Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лекция Компьютерные сети и телекоммуникации.doc
Скачиваний:
5
Добавлен:
05.08.2019
Размер:
337.41 Кб
Скачать

16

Компьютерные сети и телекоммуникации

Классификация компьютерных сетей, назначение и характеристика их отдельных видов.

Компьютерная сеть представляет собой совокупность компьютеров и различных других устройств, обеспечивающих между собой интерактивный информационный обмен и совместное использование ресурсов сети. Компьютеры, входящие в сеть, называются узлами (клиентами, или рабочими станциями) сети. Ресурсы сети представляют собой компьютеры, данные, программы, сетевое оборудование, различные устройства внешней памяти, принтеры, сканеры и другие устройства, называемые компонентами сети.

Под архитектурой сети понимается вариант сети с конкретными компонентами сети, методом доступа, топологией, и технологией построения сети.

Методы доступа регламентируют процедуры получения компьютерами сети доступа к среде передачи данных. Необходимость такой регламентации вызвана тем, что при одновременной передаче данных несколькими компьютерами сети возникает конфликтная ситуация (коллизия), при которой происходит наложение и взаимное искажение информации в канале передачи. Методы доступа к среде передачи данных могут быть случайными и детерминированными. Основным методом случайного доступа является метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов CSMA/CS (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection).

Метод CSMA/CS присущ сетям с логической общей шиной. К таким сетям относятся сети Ethernet. Все данные, передаваемые по сети Ethernet, помещаются в кадры определенной структуры, которые, помимо собственно передаваемых данных, содержат адреса компьютера-получателя, компьютера-отправителя кадра и некоторую другую служебную информацию. Компьютер-отправитель кадра опрашивает канал передачи и если канал свободен, то осуществляется передача данных. В это время все другие узлы находятся в состоянии ожидания окончания передачи. Если две станции пытаются передать информацию по общей шине, то возникает коллизия. Узел сети, обнаруживший коллизию делает паузу в передаче и через случайный короткий промежуток времени предпринимает новую попытку передачи данных по общей шине.

«Контроль несущей» – это процесс проверки коммуникационного кабеля на наличие определенного напряжения, указывающего на наличие сигнала, передающего данные. Термин «множественный доступ» означает, что все узлы имеют одинаковые права на доступ к сети.

Метод CSMA/CS эффективен в условиях низкой загрузки сети (не более 30%). В условиях высокой загрузки сети используются детерминированные методы доступа с использованием маркерной шины и маркерного кольца.

Маркерные методы основаны на предоставлении полномочий на передачу данных одному из узлов сети с помощью специального управляющего маркера, представляющего собой кадр определенного содержания. При этом под маркером понимается управляющая последовательность бит, передаваемая компьютером по сети. В сетях с маркерной шиной логическое соединение рабочих станций сети организовано в виде кольца, в котором каждая станция имеет адреса «соседей» слева и справа. Маркер перемещается по логическому кольцу, при этом право передачи имеет только станция-держатель маркера, которая получив маркер, заменяет его в сети кадром данных. Эффективным методом доступа, использующим маркерную шину, является метод ARCnet ( Attached Resourse Computing network) – вычислительная сеть с подключенными ресурсами.

В сетях на основе маркерного кольца (Token Ring – маркерное кольцо) узел, собирающийся передавать данные, получает маркер и изменяет его состояние на «занято». После этого маркер дополняется данными для передачи, адресом принимающего узла и возвращается в сеть. Принимающий узел обрабатывает полученные данные и возвращает маркер исходному узлу, который удаляет маркер из сети. В сети генерируется новый маркер.

Недостатком маркерных сетей является передача данных по одному кольцу в одном направлении, поэтому разрыв кабеля в какой-либо точке сети приводит к полному прерыванию ее работы. Развитие сети Token Ring привело к появлению метода доступа FDDI (Fiber Distributed Data Interface, распределенный интерфейс передачи данных по волоконно-оптическим кабелям), в котором для передачи данных используется два кольца, а непосредственно передача данных может производиться в двух направлениях.

Централизованная и распределенная обработка данных. Режимы работы пользователя с эвм. Типы ведения диалога на эвм.

Под открытой системой понимается любая система, построенная в соответствии с открытыми спецификациями. Спецификация – описание аппаратных, программных, или иных компонентов, способов их функционирования, взаимодействия с другими компонентами, условий эксплуатации, ограничений в применении и других характеристик. Открытыми спецификациями являются общедоступные, опубликованные в печати спецификации, принятые в результате обсуждения всеми заинтересованными сторонами.

В процессе взаимодействия узлов различных вычислительных сетей их архитектура должна быть открытой, а сам процесс взаимодействия унифицирован и стандартизован. Задача согласованного взаимодействия различных ресурсов сети решается с помощью системы протоколов. Протокол – система формализованных правил, определяющих последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, разных узлов сети.

Поскольку процесс обмена в сети является многофункциональным, то протоколы делятся на уровни, по группам выполняемых родственных функций. Рекомендуемая эталонная модель взаимодействия открытых систем OSI (Open System Interconnection), предложенная Международной организацией по стандартам ISO (International Standards Organization) в 1984 году, распределяет сетевые функции по 7 уровням. (рис. 6.4).

Компоненты, реализующие протоколы соседних уровней и находящиеся в одном узле сети, взаимодействуют друг с другом по определенным правилам в соответствии со стандартизированными форматами сообщений, которые называются интерфейсом. Таким образом, протоколы определяют правила взаимодействия компонентов одного уровня в разных узлах, а интерфейсы определяют правила взаимодействия компонентов соседних уровней одного узла.

Иерархически организованный набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети, называется стеком коммуникационных протоколов. На рис. 6.4 принципы работы модели OSI рассматриваются на примере передачи данных из узла А в узел В компьютерной сети. На каждом уровне модели OSI выполняются определенные функции, протоколы и связи. При этом горизонтальные связи описывают взаимодействия между программами и процессами разных узлов сети, а вертикальные – интерфейс взаимодействия между уровнями одного узла.

Горизонтальные связи между верхними уровнями являются косвенными и осуществляются посредством вертикального взаимодействия уровней каждого из узлов. Данные, передаваемые одним из уровней узла А, постепенно опускаются до самого нижнего, физического уровня, обслуживающего канал передачи, и передаются на физический уровень узла В, после чего поднимаются вверх до уровня, соответствующего тому, от которого поступила команда на передачу пакета. Таким образом непосредственное взаимодействие происходит между самыми нижними (физическими) уровнями.

Прикладной уровень является высшим уровнем прикладной модели OSI. На нем обеспечивается доступ программ к компьютерной сети. Примерами процессов прикладного уровня могут служить работы программ передачи файлов, почтовых служб, управления сетью.

Уровень представления данных предназначен для преобразования данных из одной формы в другую, к примеру из кодовой таблицы EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) расширенного двоично-десятичного кода обмена информацией в кодовую таблицу ASCII (American Standart Code for Information Interchange) американского стандартного кода для обмена информацией. На этом уровне осуществляется обработка специальных и графических символов, сжатие и восстановление данных, шифрование и дешифровка данных.

На сеансовом уровне производится контроль обеспечения безопасности передаваемой информации и поддержки связи до момента окончания сеанса передачи.

Транспортный уровень является наиболее важным, так как служит посредником между верхними уровнями, ориентированными на приложения, и нижними уровнями, обеспечивающими подготовку и передачу данных по сети. Транспортный уровень отвечает за скорость передачи данных, сохранность передаваемых данных, а также за присвоение уникальных номеров пакетам. На транспортном уровне узла-приемника номера пакетов используются для контроля передачи и восстановления исходного порядка следования пакетов.

На сетевом уровне определяются сетевые адреса узлов получателей этой же сети или другой, в случае территориально-распределенной или глобальной сетей и устанавливаются маршруты следования пакетов. Транспортный и сетевой уровни обеспечивают адресность и правильность доставки пакетов.

На канальном уровне осуществляется генерация, передача и получение кадров данных. В кадры помещаются данные, адресная и другая идентифицирующая кадр информация, поступающая с сетевого уровня. После этого кадры передаются на физический уровень, где и происходит их транспортировка на физический уровень другого узла.

Физический уровень является низшим уровнем эталонной модели OSI. На этом уровне поступившие с сетевого уровня кадры преобразуются в последовательности электрических сигналов, представляющих логические комбинации нулей и единиц. Эти сигналы передаются по физической среде передачи на физический уровень другого узла сети, где осуществляется обратное преобразование последовательностей нулей и единиц в кадры.

Как и любая универсальная модель, OSI довольно громоздка, избыточна и не обладает необходимой гибкостью применения. Поэтому разработчики программного обеспечения сетевых средств не обязательно придерживаются принятого разделения функций. Ряд современных сетевых протоколов используют собственные многоуровневые модели, которые отличаются от разделения функций модели OSI. Обычно эти модели сокращают число уровней за счет объединения нескольких верхних уровней в один, оставляя неизменными нижние уровни. К примеру, Интернет использует пятиуровневую модель, в которой верхний прикладной уровень отличается более широкой функциональностью и соответствует трем верхним уровням эталонной модели OSI.