Билет №23. Проблема физической передачи данных по линиям связи.

Главное отличие сетевых линий связи(от внутренних) состоит в их гораздо большей протяженности, а также в том, что они проходят вне экранированного корпуса по пространствам, зачастую подверженным воздействию сильных электромагнитных помех. Все это приводит к значительно большим искажениям прямоугольных импульсов(например, «заваливанию» фронтов), чем внутри компьютера.

На способ передачи сигналов влияет и количество проводов в линиях связи между компьютерами. Для сокращения стоимости линий связи в сетях обычно стремятся к сокращению количества проводов и из-за этого используют не параллельную передачу всех бит одного байта или даже нескольких байт, как это делается внутри компьютера, а последовательную, побитную передачу, требующую всего одной пары проводов.

3. Еще одной проблемой, которую нужно решать при передаче сигналов, является проблема взаимной синхронизации передатчика одного компьютера с приемником другого. При организации взаимодействия модулей внутри компьютера эта проблема решается очень просто, так как в этом случае все модули синхронизируются от общего тактового генератора. Проблема синхронизации при связи компьютеров может решаться разными способами, как с помощью обмена специальными тактовыми синхроимпульсами по отдельной линии, так и с помощью периодической синхронизации заранее обусловленными кодами или импульсами характерной формы, отличающейся от формы импульсов данных.

Билет №24. Виды и характеристики топологий вычислительной сети.

Топология – способ организации физических связей.

Полносвязная топология(рис.а) соответствует сети, в которой каждый компьютер сети связан со всеми остальными.

Ячеистая топология (mesh) получается из полносвязной путем удаления некоторых возможных связей(рис. б). В сети с ячеистой топологией непосредственно связываются только те компьютеры, между которыми происходит интенсивный обмен данными, а для обмена данными между компьютерами, не соединенными прямыми связями, используются транзитные передачи через промежуточные узлы. Ячеистая топология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна, как правило, для глобальных сетей.

Общая шина(рис. в) является самой распространенной топологией для локальных сетей. В этом случае компьютеры подключаются к одному коаксиальному кабелю по схеме«монтажного ИЛИ». Передаваемая информация может распространяться в обе стороны.

Топология звезда(рис.г). В этом случае каждый компьютер подключается отдельным кабелем к общему устройству, называемому концентратором, который находится в центре сети. В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети.

К недостаткам топологии типа звезда относится более высокая стоимость сетевого оборудования из-за необходимости приобретения концентратора. Кроме того, возможности по наращиванию количества узлов в сети ограничиваются количеством портов концентратора. Иногда имеет смысл строить сеть с использованием нескольких концентраторов, иерархически соединенных между собой связями типа звезда(рис.д). В настоящее время иерархическая звезда является самым распространенным типом топологии связей как в локальных, так и глобальных сетях.

В сетях с кольцевой конфигурацией(рис.е) данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому, как правило, в одном направлении. Если компьютер распознает данные как«свои», то он копирует их себе во внутренний буфер.

Билет №25. Модель OSI. Обобщенная логическая структура вычислительной сети.

Модель делит все средства сети на 7 уровней, описывает только системные средства взаимодействия уровней в рамках ОС, утилит и аппаратных средств и не включает средства взаимодействия приложений конечных пользователей.

Уровни:

1. Физический уровень – имеет дело с передачей бит по физическим каналам связи (коаксиал, оптоволокно, радиоканал и т.д.). Характеристики: полоса пропускания, помехозащищённость, волновое сопротивление и т.д. Также определяются характеристики электрических сигналов. Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключённых к сети, и выполняются сетевым адаптером устройств.

2. Канальный уровень. На физическом уровне пересылаются просто биты, при этом не учитывается, что среда может быть занята. Одна из задач канального уровня является проверка среды передачи данных. Ещё одна из задач – обнаружение и коррекция ошибок. На канальном уровне биты группируются в кадры, уровень обеспечивает корректность передачи каждого кадра, помещая специальную последовательность бит в начало и конец каждого кадра и добавляет контрольную сумму для проверки. Может не только обнаруживать ошибки, но и исправлять их за счёт повторной передачи повреждённого кадра. Протоколом канального уровня заложена определённая структура связи между компьютерами, т.е. доставка кадра данных между узлами сети осуществляется только для сети с определённой топологией связи, для которой он разработан. В глобальных сетях, которые редко обладают регулярной топологией, канальный уровень обеспечивает обмен сообщениями только между двумя соседними компьютерами. В целом канальный уровень это весьма законченный набор функций по пересылке сообщений и его протоколы могут быть достаточными для приложений или протоколов прикладного уровня.

3. Сетевой уровень. Обеспечение качественной транспортировки сообщений в сетях любых топологий возлагается на сетевой и транспортный уровни. Сетевой уровень служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей. При этом сети могут использоваться различные принципы построения и обладать произвольной структурой. На сетевом уровне подсетью понимается совокупность компьютеров, соединённых между собой одним из стандартов топологий и использующих для передачи данных один из протоколов канального уровня, т.е. доставка сообщений внутри сети обеспечивается канальным уровнем, а доставка между сетями обеспечивается сетевым уровнем, который поддерживает возможность правильного выбора маршрута передачи сообщений. Сети соединяются между собой маршрутизаторами, и сообщение передаётся от одного маршрутизатора к другому через некоторое количество транзитных сетей. Проблема выбора наилучшего пути называется маршрутизацией и её решение является одной из главных задач сетевого уровня. Эта проблема осложняется тем, что самый короткий путь не всегда самый лучший. Часто критерием при выборе маршрута является время передачи данных, оно зависит от пропускной способности канала связи и интенсивности траффика. Некоторые алгоритмы маршрутизации пытаются приспособиться к изменению нагрузки, другие принимают решения на основе статистических данных. Также критерием может являться надёжность передачи информации. Решает задачи согласования разных технологий, упрощение адресации и создания барьеров, фильтров для нежелательного траффика между сетями. Сообщения сетевого уровня называются пакетами. Протоколы сетевого уровня реализуются программными модулями ОС, а также программными и аппаратными средствами машрутизаторов.

4. Транспортный уровень. Пакеты могут быт искажены или утеряны при передаче информации. Обеспечивает приложениям и верхним уровням передачу данных с той степенью надёжности, которая требуется. Модель OSI определяет 5 классов сервиса, отличающихся срочностью, возможностью установления прерванной связи. Выбор конкретного сервиса определяется качеством среды передачи данных. Как правило, все протоколы, начиная с транспортного и выше реализуются программными средствами.

Протоколы ниже 4-х уровней обобщённо называют сетевым транспортом или транспортной подсистемой. Они полностью решают задачу транспортировки сообщения с заданным уровнем качества в сетях с произвольной топологией и технологией.

5. Сеансовый уровень. Обеспечивает управление диалогом, фиксирует, какая сторона является активной в настоящий момент и представляет средство синхронизации. Позволяет уставлять контрольные точки длины передачи и вернуться к последней контрольной точке. Часто используется для потоковой передачи информации. Редко реализуется в виде отдельных протоколов, обычно объединяется с функциями прикладного уровня.

6. Представительный уровень. Имеет дело с формой представления информации, не меняя её содержимого. Позволяет преодолеть синтаксические различия в представлении данных (кодировка). На этом уровне также может выполняться шифрование и дешифрирование.

7. Прикладной уровень – набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователь получает доступ к различным ресурсам.

Сетезависимые и сетенезависимые уровни

3 нижних уровня являются сетезависимыми уровнями, тесно связанными с конкретной реализацией сети. 3 верхних уровня ориентированы на приложения и мало зависят от технических особенностей построения сети. Промежуточный транспортный уровень скрывает все детали функционирования нижних уровней от верхних, что позволяет разрабатывать приложения, не зависящие от конкретной сети.