному использованию вычислительной мощности ЭВМ

при значительных материальных затратах. Нельзя не учитывать и тот факт, что

доступ к ресурсам компьютеров был затруднен из-за существующей политики

централизации вычислительных средств в одном месте.

Принцип централизованной обработки данных (рис. 6.1) не отвечал

высоким требованиям к надежности процесса обработки, затруднял развитие

систем и не мог обеспечить необходимые временные параметры при диалоговой

обработке данных в многопользовательском режиме. Кратковременный выход из

строя центральной ЭВМ приводил к роковым последствиям для системы в целом,

гак как приходилось дублировать функции центральной ЭВМ, значительно

увеличивая затраты на создание и эксплуатацию систем обработки данных.

Система централизованной обработки данных

Появление малых ЭВМ, микроЭВМ и, наконец, персональных компьютеров

потребовало нового подхода к организации систем обработки данных, к

созданию новых информационных технологий. Возникло логически обоснованное

требование перехода от использования отдельных ЭВМ в системах

централизованной обработки данных к распределенной обработке данных.

3.2.Распределенная обработка данных — обработка данных, выполняемая

на независимых, но связанных между собой компьютерах, представляющих

распределенную систему.

Система распределенной обработки данных

Для реализации распределенной обработки данных были созданы

многомашинные ассоциации, структура которых разрабатывается по одному из

следующих направлений:

* многомашинные вычислительные комплексы (МВК);

* компьютерные (вычислительные) сети.

Многомашинный вычислительный комплекс — группа установленных рядом

вычислительных машин, объединенных с помощью специальных средств сопряжения

и выполняющих совместно единый информационно-вычислительный процесс.

18) 18. Token Ring (802.5) был разработан в1984 г. компанией IBM, строится по топологии кольцо и передача данных осущ-ся со скоростью4 или 16 Мбит/с, при использовании экранированной витой пары мах длина м/у компами 730 м, а для неэкран.- 365,мах длина кольца не должна превышать 4 км, обеспечивает скорость передачи данных 100 Мбит/с

T oken Ring - сети с передачей маркера, т.е.перемещают вдоль сети небольшой блок данных, называемый маркером. Владение этим маркером гарантирует право передачи. Если узел, принимающий маркер, не имеет информации для отправки, он просто переправляет маркер к следующей конечной станции. Каждая станция может удерживать маркер в течение определенного максимального времени (по умолчанию - 10 мс).Сети Token Ring являются детерминистическими сетями, т.е. вычисляют max время, которое пройдет, прежде чем любая конечная станция сможет передавать. Эта характеристика делают сеть Token Ring идеальной для применений, где задержка должна быть предсказуема и важна устойчивость функционирования сети. Применяется как более дешевая технология, получила распространение везде, где есть ответственные приложения для которых важна не столько скорость, сколько надежная доставка информации.

19) ARC Net разраб. в 1977г., прим. топологию шина или звезда, в качестве передающей среды использ. витая пара или коаксиальный кабель, мах длина сети до 6 км , min длина сети-0,9 м, скорость передачи данных 2,44 Мбит/с. Основу коммуникационного оборудования - составляет:коммутатор (switch),пассивный/активный концентратор. Преимущество имеет коммутаторное оборудование, так как позволяет формировать сетевые домены. Активные хабы применяются при большом удалении рабочей станции (они восстанавливают форму сигнала и усиливают его). Пассивные — при маленьком. В сети применяется назначаемый принцип доступа рабочих станций, то есть право на передачу имеет станция, получившая от сервера так называемый программный маркер. Т.е. реализуется детерминированный сетевой трафик.

Преимущества подхода:1Можно рассчитать точное время доставки пакета данных.2Можно точно рассчитать пропускную способность сети.

Замечания: сообщения, передаваемые рабочими станциями образуют очередь на сервере. Если время обслуживания очереди значительно (более, чем в 2 раза) превышает максимальное время доставки пакета между двумя самыми удалёнными станциями, то считается, что пропускная способность сети достигла максимального предела. В этом случае дальнейшее наращивание сети невозможно и требуется установка второго сервера.

Достоинства:Низкая стоимость сетевого оборудования и возможность создания протяжённых сетей.Недостатки:Невысокая скорость передачи данных.

31) 31. Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, реализуемые операционной системой, системными утилитами, системными аппаратными средствами. Модель не включает средства взаимодействия приложений конечных пользователей. Свои собственные протоколы взаимодействия приложения реализуют, обращаясь к системным средствам. Поэтому необходимо различать уровень взаимодействия приложений и прикладной уровень. Итак, пусть приложение обращается с запросом к прикладному уровню, например к файловой службе. На основании этого запроса программное обеспечение прикладного уровня формирует сообщение стандартного формата. Обычное сообщение состоит из заголовка и поля данных. Заголовок содержит служебную информацию, которую необходимо передать через сеть прикладному уровню машины-адресата, чтобы сообщить ему, какую работу надо выполнить. В нашем случае заголовок, очевидно, должен содержать информацию о месте нахождения файла и о типе операции, которую необходимо над ним выполнить. Поле данных сообщения может быть пустым или содержать какие-либо данные, например те, которые необходимо записать в удаленный файл. Но для того чтобы доставить эту информацию по назначению, предстоит решить еще много задач, ответственность за которые несут нижележащие уровни. После формирования сообщения прикладной уровень направляет его вниз по стеку представительному уровню. Протокол представительного уровня на основании информации, полученной из заголовка прикладного уровня, выполняет требуемые действия и добавляет к сообщению собственную служебную информацию - заголовок представительного уровня, в котором содержатся указания для протокола представительного уровня машины-адресата. Полученное в результате сообщение передается вниз сеансовому уровню, который в свою очередь добавляет свой заголовок, и т. д. (Некоторые реализации протоколов помещают служебную информацию не только в начале сообщения в виде заголовка, но и в конце, в виде так называемого «концевика».) Наконец, сообщение достигает нижнего, физического уровня, который собственно и передает его по линиям связи машине-адресату. К этому моменту сообщение «обрастает» заголовками всех уровней.

24) Сетевая карта или сетевой адаптер выступает в качестве физического интерфейса между компьютером и средой передачи.

Платы сетевого адаптера подсоединяются ко всем сетевым компьютерам и серверам. К соответствующему разъёму платы подключается сетевой кабель.

Сетевая карта - это плата расширения, вставляемая в разъем материнской платы (main board) компьютера (вставляется в слоты расширения). Существуют сетевые адаптеры для нотебуков (notebook), они вставляются в специальный разъем в корпусе нотебука. Также существуют сетевые адаптеры, интегрированные на материнской плате компьютера, Ethernet сетевые адаптеры подключаются к USB (Universal Serial Bus) порту компьютера и позволяют подключаться к сети без вскрытия корпуса компьютера.

Функции сетевого адаптера:

1. Подготовка данных, поступающих от компьютера, к передаче по сетевому кабелю.

2. Передача данных другому компьютеру.

3. Управление потоком данных между компьютером и средой передачи.

4. Приём данных из кабеля и перевод в форму, понятную центральному процессору компьютера.

Плата сетевого адаптера состоит из аппаратной части и встроенных программ, записанных в ПЗУ. Эти программы реализуют функции подуровня “управление логической связью” и “управление доступом к среде”, “канального" уровня модели OSI.

Характеристики сетевого адаптера

Сетевые платы характеризуются своей

• Разрядностью: 8 бит (самые старые), 16 бит, 32 бита и 64 бит.

• Шиной данных, по которой идет обмен информацией между материнской платой и сетевой картой: ISA, EISA, VL-Bus, PCI и др.

• Микросхемой контроллера или чипом (Chip, chipset) , на котором данная плата изготовлена.

• Поддерживаемой сетевой средой передачи (network media) , т.е. установленными на карте разъемами для подключения к определенному сетевому кабелю.

• Скоростью работы: 10Mbit 100Mbit, Gigabit

• Также, карты на витую пару могут поддерживать или не поддерживать FullDuplex - ный режим работы.

• MAC- адресом (физический адрес)

Сетевой адаптер должен указывать своё местонахождение в сети, т.е. иметь адрес, чтобы его могли отличить от остальных плат. Это уникальный серийный номер, присваиваемый каждому сетевому устройству для идентификации его в сети. MAC-адрес присваивается адаптеру его производителем. При работе сетевые адаптеры просматривают весь проходящий сетевой трафик и ищут в каждом пакете данных свой MAC-адрес. Если таковой находится, то адаптер принимают эти данные.

34) Уровни стека TCP/IP

(посмотри билет №33)

Физический уровень.Физический уровень описывает среду передачи данных (будь то коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно или радиоканал), физические характеристики такой среды и принцип передачи данных (разделение каналов, модуляцию, частоту сигналов, способ синхронизации передачи, время ожидания ответа и максимальное расстояние).

Канальный уровень.Канальный уровень описывает, каким образом передаются пакеты данных через физический уровень, включая кодирование (то есть специальные последовательности бит, определяющих начало и конец пакета данных). Ethernet, например, в полях заголовка пакета содержит указание того, какой машине или машинам в сети предназначен этот пакет.

Примеры протоколов канального уровня — Ethernet, IEEE 802.11 Wireless Ethernet, SLIP, Token Ring, ATM и MPLS.

Канальный уровень иногда разделяют на 2 подуровня — LLC и MAC.

Сетевой уровень.Сетевой уровень изначально разработан для передачи данных из одной (под)сети в другую. Примерами такого протокола является X.25 и IPC в сети ARPANET.

С развитием концепции глобальной сети в уровень были внесены дополнительные возможности по передаче из любой сети в любую сеть, независимо от протоколов нижнего уровня, а также возможность запрашивать данные от удалённой стороны, например в протоколе ICMP (используется для передачи диагностической информации IP-соединения) и IGMP (используется для управления multicast-потоками).

ICMP и IGMP расположены над IP и должны попасть на следующий — транспортный — уровень, но функционально являются протоколами сетевого уровня, а поэтому их невозможно вписать в модель OSI.

Пакеты сетевого протокола IP могут содержать код, указывающий, какой именно протокол следующего уровня нужно использовать, чтобы извлечь данные из пакета. Это число — уникальный IP-номер протокола. ICMP и IGMP имеют номера, соответственно, 1 и 2.

Транспортный уровень.Протоколы транспортного уровня могут решать проблему негарантированной доставки сообщений («дошло ли сообщение до адресата?»), а также гарантировать правильную последовательность прихода данных. В стеке TCP/IP транспортные протоколы определяют, для какого именно приложения предназначены эти данные.

Протоколы автоматической маршрутизации, логически представленные на этом уровне (поскольку работают поверх IP), на самом деле являются частью протоколов сетевого уровня; например OSPF (IP идентификатор 89).

TCP (IP идентификатор 6) — «гарантированный» транспортный механизм с предварительным установлением соединения, предоставляющий приложению надёжный поток данных, дающий уверенность в безошибочности получаемых данных, перезапрашивающий данные в случае потери и устраняющий дублирование данных. TCP позволяет регулировать нагрузку на сеть, а также уменьшать время ожидания данных при передаче на большие расстояния. Более того, TCP гарантирует, что полученные данные были отправлены точно в такой же последовательности. В этом его главное отличие от UDP.

UDP (IP идентификатор 17) протокол передачи датаграмм без установления соединения. Также его называют протоколом «ненадёжной» передачи, в смысле невозможности удостовериться в доставке сообщения адресату, а также возможного перемешивания пакетов. UDP обычно используется в таких приложениях, как потоковое видео и компьютерные игры, где допускается потеря пакетов, а повторный запрос затруднён или не оправдан, либо в приложениях вида запрос-ответ (например, запросы к DNS), где создание соединения занимает больше ресурсов, чем повторная отправка.

Прикладной уровень.На прикладном уровне работает большинство сетевых приложений.

Эти программы имеют свои собственные протоколы обмена информацией, например, HTTP для WWW, FTP (передача файлов), SMTP (электронная почта), SSH (безопасное соединение с удалённой машиной), DNS (преобразование символьных имён в IP-адреса) и многие другие.В массе своей эти протоколы работают поверх TCP или UDP и привязаны к определённому порту, например:HTTP на TCP-порт 80 или 8080,

FTP на TCP-порт 20 (для передачи данных) и 21 (для управляющих команд),SSH на TCP-порт 22,запросы DNS на порт UDP (реже TCP) 53,обновление маршрутов по протоколу RIP на UDP-порт 520.

32)

Физический уровень-Физический уровень :передача битов по физическим каналам;формирование электрических сигналов;кодирование информации;синхронизация;модуляция.

Реализуется аппаратно.

Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом.Примером протокола физического уровня может служить спецификация 10Base-T технологии Ethernet, которая определяет в качестве используемого кабеля неэкранированную витую пару категории 3 с волновым сопротивлением 100 Ом, разъем RJ-45, максимальную длину физического сегмента 100 метров, манчестерский код для представления данных в кабеле, а также некоторые другие характеристики среды и электрических сигналов.

Канальный уровень-обеспечивает корректность передачи каждого кадра помещая специальную последовательность бит в начало и конец каждого кадра, для его выделения, а также вычисляет контрольную сумму, обрабатывая все байты кадра определенным способом, и добавляет контрольную сумму к кадру.. Необходимо отметить, что функция исправления ошибок для канального уровня не является обязательной, поэтому в некоторых протоколах этого уровня она отсутствует, например в Ethernet и frame relay.Функции канального уровня-Надежная доставка пакета:Между двумя соседними станциями в сети с произвольной топологией.Между любыми станциями в сети с типовой топологией:

проверка доступности разделяемой среды;выделение кадров из потока данных, поступающих по сети; формирование кадров при отправке данных;подсчет и проверка контрольной суммы.

Сетевой уровень- (Network layer) служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, причем эти сети могут использовать различные принципы передачи сообщений между конечными узлами и обладать произвольной структурой связей. Функции сетевого уровня достаточно разнообразны. Рассмотрим их на примере объединения локальных сетей.

Сети соединяются между собой специальными устройствами, называемыми маршрутизаторами. Маршрутизатор — это устройство, которое собирает информацию о топологии межсетевых соединений и пересылает пакеты сетевого уровня в сеть назначения. Чтобы передать сообщение от отправителя, находящегося в одной сети, получателю, находящемуся в другой сети, нужно совершить некоторое количество транзитных передач между сетями, или хопов (от слова hop — прыжок), каждый раз выбирая подходящий маршрут. Таким образом, маршрут представляет собой последовательность маршрутизаторов, через которые проходит пакет.

Сетевой уровень — доставка пакета:между любыми двумя узлами сети с произвольной топологией;между любыми двумя сетями в составной сети;сеть — совокупность компьютеров, использующих для обмена данными единую сетевую технологию;маршрут — последовательность прохождения пакетом маршрутизаторов в составной сети.

Транспортный уровень

На пути от отправителя к получателю пакеты могут быть искажены или утеряны. Хотя некоторые приложения имеют собственные средства обработки ошибок, существуют и такие, которые предпочитают сразу иметь дело с надежным соединением. Транспортный уровень (Transport layer) обеспечивает приложениям или верхним уровням стека — прикладному и сеансовому — передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется. Модель OSI определяет пять классов сервиса, предоставляемых транспортным уровнем. Эти виды сервиса отличаются качеством предоставляемых услуг: срочностью, возможностью восстановления прерванной связи, наличием средств мультиплексирования нескольких соединений между различными прикладными протоколами через общий транспортный протокол, а главное — способностью к обнаружению и исправлению ошибок передачи, таких как искажение, потеря и дублирование пакетов.

Транспортный уровень — обеспечение доставки информации с требуемым качеством между любыми узлами сети:разбивка сообщения сеансового уровня на пакеты , их нумерация;буферизация принимаемых пакетов;упорядочивание прибывающих пакетовадресация прикладных процессов;управление потоком.

Сеансовый уровень- (Session layer) обеспечивает управление диалогом: фиксирует, какая из сторон является активной в настоящий момент, предоставляет средства синхронизации. Последние позволяют вставлять контрольные точки в длинные передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к последней контрольной точке, а не начинать все сначала. На практике немногие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется в виде отдельных протоколов, хотя функции этого уровня часто объединяют с функциями прикладного уровня и реализуют в одном протоколе.

Сеансовый уровень — управление диалогом объектов прикладного уровня:установление способа обмена сообщениями (дуплексный или полудуплексный);синхронизация обмена сообщениями;организация "контрольных точек" диалога.

Представительный уровень-(Presentation layer) имеет дело с формой представления передаваемой по сети информации, не меняя при этом ее содержания. За счет уровня представления информация, передаваемая прикладным уровнем одной системы, всегда понятна прикладному уровню другой системы. С помощью средств данного уровня протоколы прикладных уровней могут преодолеть синтаксические различия в представлении данных или же различия в кодах символов, например в кодах ASCII и EBCDIC. На этом уровне может выполняться шифрование и дешифрование данных, благодаря которому секретность обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных служб. Примером такого протокола является протокол Secure Socket Layer (SSL), который обеспечивает секретный обмен сообщениями для протоколов прикладного уровня стека TCP/IP.

Прикладной уровень- (Application layer) — это в действительности просто набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые Web-страницы, а также организуют совместную работу, например с помощью протокола электронной почты. Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением (message).

Сетезависимые и сетенезависимые уровни

Функции всех уровней модели OSI могут быть отнесены к одной из двух групп: либо к функциям, зависящим от конкретной технической реализации сети, либо к функциям, ориентированным на работу с приложениями.

Три нижних уровня — физический, канальный и сетевой — являются сетезависимыми, то есть протоколы этих уровней тесно связаны с технической реализацией сети и используемым коммуникационным оборудованием. Например, переход на оборудование FDDI означает полную смену протоколов физического и канального уровней во всех узлах сети.

Три верхних уровня — прикладной, представительный и сеансовый — ориентированы на приложения и мало зависят от технических особенностей построения сети. На протоколы этих уровней не влияют какие бы то ни было изменения в топологии сети, замена оборудования или переход на другую сетевую технологию. Так, переход от Ethernet к высокоскоростной технологии 100VG-AnyLAN не потребует никаких изменений в программных средствах, реализующих функции прикладного, представительного и сеансового уровней.

Транспортный уровень является промежуточным, он скрывает все детали функционирования нижних уровней от верхних. Это позволяет разрабатывать приложения, не зависящие от технических средств непосредственной транспортировки сообщений.

Напоказаны уровни модели OSI, на которых работают различные элементы сети. Компьютер с установленной на нем сетевой ОС взаимодействует с другим компьютером с помощью протоколов всех семи уровней. Это взаимодействие компьютеры осуществляют опосредованно, через различные коммуникационные устройства: концентраторы, модемы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, мультиплексоры. В зависимости от типа коммуникационное устройство может работать либо только на физическом уровне (повторитель), либо на физическом и канальном (мост), либо на физическом, канальном и сетевом, иногда захватывая и транспортный уровень (маршрутизатор). Напоказано соответствие функций различных коммуникационных устройств уровням модели OSI.

Модель OSI представляет хотя и очень важную, но только одну из многих моделей коммуникаций. Эти модели и связанные с ними стеки протоколов могут отличаться количеством уровней, их функциями, форматами сообщений, службами, поддерживаемыми на верхних уровнях, и прочими параметрами.

37) Internet Protocol или IP (англ. internet protocol — межсетевой протокол) — маршрутизируемый сетевой протокол, протокол сетевого уровня семейства («стека») TCP/IP.Протокол IP (RFC 791) используется для негарантированной доставки данных, разделяемых на так называемые пакеты от одного узла сети к другому. Это означает, что на уровне этого протокола (третий уровень сетевой модели OSI) не даётся гарантий надёжной доставки пакета до адресата. В частности, пакеты могут прийти не в том порядке, в котором были отправлены, продублироваться (когда приходят две копии одного пакета; в реальности это бывает крайне редко), оказаться повреждёнными (обычно повреждённые пакеты уничтожаются) или не прибыть вовсе. Гарантии безошибочной доставки пакетов дают протоколы более высокого (транспортного уровня) сетевой модели OSI — например, TCP — которые IP используют в качестве транспорта. В современной сети

IPX (англ. Internetwork Packet Exchange) — протокол сетевого уровня модели OSI в стеке протоколов SPX. Он предназначен для передачи датаграмм, являясь неориентированным на соединение (так же, как IP и NetBIOS), и обеспечивает связь между NetWare-серверами и конечными станциями.Стек протоколов IPX/SPX был разработан Novell для ее проприетарной сетевой операционной системы NetWare. За основу IPX был взят протокол IDP из стека протоколов Xerox Network Services.С конца 1980-х и до середины 1990-х годов сети на основе IPX были широко распространены из-за большой популярности NetWare. Однако в дальнейшем с развитием Интернета и стека TCP/IP оригинальный транспортный протокол SPX от Novell не способствовал успеху IPX-сетей. Из-за стремительного роста популярности TCP/IP сети на основе IPX в настоящее время имеют шансы исчезнуть.В качестве адреса хоста IPX использует идентификатор, образованный из четырёхбайтного номера сети (назначаемого маршрутизаторами) и MAC-адреса сетевого адаптера.

Протокол RIP (англ. Routing Information Protocol) — один из наиболее распространенных протоколов маршрутизации в небольших компьютерных сетях, который позволяет маршрутизаторам динамически обновлять маршрутную информацию (направление и дальность в хопах), получая ее от соседних маршрутизаторов. Алгоритм маршрутизации RIP (алгоритм Беллмана — Форда) был впервые разработан в 1969 году, как основной для сети ARPANET.Прототип протокола RIP — Gateway Information Protocol, часть пакета PARC Universal Packet.Версия RIP, которая поддерживает протокол интернета была включена в пакет BSD операционной системы Unix под названием routed (route daemon), а также многими производителями, реализовавшими свою версию этого протокола. В итоге протокол был унифицирован в документе RFC 1058.В 1994 году был разработан протокол RIP2 (RFC 2453), который является расширением протокола RIP, обеспечивающим передачу дополнительной маршрутной информации в сообщениях RIP и повышающим уровень безопасности.Для работы в среде IPv6 была разработана версия RIPng. RIP — так называемый протокол дистанционно-векторной маршрутизации, который оперирует хопами (ретрансляционными скачками) в качестве метрики маршрутизации. Максимальное количество хопов, разрешенное в RIP — 15 (метрика 16 означает «бесконечно большую метрику»). Каждый RIP-маршрутизатор по умолчанию вещает в сеть свою полную таблицу маршрутизации раз в 30 секунд, генерируя довольно много трафика на низкоскоростных линиях связи. RIP работает на прикладном уровне стека TCP/IP, используя UDP порт 520.В современных сетевых средах RIP — не самое лучшее решение для выбора в качестве протокола маршрутизации, так как его возможности уступают более современным протоколам, таким как EIGRP, OSPF. Ограничение на 15 хопов не дает применять его в больших сетях. Преимущество этого протокола — простота конфигурирования.