Предмет и объект прикладной информатики (стр. 4 из 34)
 1. «Звезда-Шина» - несколько сетей с топологией звезда объединяются при помощи магистральной линейной шины. |
 2. Древовидная структура |
 5. «Снежинка» |
 5. «Каждый с каждым» |
 4. Пересекающиеся кольца |
Локальные сети при разработке, как правило, имеют симметричную топологию, глобальные—неправильную.
Методы доступа и протоколы сетей
В различных сетях применяются различные сетевые протоколы для обмена данными между рабочими станциями. В 1980 году в Международном институте инженеров (Institute of Electronics Engineers–IEEE). Комитет 802 разработал семейство стандартов IЕЕЕ802. x, которые содержат рекомендации по проектированию нижних уровней локальных сетей.
Стандарты семейства IЕЕЕ802.x охватывают 2 уровня модели OSI – физический и канальный, именно они отражают специфику локальных сетей. Старшие уровни, сетевой, имеют общие черты, как для локальных, так и глобальных сетей.
К наиболее распространенным методам доступа относятся: Ethernet, ArcNet и Token Ring, которые реализованы соответственно в стандартах IЕЕЕ802.3, IЕЕЕ802.4 и IЕЕЕ802.5. Для локальных сетей, работающих на оптическом волокне, институтом ASNI был разработан стандарт FDDI, обеспечивающий скорость передачи данных 100 Мбит/с.
В канальный уровень разделяется подуровня, которые называются уровнями:
- управление логическим каналом (LCC - Logical Link Control),
-управление доступом к среде (MAC - Media Access Control).
Уровень управления доступом к среде передачи данных (MAC) появился, так как в локальных сетях используется разделяемая среда передачи данных.
Методы доступа к среде передачи данных (методы доступа к каналам связи)
В локальных сетях, использующих среду передачи данных (топологией шина и физическая звезда), актуальным является доступ рабочих станций к этой среде, если два ПК начинают одновременно передавать данные, то в сети происходит столкновение.
Для того чтобы избежать этих столкновений необходим Шинный арбитраж - это механизм решающий проблему столкновений. Он определяет правила, когда среда свободна, и можно передавать данные. Существуют два метода шинного арбитража в локальных сетях:
- обнаружение столкновений (компьютер сначала слушает, а потом передает)
- передача маркера (чтобы передать данные, компьютер сначала должен получить разрешение)
Прослушивание канала до передачи называется “прослушивание несущей” (carrier sense), а прослушивание во время передачи — обнаружение столкновений (collision detection). Компьютер, поступающий таким образом, использует метод, называющийся “обнаружение столкновений с прослушиванием несущей”, сокращенно CSCD.
Марке должен “поймать” циркулирующий в сети пакет данных специального вида, называемый маркером. Маркер перемещается по замкнутому кругу, минуя поочередно каждый сетевой компьютер.
Каждый раз, когда компьютер должен послать сообщение, он ловит и держит маркер у себя. Как только передача закончилась, он посылает новый маркер в путешествие дальше по сети. Такой подход дает гарантию, что любой компьютер рано или поздно получит право поймать и удерживать маркер до тех пор, пока его собственная передача не закончится.
Классификация сетей (глобальные, региональные, локальные). Архитектура сетей (модель OSI). Топология и методы доступа локальных сетей, популярные технологии
Компьютерная (вычислительная) сеть - это совокупность компьютеров и периферийного оборудования, соединенных с помощью каналов связи в единую систему так, что они могут связываться между собой и совместно использовать ресурсы сети.
Классификации вычислительных сетей:
1)по степени территориальной рассредоточенности элементов (глобальные, региональные, локальные, корпоративные.
- глобальные сети (WAN - Wide Area Network);
- региональные сети (MAN - Metropolitan Area Network);
- локальные сети (LAN – Local Area Network).
Отдельный класс: корпоративные вычислительные сети - сеть некоторой корпорации.
Глобальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в различных странах, континентах. Взаимодействие с помощью радиосвязи, спутниковой связи, телефонной линии. Из глобальных - сеть Internet. Основными ячейками Internet являются локальные вычислительные сети.
Региональная вычислительная сеть связывает абонентов внутри города, региона, страны.
Локальнаявычислительная сеть связывает абонентов, расположенных в пределах небольшой территории.
Локальные сети могут входить как компоненты в состав региональных сетей, региональные - в глобальные и, наконец, глобальные сети могут образовывать сложные структуры.
2)по способу управления телекомунникационных вычислительных сетей:
-Сети с централизованными
-Децентрализованными
-смешанные
3) по организации передачи информации:
-маршрутизация информации (не сколькой путей)
- сети с селекционной информацией (выборка)
4) по типу организации передачи данных.
-маршрутизация информации(коммутация цепей, сообщений, пакетов)
-патология-конфигурация элементов(широковещательные, пользовательские)
Архитектура сетей (модель OSI)
Эталонная модель OSI (стек OSI) это 7-уровневая сетевая иерархия (рис. 1) разработанную Международной организацией по стандартам (International Standardization Organization - ISO). Эта модель содержит 2 модели:
- горизонтальную модель на базе протоколов, обеспечивающую механизм взаимодействия программ и процессов на различных машинах
- вертикальную модель на основе услуг, обеспечиваемых соседними уровнями друг другу на одной машине
В горизонтальной модели двум программам требуется общий протокол для обмена данными. В вертикальной - соседние уровни обмениваются данными с использованием интерфейсов API.
| Модель OSI | |||
| Тип данных | Уровень | Функции | Протоколы |
| Данные | 7. Прикладной уровень | Доступ к сетевым службам | HTTP, gopher, Telnet, SMTP, SNMP, CMIP, FTP, TFTP, SSH, IRC, AIM, NFS, NNTP, NTP, SNTP, XMPP, FTAM, APPC, X.400, X.500, AFP, LDAP, SIP, ITMS, Modbus TCP, BACnet IP, IMAP |
| 6. Уровень представления | Представление и кодирование данных | HTTP/HTML, ASN.1, XML, TDI, XDR, SNMP, FTP, Telnet, SMTP, NCP, AFP | |
| 5. Сеансовый уровень | Управление сеансом связи | ASP, ADSP, DLC, Named Pipes, NBT, NetBIOS, NWLink, Printer Access Protocol, ZIP | |
| Сегменты | 4. Транспортный | Прямая связь между конечными пунктами и надежность | TCP, UDP, NetBEUI, AEP, ATP, IL, NBP, RTMP, SMB, SPX, SCTP, RTP, STP, TFTP |
| Пакеты | 3. Сетевой | Определение маршрута и логическая адресация | IP, ICMP, IPX, NWLink, NetBEUI, DDP, IPSec, ARP, RARP, DHCP, BootP |
| Кадры | 2. Канальный | Физическая адресация | ARCnet, ATM, Ethernet, FDDI, Frame Relay, LocalTalk, Token ring, PPP, StarLan, WiFi |
| Биты | 1. Физический уровень | Работа со средой передачи, сигналами и двоичными данными | RS-232, RS-422, RS-423, RS-449, RS-485, ITU-T, DSL, ISDN, T-carrier (T1, E1), модификации стандарта Ethernet: 10BASE-T, 10BASE2, 10BASE5, 100BASE-TX, 100BASE-FX, 100BASE-T, 1000BASE-T, 1000BASE-TX, 1000BASE-SX |
Рисунок 1 Модель OSI
Уровень 1, физический получает пакеты данных от вышележащего канального уровня и преобразует их в оптические или электрические сигналы, соответствующие 0 и 1 бинарного потока. Эти сигналы посылаются через среду передачи на приемный узел. Механические и электрические/оптические свойства среды передачи определяются на физическом уровне и включаются:
Тип кабелей и разъемов
Разводку контактов в разъемах
Схему кодирования сигналов для значений 0 и 1
Уровень 2, канальный обеспечивает создание, передачу и прием кадров данных. Этот уровень обслуживает запросы сетевого уровня и использует сервис физического уровня для приема и передачи пакетов. Спецификации IEEE 802.x делят канальный уровень на 2 подуровня: управление логическим каналом (LLC обеспечивает обслуживание сетевого уровня) и управление доступом к среде (MAC регулирует доступ к разделяемой физической среде).
Уровень 3, сетевой отвечает за деление пользователей на группы. На этом уровне происходит маршрутизация пакетов на основе преобразования MAC-адресов в сетевые адреса. Сетевой уровень обеспечивает также прозрачную передачу пакетов на транспортный уровень.