Сегодняшняя статья открывает новую рубрику на блоге, которая будет называться “Сети ”. В данной рубрике будет освещаться широчайший круг вопросов, касающихся компьютерных сетей . Первые статьи рубрики будут посвящены разъяснению некоторых базовых понятий, с которыми вы столкнетесь при работе с сетью. А сегодня мы поговорим о том, какие компоненты потребуются для создания сети и какие существуют виды сетей .

Компьютерная сеть – это совокупность компьютерного и сетевого оборудования, соединенного с помощью каналов связи в единую систему. Для создания компьютерной сети нам потребуются следующие компоненты:

компьютеры, имеющие возможности для подключения к сети (например, сетевая карта, которая есть в каждом современном ПК);
передающая среда или каналы связи (кабельные, спутниковые, телефонные, волоконно-оптические и радиоканалы);
сетевое оборудование (например, коммутатор или роутер);
сетевое программное обеспечение (как правило, входит в состав операционной системы или поставляется вместе с сетевым оборудованием).

Компьютерные сети принято подразделять на два основных вида: глобальные и локальные.

Локальные сети (Local Area Network – LAN ) обладают замкнутой инфраструктурой до выхода на поставщиков услуг интернета. Термин “локальная сеть” может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть большого завода, занимающего несколько гектаров. Применительно к организациям, предприятиям, фирмам используется термин корпоративная сеть – локальная сеть отдельной организации (юридического лица) независимо от занимаемой ею территории.
Корпоративные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешен только ограниченному кругу пользователей (например, сотрудникам компании). Глобальные сети ориентированы на обслуживание любых пользователей.

Глобальная сеть (Wide Area Network – WAN ) охватывает большие географические регионы и состоит из множества локальных сетей. С глобальной сетью, которая состоит из нескольких тысяч сетей и компьютеров, знакомы все – это Интернет.

Системному администратору приходится иметь дело с локальными (корпоративными) сетями. Обычный пользовательский компьютер, подключенный к локальной сети, называется рабочей станцией . Компьютер, предоставляющий свои ресурсы для общего использования другим компьютерам сети, называется сервером ; а компьютер, обращающийся к совместно используемым ресурсам на сервере – клиентом .

Существуют различные виды серверов : файловые (для хранения общих файлов), серверы баз данных, серверы приложений (обеспечивающие удаленную работу программ на клиентах), web-серверы (для хранения web-контента) и другие.

Загрузка сети характеризуется параметром, называемым трафиком. Трафик – это поток сообщений в сети передачи данных. Под ним понимают количественное измерение числа проходящих по сети блоков данных и их длины, выраженное в битах в секунду. Например, скорость передачи данных в современных локальных сетях может быть 100Мбит/с или 1Гбит/с

В настоящее время в мире насчитывается огромное количество всевозможного сетевого и компьютерного оборудования, позволяющего организовать самые различные компьютерные сети. Все многообразие компьютерных сетей можно разделить на несколько видов по различным признакам:

По территории:

локальные – охватывают небольшие территории и располагаются внутри отдельных офисов, банков, корпораций, домов;
региональные – образуются путем объединения локальных сетей на отдельных территориях;
глобальные (интернет).

По способу связи компьютеров:

проводные (компьютеры соединяются посредством кабеля);
беспроводные (компьютеры обмениваются информацией посредством радиоволн. например, по технологии WI-FI или Bluetooth).

По способу управления:

с централизованным управлением – для управления процессом обмена данных в сети выделяется одна или несколько машин (серверов);
децентрализованные сети – не содержат в своем составе выделенных серверов, функции управления сетью передаются по очереди от одного компьютера другому.

По составу вычислительных средств:

однородные – объединяют однородные вычислительные средства (компьютеры);
неоднородные – объединяют различные вычислительные средства (например: ПК, торговые терминалы, веб-камеры и сетевое хранилище данных).

По типам среды передачи сети разделяются на оптоволоконные, с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне, через спутниковый канал и т.д.

Вы можете встретить и другие классификации компьютерных сетей. Как правило, системному администратору приходится иметь дело с локальными проводными сетями с централизованным, либо децентрализованным управлением.

История неумолимо доказывает: развитие компьютерных сетей прошло семимильными шагами. Век назад Никола Тесла предсказал появление глобальных общедоступных источников информации, сто лет спустя его потомки увидели Internet. Сегодня модное недавно слово принято писать со строчной буквы. Основой интернета назовём системы связи проводного и беспроводного (радиосвязи) типа.

Компьютерная сеть - объединение вычислительных машин, обменивающихся информационными пакетами.

Исторический аспект

Появление вычислительных технологий обусловлено течением Второй мировой войны. Как это произошло с транзистором и микроволновой печью, техника военного назначения породила новые концепции, изменившие жизнь мирного населения. Уровень автоматизации позволил поручить сложные вычисления машинам. Исторически первые компьютеры-оружейные комплексы наведения первыми же и были объединены сетью (американская SAGE, советская ПРО Система А).

Терминалы

Первая цифровая техника имела тенденцию к глобализации: свои правила диктовал принцип Гроша. Рост производительности равен квадрату стоимости, ПК вдвое дороже даёт вчетверо выше скорость выполнения математических операций. Большие вычислители, более выгодные экономически, обладали неимоверными возможностями, перекрывающими способность одного оператора загрузить мощности полностью.

Поэтому компьютерный зал снабжался рядом рабочих мест-терминалов, содержащих устройства ввода (клавиатуры) и мониторы. Операторы решали служебные задачи параллельно, автоматически получая время центрального вычислительного блока. Многие откровенно полагали, что математические действия выполняют стоящие повсеместно мониторы.

Появлению ARPANET предшествовал факт первого объединения двух машин, обменивающихся пакетами информации, минуя человеческое вмешательство. Новинку быстро оценили. В 1969 году правительство США поставило задачу объединить оборонные вычислительные мощности.

Сети

В начале 80-х (XX века) компьютерные сети считали диковинкой, обжившей лаборатории разработчиков. К 1988 году - первые пташки стали верным другом студентов некоторых зарубежных ВУЗов. Середину 90-х принято считать временем вступления технологии в жизнь миллионов, даже миллиардов. Сегодня интернет стал неотъемлемой частью существования доброй половины населения планеты. Монтаж, установка, подключение пока что выполняются профессионалами. Не сложно увидеть: грядёт глобальное объединение ресурсов, где каждый желающий сможет внести вклад, собственноручно модифицируя планетарную сеть.

Эволюционно господствующей технологией передачи информации стал Ethernet, локальные сети объединены всемирной паутиной. Сказанное стало возможным благодаря двум неоспоримым преимуществам:

Низкая стоимость оборудования.
Возможность гибкой подстройки скорости передачи информации целям построения системы.

Сказанное объясняет постоянные поправки, вносимые в классификацию вопроса авторами, разработчиками. Развитие выбросило в Лету ADSL, оптическим волокном заменяют медные жилы. Повышение частоты увеличивает скорость передачи информации. Впрочем, названное достоинство используется преимущественно геймерами. Серьёзные люди довольствуются малым. Во Франции скорость 1 Мбит/с называют роскошью.

Середина нулевых годов миллениума ознаменована широким шествием беспроводных технологий протоколов 802.11. Параллельно развивались сотовые операторы. 3G, согласно заявлениям, обеспечил скорость передачи 2 Мбит/с. Группа ресурсов, превышающая указанный порог, получала маркетинговые наименования:

3,5 G.
3,75 G.

Сегодня МТС рекламирует 4G, Япония осваивает 5G, Тайвань полностью покрыт сетью Wi-Fi. Информационный бум, презирая океаны, сделал возможным надомное обучение произвольным профессиям. ВУЗы быстро признали факт, призрев территориальный принцип. Середину 10-х годов ознаменовало возникновение заведений, обучающих дистанционно. Существуют предпосылки дальнейшего обособления социальных ячеек с ростом независимости индивидуумов.

Виды

Выдуман миллион принципов поделить иерархические структуры цифровых мощностей. Ниже вводится ещё и понятие топологии, позволяющее продолжить ряд. Отсутствует резон приводить полный список неудобоваримых классификацией, утомляющих бессмысленностью читателя. Бытует практика различать следующие виды сетей:

Глобальные (всемирные).
Локальные.
Муниципальные (городские, областные).

Реально встречаются комбинированные варианты. Считаем общепринятую классификацию устаревшей, потерявшей физический смысл. Следует разделять 2 категории:

ресурсы, наделённые доменными именами, составляющие интернет;
прочие структурные формирования.

Рассмотрим ниже понятие доменного имени, пользуясь концепцией глобальных сетей.

Вики-классификация

Поможем желающим копать глубже — усвоить глубочайшую классификацию, созданную народными энтузиастами.

Протяжённость

Нательная составлена имплантами и носимыми гаджетами.
Персональная объединяет устройства одного владельца.
Локальная ограничена пределами офиса, завода. Эксперты единогласно называют пределом протяжённости 10 км.
Кампусная охватывает несколько близлежащих зданий.
Городская связывает абонентов населённого пункта.
Глобальная помогает общаться населению планеты.

Архитектура

Серверная. Клиенты пользуются услугами центрального ресурса, заведующего правами.
Однораноговая. Типичным примером назовём пользователей торрент-клиентов.

Топология

Звезда.
Кольцо.
Шина.
Ячейки.
Решётка.
Двойное кольцо.
Дерево.
Жирное дерево.
Гибрид.

Среда передачи

Проводные (медный кабель, волокно).
Беспроводные (Wi-Fi, 3G).

Функции

Базы данных.
Серверы.
Управление процессами.
Домашние.

Скорость передачи

Низкая скорость (<10 Мбит/с).
Среднескоростные (10..100 Мбит/с).
Высокоскоростные (выше 100 Мбит/с).

Операционная система сервера

Windows.
Cisco.
UNIX.
NetWare.

Особенности поддержания соединения

Пакетная.
Файловая.

Принцип действия глобальных сетей

Новички демонстрируют полное непонимание вопроса. Рассмотрим организацию глобальной топологии интернета.

Хостинг

Всемирная паутина образована глобальным объединением постоянно функционирующих компьютеров. Изначально это были унылые системные блоки, знакомые обывателю. Сегодня специальные компании, именуемые хостингами, предоставляют виртуальное пространство громадных серверов желающим обзавестись собственным сайтом. Услуга стоит денег.

Собственный сервер

Люди прозорливые немедля задают вопрос: почему нельзя обойти посредников, тряхнув стариной? Да, локальный системный блок по-прежнему способен выступать сервером. Важно наличие постоянного IP-адреса. Соответствующая услуга предоставляется провайдерами. Спонтанно возникает вторая проблема – обращение пользователей, использующих браузер. Разрешая буквенную комбинацию, ПК использует информацию ДНС.

ДНС-сервер

Вычислительная техника общается, используя 12-значные коды IP-адресов (всем знакомый 192.168.1.1 роутера служит неплохим примером). Позволяют получить удобную форму записи ДНС-серверы – региональные базы данных соответствия машинного представления IP удобоваримым представлениям доменов, наподобие ya.ru. Организующий собственный сервер столкнётся с необходимостью достучаться до ДНС, чтобы прописать ресурс.

Альтернативный вариант – забивать строку браузера 12-значным машинным адресом. Неудобный, но приемлемый вариант. Хозяин запускает на компьютере http-сервер, разрешая внешним посетителям смотреть контент.

Имя сайта

Узел всемирной паутины доступен через доменное имя. Название представлено иерархической структурой, включающей глобальный идентификатор страны, компании. Например, com произошло от слова коммерция. Типичные глобальные домены:

ru, de, en…

Обычно имя сайта образовано двумя иерархическими ступенями (yandex.ru). Однако встречаем яркие исключения. Желающие подробностей вольны осмотреть бесплатные конструкторы сайтов ucoz, narod. Технически точка имени выступает корневым (главным) уровнем. Практически указанный факт лишён смыслового значения.

Приобретение имени

Услуга регистрации стоит денег. Хозяин сайта волен добавлять новые поддомены, однако на уровне нулевого и первого правом создавать новые ветви, узлы наделены специализированные организации. Каждой назначена ответственная зона (например, ru). Рядовой гражданин лишён возможности самоуправства. Желающий получить имя выполняет поэтапно шаги:

Оценивает доступность выбранного псевдонима будущего сайта.
Отыскивает регистратора, предлагающего застолбить имя.
Оплачивает запрашиваемую стоимость. Домены ru обычно продляют ежегодно.

Технически отечественные имена стоят дешевле мировых втрое-вчетверо. Домены com дороже рф. Дилеры заманивают дешёвой регистрацией. Желающим продлить услугу впоследствии затягивают гайки. Общемировая практика, кстати.

Локальные сети

Разновидности структур уровня предприятия отвечают задачам организации. Каждый волен объединять собственные ПК, формируя домашнюю сеть. Иногда соседями могут оказаться клерки офисов, пространственно разделённых тысячами километров. Территориально набор ПК определяется конкретными задачами.

Сетевые интерфейсы

Физический интерфейс (порт) сформирован набором электрических микросхем, позволяя объединять отдельные вычислители. Аппаратный модуль часто называют адаптером, либо картой, согласно техническому исполнению компонента системного блока.

Доступ в интернет

Используя шлюз, администратор организует пользователям доступ в интернет. Технически шлюз может являться:

Специализированным цифровым блоком.
Набором программного обеспечения.

Подробности реализации знает один администратор ресурса. Пользователям такие тонкости безразличны.

Серверные операционные системы

Локальная сеть по большей части составлена отдельными системными блоками, наделённым правами. ОС Windows (серверные варианты) предлагает использовать Active Directory. Мудрые провайдеры запускают платформы Linux. Имеется ограниченное число иных вариантов серверных операционных систем.

Важно! Отличием серверных операционных систем являются специфические возможности администрирования. Типичные пользовательские варианты Виндовс лишены оснастки Active Directory.

Цель объединения ПК

Посредством объединения пользовательских машин администратор:

Централизуют установку, обновление программного обеспечения.
Задаёт права доступа юзерам.
Делает общедоступным ресурсы (принтеры, МФУ, разделы жёстких дисков).

Поддерживая возможности локальных объединений, фирмы, выпускающие ПО, создают групповые версии компиляторов языков программирования, текстовых редакторов, пакетов создания графики, формируя мощный подраздел в компьютерной индустрии.

Топологии

Совместное использование вычислительных мощностей требует выбора топологии. То есть, способа организации сети. Создатели Википедии вводят понятие графа – термина малознакомого населению, создатели сетей употребляют математические названия. Ниже приведены некоторые.

Мы предпочитаем определение паутины, где узлами выступают персональные компьютеры, маршрутизаторы, прочее оборудование, а нитями – физические каналы передачи информации (кабель, эфир).

Полносвязная

Между каждой парой рабочих мест существует канал передачи информации. Подвидом полносвязной считают и ячеистую: часть каналов отсутствует. Потребность в обилии интерфейсов ввода-вывода стала чертой, перечеркнувшей возможность практического использования концепции.

Шина

Единственный центральный информационный кабель питает информацией физически равноценные ветви, увенчанные каждая компьютером пользователя. Противоположные концы шины оканчиваются гасителями сигнала-терминаторами. Передача информации требует наличия специального программного обеспечения, поскольку серверы отсутствуют. Некому формировать html-страницы, прочий сетевой контент.

Протяжённость ограничена. Для технологии Ethernet 10BASE-2 длина участка составляет 185 метров. Проблему решают использованием повторителей, концентраторов, хабов. Недостатки:

Повреждение кабеля, повторителя, терминатора вызывает неработоспособность системы.
Усложнён поиск неисправностей.
Рост числа рабочих станций снижает скорость обмена пакетами.

Среди достоинств эксперты называют:

Простоту развёртки.
Дешевизну.
Отказоустойчивость, независимость рабочих станций.

Кольцо

Набор ПК образует замкнутую структуру, каждая машина получает строго двух соседей. Информация передаётся как бы по кольцу. Несомненным достоинством становится наличие резерва – возможность передать пакет по, против часовой стрелки. Топология требует наличия двух интерфейсов. Проблема решаема устранением резервного направления.

Иногда кольцо дублирует, повышая отказоустойчивость.

Внимание! Token ring 802.5 (звезда) не использует топологию кольца на первом слое протокола. Логически производится имитация замкнутого контура слоем 2. Именно эта технология IBM предотвращает коллизии. Типичное кольцо лишено указанного преимущества.

Рабочая станция ретранслирует чужие пакеты. Однонаправленное кольцо теряет работоспособность при поломке любой рабочей станции. Дублированное кольцо строится на интерфейсе FDDI. Преимущества:

Относительное равноправие, упрощающее захват маркера (token).
Обгоняет шину производительностью при плотной загрузке.
Отсутствует потребность в наличии центрального узла-концентратора.
Простота добавления/исключения узлов, конфигурирования оборудования.
Точечная адресация позволяет быстро выявить неисправный узел (для дублированных вариантов).

Недостатки:

Проблему отказа рабочей станции обходят использованием двунаправленного кольца.
Изменение конфигурации системы опционально вызывает необходимость абонентам переждать технические работы.
Полоса пропускания делится меж устройствами.
Уступает простой настройки звезде.
Лаги пропорциональны числу абонентов.

Заблуждение:

Маркер (token) нельзя назвать субъективной чертой топологии кольца. Технология реализуема звездой, шиной.

Звезда

Единственный центральный узел-концентратор испускает множество лучей. Типичным примером звезды выступает домашний роутер, выделяющий индивидуальные каналы абонентам. Доминирование де-факто объясняют снижением стоимость концентраторов, роутеров. Преимущества:

Независимость рабочих станций.
Безболезненное добавление/устранение абонентов.

Многочисленные кабели.
Отказ концентратора вызывает неработоспособность.

Дерево

Реальная конфигурация абонентской сети чаще напоминает иерархическую звезду концентраторов: один вход, множество выходов, уровень постепенно понижается, достигая квартиры клиента провайдера. Профессионалы договорились называть означенную топологию деревом. Пропускная способность линий эквивалентна.

Утолщённое дерево

Термин введён Чарльзом Лейсерсоном (Технологический институт Массачусетса) в 1985 году. Отличается наличием дополнительных связей, ускоряющих передачу информации близ вершины. Выше уровень иерархии – больше пропускная способность линии.

Потребность модифицировать дерево обусловили высокие мощности суперкомпьютеров наподобие Жёлтого камня, Тианхи-2, Мейко Саентифик, Крэй Х2. Вычислительная оборонная система Меркурий (Массачусетс) поныне использует жирное дерево. Особенно хорошо топология показала себя при выполнении быстрого преобразования Фурье распределительными вычислительными системами.

В августе 2008 года топологии усовершенствовали учёные Университета Калифорнии. Результат, согласно классификации экспертов, больше напоминает сеть Клоза (1953 год). Многоярусная система выигрывает в производительности за счёт внедрения перекрёстных связей между этажами.

Решётка

Основа представлена правильной сеткой. Каждый ПК имеет строго двух соседей в одном или нескольких направлениях. Общее число контактов – 2, 4, 6, 8… Одномерная замкнутая решётка становится кольцом. Системы FDDI используют два противоположно направленных дублирующих друг друга кольца, повышая надёжность. Многомерная топология подобного рода формирует тор. Наличие двух узлов вдоль каждого измерения тороидальной сети формирует гиперкуб.

Параллельный кластер многоядерных процессоров часто образует регулярные структуры:

граф де Брейна;
гиперкуб;
гипердерево;
утолщённое дерево;

Точка-точка

Простейшая структура, сформированная двумя рабочими станциями. Типичное решение традиционной проводной телефонии.

Классификация топологий

Следует отметить важный факт: топология топологии рознь, бывают:

физическая;
логическая (см. выше пример Token ring);
информационная;
управления обменом.

Сказанное означает: единственный физический канал может использоваться различным образом.

Уровни сети

Создатели стандартов, обобщая опыт проектирования, сумели выделить основные уровни сети. Бывают, начиная нижним:

Физический. Непосредственно кабели, эфир.
Канальный. Ступень mac-адреса оборудования.
Сетевой. Трансляция логических адресов в физические.
Транспортный. Задействует адресата/получателя пакета.
Сеансовый.
Представления информации.
Прикладной. Непосредственно виден пользователю.

Типы сетей.

Часто при организации связи между двумя компьютерами за одним компьютером закрепляется роль поставщика ресурсов (программ, данных и т.д.), а за другим - роль пользователя этих ресурсов . В этом случае первый компьютер называется сервером , а второй - клиентом или рабочей станцией. Работать можно только на компьютере-клиенте под управлением специального программного обеспечения.

Сервер (англ. serve - обслуживать) - это высокопроизводительный компьютер с большим объёмом внешней памяти, который обеспечивает обслуживание других компьютеров путем управления распределением дорогостоящих ресурсов совместного пользования (программ, данных и периферийного оборудования).

Клиент (иначе, рабочая станция) - любой компьютер, имеющий доступ к услугам сервера.

Существует два основных типа сетей: одноранговые и сети на основе сервера .

В одноранговой сети все компьютеры равноправны: нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного (англ. dedicated ) сервера. Как правило, каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер; иначе говоря, нет отдельного компьютера, ответственного за администрирование всей сети. Все пользователи самостоятельно решают, какие данные на своем компьютере сделать общедоступным по сети. На сегодняшний день одноранговые сети бесперспективны, поэтому в данной работе они не рассматриваются. Если к сети подключено более 10 пользователей, то одноранговая сеть, где компьютеры выступают в роли и клиентов, и серверов, может оказаться недостаточно производительной. Поэтому большинство сетей использует выделенные серверы.

Выделенным называется такой сервер, который функционирует только как сервер (исключая функции клиента или рабочей станции ). Они специально оптимизированы для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и для управления защитой файлов и каталогов. Практически все услуги сети построены на принципе клиент-сервер . Сети на основе сервера стали промышленным стандартом. Существуют и комбинированные типы сетей, совмещающие лучшие качества одноранговых сетей и сетей на основе сервера.

Все программное обеспечение сети также можно поделить на клиентское и серверное. При этом программное обеспечение сервера занимается предоставлением сетевых услуг, а клиентское программное обеспечение обеспечивает передачу запросов серверу и получение ответов от него.

В производственной практики ЛВС играют очень большую роль. Посредством ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры, расположенные на многих удаленных рабочих местах, которые используют совместно оборудование, программные средства и информацию. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объединяются в единую систему.

Преимущества сетей

Рассмотрим преимущества, получаемые при сетевом объединении персональных компьютеров в виде внутрипроизводственной вычислительной сети.

● Разделение ресурсов.

Разделение ресурсов позволяет экономно использовать ресурсы, например, управлять периферийными устройствами, такими как печатающие устройства, внешние устройства хранения информации, модемы и т.д. со всех подключенных рабочих станций.

● Разделение данных .

Разделение данных предоставляет возможность доступа и управления базами данных с периферийных рабочих мест, нуждающихся в информации.

● Разделение программных средств.

Разделение программных средств предоставляет возможность одновременного использования централизованных, ранее установленных программных средств.

● Разделение ресурсов процессора .

При разделении ресурсов процессора возможно использование вычислительных мощностей для обработки данных другими системами, входящими в сеть. Предоставляемая возможность заключается в том, что на имеющиеся ресурсы не “набрасываются” моментально, а только лишь через специальный процессор, доступный каждой рабочей станции.

● Многопользовательский режим.

Многопользовательские свойства системы содействуют одновременному использованию централизованных прикладных программных средств, обычно заранее установленных на сервере приложения (англ. Application Server).

Все ЛВС работают в одном стандарте, принятом для компьютерных сетей – в стандарте Open Systems Interconnection (OSI ).

Протокол передачи данных

При передаче файлов требуется, чтобы оба компьютера, связывающиеся друг с другом, договорились об общем протоколе. Протоколом называется набор правил и описаний, которые регулируют передачу информации.

Для борьбы с ошибками, возникающими при передаче файлов, в большинстве современных протоколов имеются средства исправления ошибок. Конкретные методы в каждом протоколе свои, но принципиальная схема исправления ошибок одна и та же. Она заключается в том, что передаваемый файл разбивается на небольшие блоки - пакеты, а затем каждый принятый пакет сравнивается с посланным, чтобы удостовериться в их адекватности. Каждый пакет содержит дополнительный контрольный байт. Если принимающий компьютер после некоторых логических действий получит иное значение этого байта, он сделает вывод, что при пересылке пакета произошла ошибка, и запросит повторение передачи этого пакета. Несмотря на то что такая процедура уменьшает объем полезной информации, передаваемой в единицу времени, проверка на наличие ошибок и их исправление обеспечивают надежность передачи файла.

Наиболее совершенным и распространенным протоколом из всех доступных на сегодняшний день является TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Он обеспечивает сетевое взаимодействие компьютеров, работающих под управлением сетевой операционной системы, и возможность подключения к ним различных сетевых устройств. Все современные операционные системы поддерживают протокол TCP/IP, и почти все крупные сети используют его для обеспечения большей части своего трафика. Также протокол TCP/IP является стандартным для Интернета.

Базовая модель OSI (Open System Interconnection).

Для того чтобы взаимодействовать, люди используют общий язык. Если они не могут разговаривать друг с другом непосредственно, они применяют соответствующие вспомогательные средства для передачи сообщений. Похожие механизмы используются для передачи сообщений от отправителя к получателю.

Для того чтобы привести в движение процесс передачи информации через линии связи, необходимы машины с одинаковым кодированием данных и непосредственное соединение между ними. Для единого представления данных в линиях связи, по которым передается информация, сформирована Международная организация по стандартизации (англ. ISO – International Standards Organization).

ISO предназначена для разработки модели международного коммуникационного протокола, в рамках которой можно разрабатывать международные стандарты. Для наглядного пояснения разделим ее на семь уровней.

Международная организация по стандартизации (англ. ISO) разработала базовую модель взаимодействия открытых систем OSI (англ. Open Systems Interconnection) в 1984 году . Эта модель является международным стандартом для передачи данных.

Модель содержит семь отдельных уровней:

Уровень № 1 : физический – битовые протоколы передачи информации;

Уровень № 2 : канальный – формирование кадров, управление доступом к среде;

Уровень № 3 : сетевой – маршрутизация, управление потоками данных;

Уровень № 4 : транспортный – обеспечение взаимодействия удаленных процессов;

Уровень № 5 : сеансовый – поддержка диалога между удаленными процессами;

Уровень № 6 : представления данных – интерпретация передаваемых данных;

Уровень № 7 : прикладной – пользовательское управление данными.

Основная идея этой модели заключается в том, что каждому уровню отводится конкретная роль, в том числе и транспортной среде. Благодаря этому общая задача передачи данных разделяется на отдельные легко обозримые задачи. Необходимые соглашения для связи одного уровня с выше– и нижерасположенными называют протоколом.

Так как пользователи нуждаются в эффективном управлении, система вычислительной сети представляется как комплексное строение, которое координирует взаимодействие задач пользователей.

С учетом вышеизложенного можно вывести следующую уровневую модель с административными функциями, выполняющимися на пользовательском прикладном уровне.

Отдельные уровни базовой модели проходят в направлении вниз от источника данных (от уровня 7 к уровню 1) и в направлении вверх от приемника данных (от уровня 1 к уровню 7). Пользовательские данные передаются в нижерасположенный уровень вместе со специфическим для уровня заголовком до тех пор, пока не будет достигнут последний уровень.

На приемной стороне поступающие данные анализируются и, по мере надобности, передаются далее в вышерасположенный уровень, пока информация не будет передана в пользовательский прикладной уровень.

Уровень № 1. Физический (англ. physical ).

Определяет механический и электрический интерфейс с физическим носителем (т.е. коаксиальным кабелем или витой парой). Под этот уровень подходят физические устройства, управляющие передающим данные электрическим напряжением.

Уровень № 2. Канальный (англ. data link ).

Организует биты в “кадры”, физический уровень передает их в виде электрических импульсов. На этом уровне происходит отслеживание и исправление ошибок. Довольно часто уровень передачи данных (т.е. канальный уровень) подразделяется еще на два слоя, которые позволяют сгладить различие между физическими сетями, используемыми для соединений в локальных и глобальных сетях. Деление происходит на два подуровня: MAC (англ. Media Access Control – Управление передающей средой) и LLC (англ. Logical Link Control – Управление логической связью). Подуровень MAC предоставляет сетевым картам совместные доступ к физическому уровню. Уровень MAC напрямую связан с сетевой картой и отвечает за безошибочную передачу данных между двумя сетевыми картами. Подуровень LLC управляет передачей данных и определяет точки логического интерфейса (англ. Service Access Points – точки доступа к службам), которые другие компьютеры могут использовать для передачи информации из подуровня LLC в высшие уровни OSI .

Уровень № 3. Сетевой (англ. network ).

Использует предоставляемые нижележащим уровнем услуги связи для того, чтобы организовать передачу данных по сети. Сетевой уровень устанавливает правила связи компьютеров через многочисленные сегменты сети, включая “упаковку” сообщений в пакеты, снабженные адресами. Этот уровень отвечает за надежность передачи данных, основной его функцией является предоставление возможностей передачи данных для вышележащего транспортного уровня. Стандартными протоколами этого слоя являются CNLS , CONS , IP и IPX .

Уровень № 4. Транспортный (англ. transport ).

Отвечает за надежность обработки данных, вне зависимости от нижележащих уровней. Этот уровень управляет потоком данных в сети и контролем соединения между конечными адресами. К стандартным протоколам этого уровня относятся Transport Class 0, Class 1 и 4, относящиеся к модели OSI , TCP и SPX .

Уровень № 5. Сеансовый (англ. session ).

Выполняет функцию посредника между верхними уровнями, которые ориентированы на работу с приложениями, и нижними уровнями, ориентированными на коммуникации в реальном времени. Сеансовый уровень предоставляет возможности для управления и контроля данных в множестве одновременных соединений, контролируя диалог связанных по сети приложений. Этот уровень обеспечивает возможности запуска, приостановки, инициализации и перезапуска сети.

Уровень № 6. Представления данных (англ. presentation ).

Определяет форму, которую принимают данные при обмене между рабочими станциями. На компьютере–отправителе ПО этого уровня конвертирует данные из формата уровня приложений в промежуточный, распознаваемый остальными уровнями формат. На компьютере–получателе этот уровень совершает обратное преобразование данных. Уровень представления также управляет средствами защиты сети от несанкционированного доступа, предоставляя такие услуги, как кодирование данных. Кроме того, этот уровень устанавливает правила передачи данных и занимается сжатием передаваемой информации для повышения пропускной способности сети.

Уровень № 7. Прикладной (англ. application ).

Предоставляет конечным пользователям возможность пользоваться сетью. На этом уровне производятся высокоуровневые действия, управляемые компонентами локальной операционной системы. В отличие от остальных уровней модели OSI , этот уровень напрямую доступен конечным пользователям. В его функции входят передача данных, обработка сообщений, управление структурой каталогов, удаленное выполнение программ и эмуляция терминал.

Для передачи информации, по коммуникационным линиям данные преобразуются в цепочку следующих друг за другом битов (двоичное кодирование с помощью двух состояний: “0” и “1”).

Передаваемые алфавитно-цифровые знаки представляются с помощью битовых комбинаций. Битовые комбинации располагают в определенной кодовой таблице, содержащей 4-, 5-, 6-, 7- или 8-битовые коды.

Количество представленных знаков в ходе передачи данных зависит от количества битов, используемых в коде: код из 4 битов может представить максимум 16 алфавитно-цифровых знаков, 5–битовый код – 32 знака, 6–битовый код – 64 знака, 7–битовый – 128 знаков и 8–битовый код – 256 знаков.

При передаче информации, как между одинаковыми, так и между различными вычислительными системами применяют следующие коды.

На международном уровне передача символьной информации осуществляется с помощью 7–битового кодирования, позволяющего закодировать заглавные и строчные буквы английского алфавита, а также некоторые спецсимволы.

Национальные и специальные знаки с помощью 7–битового кода представить нельзя, для их передачи используют специальную шифровку и/или перекодировку информации. Для представления национальных знаков применяют наиболее употребимый 8–битовый код.

Для правильной и, следовательно, полной и безошибочной передачи данных необходимо придерживаться согласованных и установленных правил. Все они оговорены в протоколе передачи данных.

Протокол передачи данных требует следу ющей информации:

● Синхронизация

Под синхронизацией понимают механизм распознавания начала блока данных и его конца.

● Инициализация

Под инициализацией понимают установление соединения между взаимодействующими партнерами по сеансу связи.

● Блокирование

Под блокированием понимают разбиение передаваемой информации на блоки данных строго определенной максимальной длины (включая опознавательные знаки начала блока и его конца).

● Адресация

Адресация обеспечивает идентификацию различного используемого оборудования данных, которое обменивается друг с другом информацией во время взаимодействия.

● Обнаружение ошибок

Под обнаружением ошибок понимают установку битов четности и, следовательно, вычисление контрольных битов с целью проверки правильности передачи данных.

● Нумерация блоков

Текущая нумерация блоков позволяет установить ошибочно передаваемую или потерявшуюся информацию.

● Управление потоком данных

Управление потоком данных служит для распределения и синхронизации информационных потоков. Так, например, если не хватает места в буфере устройства данных или данные не достаточно быстро обрабатываются в периферийных устройствах (например, принтерах), сообщения и / или запросы накапливаются.

● Методы восстановления

После прерывания процесса передачи данных используют методы восстановления, чтобы вернуться к определенному положению для повторной передачи информации.

● Разрешение доступа

Распределение, контроль и управление ограничениями доступа к данным вменяются в обязанность пункта разрешения доступа (например, “только передача” или “только прием”).

Методы передачи данных в компьютерных сетях

При обмене данными между узлами сети используются три метода передачи данных:

симплексная (однонаправленная) передача (телевидение, радио);
полудуплексная (прием и передача информации осуществляются поочередно);
дуплексная (двунаправленная), каждая станция одновременно передает и принимает данные.

Для передачи данных в сетях наиболее часто применяется последовательная передача. Широко используются следующие методы последовательной передачи: асинхронная и синхронная.

Рис. 1. Асинхронная и синхронная передача данных

При асинхронной передаче каждый символ передается отдельной посылкой (рис. 1). Стартовые биты предупреждают приемник о начале передачи. Затем передается символ. Для определения достоверности передачи используется бит четности (бит четности = 1, если количество единиц в символе нечетно, и 0 в противном случае. Последний бит «стопбит» сигнализирует об окончании передачи.

Преимущества: несложная отработанная система; недорогое (по сравнению с синхронным) интерфейсное оборудование.

Недостатки асинхронной передачи: третья часть пропускной способности теряется на передачу служебных битов (старт/стоповых и бита четности); невысокая скорость передачи по сравнению с синхронной; при множественной ошибке с помощью бита четности невозможно определить достоверность полученной информации.

Асинхронная передача используется в системах, где обмен данными происходит время от времени и не требуется высокая скорость передачи данных. Некоторые системы используют бит четности как символьный бит, а контроль информации выполняется на уровне протоколов обмена данными.

При использовании синхронного метода данные передаются блоками. Для синхронизации работы приемника и передатчика в начале блока передаются биты синхронизации. Затем передаются данные, код обнаружения ошибки и символ окончания передачи. При синхронной передаче данные могут передаваться и как символы, и как поток битов. В качестве кода обнаружения ошибки обычно используется циклический избыточный код обнаружения ошибок (CRC). Он вычисляется по содержимому поля данных и позволяет однозначно определить достоверность приятой информации.

Преимущества синхронного метода передачи информации: высокая эффективность передачи данных; высокие скорости передачи данных; надежный встроенный механизм обнаружения ошибок.

Недостатки: интерфейсное оборудование более сложное и соответственно более дорогое.

Сетевые устройства и средства коммуникаций.

Для соединения устройств в сети используется специальное оборудование:

Сетевой интерфейсный адаптер или сетевая плата для приёма и передачи данных. В соответствии с определённым протоколом управляют доступом к среде передачи данных. Размещаются в системных блоках компьютеров, подключенных к сети. К разъёмам адаптеров подключается сетевой кабель.
Коннекторы (соединители) и терминаторы для подключения кабелей к компьютеру; разъёмы для соединения отрезков кабеля.
Трансиверы повышают уровень качества передачи данных по кабелю, отвечают за приём сигналов из сети и обнаружение конфликтов.
Хабы (концентраторы) и коммутирующие хабы (коммутаторы) расширяют топологические, функциональные и скоростные возможности компьютерных сетей.
Повторители (репитеры) усиливают сигналы, передаваемые по кабелю при его большой длине.
Сетевые кабели (наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель и оптоволоконные линии).
При выборе типа кабеля учитывают следующие показатели:

1. Сетевые карты (Network Adapters). Сетевая карта - это устройство, устанавливаемое в компьютер и предоставляющее ему возможность взаимодействия с сетью. В настоящее время выпускается большое количество разнообразных сетевых карт. Наиболее часто встречающиеся карты имеют вид печатной платы, устанавливаемой в разъем расширения материнской платы компьютера. Наибольшую известность в мире получили три вида локальных сетей: Ethernet (Fast Ethernet), Arcnet и Token Ring , которые различаются методами доступа к каналам передачи данных. Наиболее популярной сетевой технологией является технология Ethernet. Многие производители сейчас встраивают сетевые карты прямо в материнские платы.

Рис.2. Сетевая карта

В настоящее время производителями выпускается огромное количество сетевых карт различных типов, позволяющих использовать любые из существующих сред передачи: витая пара, коаксиальный или оптический кабель, радиоволны или инфракрасное излучение.

Для соединения сетевой карты и среды передачи данных применяются разъемы, зависящие от используемой среды передачи данных. Например, для тонкого коаксиального кабеля используются разъемы BNC, для витой пары пятой категории - разъемы RJ-45.

2. Являются механическими устройствами, предназначенными для сборки компонентов локальной компьютерной сети.

Коннекторы представляют собой разъемы, состоящие из двух частей - вилки и розетки, предназначенные для соединения отрезков кабеля или подсоединения кабеля к какому-либо устройству. Существующие типы коннекторов:

Коннекторы серии RJ для витых пар: RJ 45 – для сетевых кабелей и RJ 11, RJ 12 – для телефонных.

Коаксиальные коннекторы – для оконечивания коаксиальных кабелей, применяющихся обычно в телекоммуникационной сфере.

Оптические коннекторы, используемые с оптически-волоконными кабелями.

Терминаторы представляют собой те же разъемы с впаянным сопротивлением. Они подключаются к оконечным устройствам сети с шинной топологией для согласования длинной линии, которую образуют соединительные кабели. Сопротивление терминатора должно быть равно волновому сопротивлению кабеля. Один из двух терминаторов в сети должен быть заземлен.

В наиболее популярной технологии сети используют несколько типов коннекторов и терминаторов в зависимости от типа сети: на тонком (диаметр - 0,2 мм) или толстом (диаметр - 0,4 мм) кабеле или витой паре.

Для прокладки сети на тонком кабеле используют BNC-коннекторы, которые устанавливают на концах отрезков кабеля. С их помощью кабель подсоединяется с двух сторон к T-коннектору, который, в свою очередь, подсоединяется к внешнему разъему сетевой платы. T-коннекторы поставляются с сетевыми платами, BNC-коннекторы необходимо приобретать отдельно.

BNC-коннекторы бывают нескольких видов:

"Под пайку". Это, как правило, разъемы российского производства (отечественное название СР-50). Их сборка достаточно затруднительна и требует навыков радиомонтажника.

Обжимные BNC-коннекторы. Для их установки требуется специальный инструмент для зачистки кабеля и обжимные клещи.

Накручивающиеся BNC-коннекторы. Очень удобны в установке.

3. Трансивер - это специальное устройство, используемое для подключения PC к локальной компьютерной сети Ethernet , создаваемой на толстом кабеле . Такая сеть обладает гораздо лучшей защитой от электромагнитного излучения, чем сеть на тонком кабеле, и может иметь длину до 2,5 км (при использовании дополнительных устройств).

Трансивер подключается непосредственно к толстому сетевому кабелю, "прокусывая" его. От трансивера к PC идет специальный кабель, максимальная длина которого 50 м.

4. Хаб (Концентратор) является центральным устройством сети на витой паре, от него зависит ее работоспособность. Его необходимо подключать к сети электропитания и располагать в легкодоступном месте, чтобы можно было без проблем подключать кабели и следить за индикацией. Концентраторы выпускаются на разное количество портов, чаще всего на 8, 12, 16, 24.

Концентраторы можно объединять, образуя каскадную структуру сети. При этом надо придерживаться следующих правил:

не должно получаться закольцованных путей;

между любыми двумя станциями должно быть не более 4 концентраторов.

Рис.3. Хаб (концентратор)

Хаб с набором разнотипных портов позволяет объединять сегменты сетей с различными кабельными системами. К порту хаба можно подключать как отдельный узел сети, так и другой хаб или сегмент кабеля.

Коммутатор (фактически переключающий концентратор) - по схеме включения устройство, аналогичное концентратору, но имеет некоторые существенные отличия:

между любыми двумя станциями в сети нет ограничения четырьмя устройствами;

управляемый коммутатор может использоваться в закольцованной сети;

в управляемом коммутаторе можно управлять каждым портом в отдельности (ограничение пропускной способности, запрещение коммутации отдельных портов и пользователей);

в отличие от концентратора коммутатор передает пакеты (информацию) конкретно той станции сети, для которой они (пакеты) предназначены.

5. Репитеры - это устройства, используемые для "удлинения" локальных компьютерных сетей.

Например, максимальная длина сети Ethernet на тонком кабеле составляет 185 м, тогда как соединение сегментов сети по 185 м с помощью репитеров позволяет получить сеть общей длиной до 925 м (в сети не может быть больше 4 репитеров). Сегмент сети подключается к репитеру через Т-коннектор (разветвитель). К одному концу коннектора подключается сегмент, а на другом ставится терминатор.

Использование репитеров в сети Ethernet на толстом кабеле позволяет удлинить ее до 2,5 км. В этом случае репитеры подключаются к сетевому кабелю через трансивер.

Традиционный репитер имеет два порта, к которым подключаются соединяемые сегменты сети с помощью BNC-разъема для сети на тонком кабеле и 15-контактного DIX(AUI)-разъема для сети на толстом кабеле. Репитер, имеющий большее число портов, может объединять соответственно большее число сегментов сети.

Существуют совмещенные репитеры, каждый порт которых имеет две пары разъемов: BNC и DIX, но они не могут быть задействованы одновременно.

Стоимость монтажа и обслуживания;

Скорость передачи информации;

Ограничения на величину расстояния передачи информации (без дополнительных усилителей–повторителей (репитеров));

Безопасность передачи данных.

Главная проблема заключается в одновременном обеспечении этих показателей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально возможным расстоянием передачи данных, при котором еще обеспечивается требуемый уровень защиты данных. Легкая наращиваемость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость и безопасность передачи данных.

Витая пара.

Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двухжильное проводное соединение часто называемое “витой парой” (англ. twisted pair ). Этот кабель состоит из двух или более медных проводников, защищенных пластиковой изоляцией и свитых между собой (рис. 4). Свитые проводники снаружи защищаются еще одним слоем изоляции. Свивание проводников уменьшает искажение полезного сигнала, связанное с передачей электрического тока по проводнику. С точки зрения физики процесс такого искажения называется интерференцией сигналов .

Она позволяет передавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с, легко наращивается, однако является помехонезащищенной. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимуществами являются низкая цена и безпроблемная установка. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля.

Рис.4. Витая пара

Коаксиальный кабель.

Этот кабель представляет собой медный проводник, по которому передается полезный сигнал. Проводник окружен изоляцией, поверх которой укладывается медная фольга или сетка, представляющая собой экран, защищающий центральный сигнальный провод от внешних электромагнитных помех. Благодаря использованию такой конструкции экран обеспечивает высокую степень защиты полезного сигнала от внешних помех, что позволяет без существенных потерь осуществлять передачу сигнала на достаточно большие расстояния. Существующие коаксиальные кабели подразделяют на два типа: тонкий и толстый.

Тонкий коаксиальный кабель внешне очень похож на современные кабели, используемые для подключения телевизионных антенн. Такой кабель не настолько гибок и удобен при монтаже, как неэкранированная витая пара, но тоже достаточно часто используется для построения локальных сетей. Разъемы, используемые для подключения тонкого коаксиального кабеля, называются ВМС-разъемами.

Толстый коаксиальный кабель очень похож на тонкий, но только он большего диаметра. Увеличение диаметра кабеля позволяет обеспечить его большую помехоустойчивость и соответственно гарантирует возможность передачи полезного сигнала на большие расстояния, чем тонкий коаксиальный кабель. Из-за более сложного процесса монтажа толстого кабеля (плохо гнется и требует специализированных разъемов) он распространен гораздо меньше.

Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащищен и применяется для связи на большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с. Коаксиальный кабель используется для основной и широкополосной передачи информации.

Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко наращивается, но цена его высокая. Скорость передачи информации равна 500 Мбит/с. При передачи информации в базисной полосе частот на расстояние более 1,5 км требуется усилитель, или так называемый репитер (англ. repeater – повторитель). Поэтому суммарное расстояние при передаче информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с топологией типа “шина” или “дерево” коаксиальный кабель должен иметь на конце согласующий резистор (терминатор).

Рис. 5. Коаксиальный кабель:

1 - центральный провод; 2 - изолятор; 3 - экран;4 - внешний изолятор и защитная оболочка

Е thernet -кабель.

Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (англ. thick ) или желтый кабель (англ. yellow cable ). Он использует 15–контактное стандартное включение. Вследствие помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Средняя скорость передачи данных 10 Мбит/с. Максимально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м., а общее расстояние сети Ethernet – около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, использует в конце лишь один нагрузочный резистор.

С heapern е t –кабель.

Более дешевым, чем Ethernet–кабель является соединение Cheapernet-кабель (RG –58) или, как его часто называют, тонкий (англ. thin ) Ethernet . Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в 10 Мбит/с. При соединении сегментов Cheapernet –кабеля также требуются повторители. Вычислительные сети с Cheapernet–кабелем имеют небольшую стоимость и минимальные затраты при наращивании. Соединения сетевых плат производится с помощью широко используемых малогабаритных байонетных разъемов (СР.–50). Дополнительное экранирование не требуется. Кабель присоединяется к ПК с помощью тройниковых соединителей (T – connectors ). Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей может составлять максимум 300 м, а минимум – 0,5 м, общее расстояние для сети на Cheapernet–кабеля – около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet расположен на сетевой плате как для гальванической развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего сигнала

Оптический кабель .

Он используется для передачи сигнала в виде световых импульсов. Оптический кабель обеспечивает очень низкие потери полезного сигнала и за счет этого позволяет передавать данные на очень большие расстояния (в настоящее время до нескольких десятков километров). В дополнение к этому благодаря использованию света в качестве сигнала обеспечивается полная защищенность от внешних электромагнитных помех. На рис. 6 представлена конструкция оптического кабеля ОК-М.

В качестве проводника в таких кабелях используется стеклянное или пластиковое волокно, защищенное снаружи изоляцией для обеспечения физической сохранности. Оптическое волокно является относительно дорогой средой передачи (по сравнению с витой парой и коаксиальным кабелем), но в настоящее время активно используется для построения высокоскоростных и протяженных линий связи.

Скорость распространения информации по ним достигает 100 Мбит/с, а на экспериментальных образцах оборудования – 200 Мбит/с. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей. Они обладают противоподслушивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптоволоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники объединяются в JIBC с помощью звездообразного соединения.

Рис. 6. Конструкция оптического кабеля:

1 - оптическое волокно; 2,4- заполнитель; 3 - центральный силовой элемент (стальной трос); 5 - защитная оболочка

Беспроводные среды передачи данных

В беспроводных средах передачи сигналы могут передаваться с использованием различного рода излучений, например, радиоволны, микроволновое излучение, инфракрасное излучение и т.п. В сети полезный сигнал всегда передается в виде волн с использованием той или иной среды передачи. Например, при использовании кабельных сред передачи сигнал передается в форме электромагнитных волн определенной частоты. В случае использования оптического кабеля сигнал передается в виде световых волн (это те же электромагнитные волны, но только гораздо большей частоты). При передаче сигналов с использованием атмосферы используются электромагнитные волны, передающиеся на частоте радиоволн, СВЧ - или инфракрасного излучения.

Показатели трех наиболее типичных средств коммуникаций для передачи данных приведены в таблице № 1.

Таблица 1

Основные показатели средств коммуникации.

Показатели	Средства коммуникаций для передачи данных
Показатели	Двух жильная кабель,–витая пара	Коаксиальный кабель	Оптоволоконный кабель
Цена	Невысокая	Относительно высокая	Высокая
Наращивание	Очень простое	Проблематично	Простое
Защита от прослушивания	Незначительная	Хорошая	Высокая
Проблемы с заземлением	Нет	Возможны	Нет
Восприимчивость к помехам	Существует	Существует	Отсутствует

Существует ряд принципов построения ЛВС на основе выше рассмотренных компонентов. Такие принципы еще называют топологиями.

Топологии вычислительных сетей.

Компьютерную сеть представляют как совокупность узлов (компьютеров и сетевого оборудования) и соединяющих их ветвей (каналов связи). Ветвь сети - это путь, соединяющий два смежных узла. Различают узлы оконечные , расположенные в конце только одной ветви, промежуточные , расположенные на концах более чем одной ветви, и смежные - такие узлы соединены по крайней мере одним путём, не содержащим никаких других узлов. Компьютеры могут объединяться в сеть разными способами.

Топология типа “звезда”.

Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи данных, например, в электронной почте сети Rel Com . Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети.

Рис. 7. Структура топологии ЛВС в виде “звезды”.

Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает.

Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии.

При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.

Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая по сравнению с достигаемой в других топологиях.

Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от мощности центрального файлового сервера. Он может быть узким местом вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети.

Центральный узел управления – файловый сервер реализует оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра.

Кольцевая топология.

При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо.

Рис.8. Структура кольцевой топологии ЛВС.

Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географическое расположение рабочих станций далеко от формы кольца (например, в линию).

Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посылает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Пересылка сообщений является очень эффективной, так как большинство сообщений можно отправлять “в дорогу” по кабельной системе одно за другим. Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.

Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко.

Подключение новой рабочей станции требует кратко срочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями.

Специальной формой кольцевой топологии является логическая кольцевая сеть. Физически она монтируется как соединение звездных топологий. Отдельные звезды включаются с помощью специальных коммутаторов (англ. Hub – концентратор), которые по-русски также иногда называют “хаб”. В зависимости от числа рабочих станций и длины кабеля между рабочими станциями применяют активные или пассивные концентраторы. Активные концентраторы дополнительно содержат усилитель для подключения от 4 до 16 рабочих станций. Пассивный концентратор является исключительно разветвительным устройством (максимум на три рабочие станции). Управление отдельной рабочей станцией в логической кольцевой сети происходит так же, как и в обычной кольцевой сети. Каждой рабочей станции присваивается соответствующий ей адрес, по которому передается управление (от старшего к младшему и от самого младшего к самому старшему). Разрыв соединения происходит только для нижерасположенного (ближайшего) узла вычислительной сети, так что лишь в редких случаях может нарушаться работа всей сети.

Рис. 9. Структура логической кольцевой цепи ЛВС.

Шинная топология.

При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного дня всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети.

Рис.10. Структура шинной топологии ЛВС.

Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.

В стандартной ситуации для шинной сети Ethernet часто используют тонкий кабель или Cheapernet –кабель с тройниковым соединителем. Отключение и особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что вызывает нарушение циркулирующего потока информации и зависание системы.

Новые технологии предлагают пассивные штепсельные коробки, через которые можно отключать и/или подключать рабочие станции во время работы вычислительной сети.

Благодаря тому, что рабочие станции можно подключать без прерывания сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко прослушивать информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной среды.

В ЛВС с прямой (не модулируемой) передачей информации всегда может существовать только одна станция, передающая информацию. Для предотвращения коллизий в большинстве случаев применяется метод разделения, согласно которому для каждой подключенной рабочей станции в определенные моменты времени предоставляется исключительное право на использование канала передачи данных. Поэтому требования к пропускной способности вычислительной сети при повышенной нагрузке повышаются, например, при вводе новых рабочих станций. Рабочие станции присоединяются к шине посредством устройств ТАР (англ. Terminal Access Point – точка подключения терминала). ТАР представляет собой специальный тип подсоединения к коаксиальному кабелю. Зонд игольчатой формы внедряется через наружную оболочку внешнего проводника и слой диэлектрика к внутреннему проводнику и присоединяется к нему.

В ЛВС с модулированной широкополосной передачей информации различные рабочие станции получают, по мере надобности, частоту, на которой эти рабочие станции могут отправлять и получать информацию. Пересылаемые данные модулируются на соответствующих несущих частотах, т.е. между средой передачи информации и рабочими станциями находятся соответственно модемы для модуляции и демодуляции. Техника широкополосных сообщений позволяет одновременно транспортировать в коммуникационной среде довольно большой объем информации. Для дальнейшего развития дискретной транспортировки данных не играет роли, какая первоначальная информация подана в модем (аналоговая или цифровая), так как она все равно в дальнейшем будет преобразована.

Основные характеристики трех наиболее типичных типологий вычислительных сетей приведены в таблице № 2.

Таблица 2

Основные характеристики топологий вычислительных сетей.

Характеристики	Топологии вычислительных сетей
Характеристики	Звезда	Кольцо	Шина
Стоимость расширения	Незначительная	Средняя	Средняя
Присоединение абонентов	Пассивное	Активное	Пассивное
Защита от отказов	Незначительная	Незначительная	Высокая
Размеры системы	Любые	Любые	Ограниченны
Защищенность от прослушивания	Хорошая	Хорошая	Незначительная
Стоимость подключения	Незначительная	Незначительная	Высокая
Поведение системы при высоких нагрузках	Хорошее	Удовлетворительное	Плохое
Возможность работы в реальном режиме времени	Очень хорошая	Хорошая	Плохая
Разводка кабеля	Хорошая	Удовлетворительная	Хорошая
Обслуживание	Очень хорошее	Среднее	Среднее

Древовидная структура ЛВС.

Наряду с известными топологиями вычислительных сетей “кольцо”, “звезда” и “шина”, на практике применяется и комбинированная, на пример древовидна структура. Она образуется в основном в виде комбинаций вышеназванных топологий вычислительных сетей. Основание дерева вычислительной сети (корень) располагается в точке, в которой собираются коммуникационные линии информации (ветви дерева).

Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде. Для подключения большого числа рабочих станций соответственно адаптерным платам применяют сетевые усилители и/или коммутаторы. Коммутатор, обладающий одновременно и функциями усилителя, называют активным концентратором.

На практике применяют две их разновидности, обеспечивающие подключение соответственно восьми или шестнадцати линий.

Устройство к которому можно присоединить максимум три станции, называют пассивным концентратором. Пассивный концентратор обычно используют как разветвитель. Он не нуждается в усилителе. Предпосылкой для подключения пассивного концентратора является то, что возможное максимальное расстояние до рабочей станции не должно превышать нескольких десятков метров.

Рис.6. Древовидная структура ЛВС

Архитектура сети

Важнейшая характеристика компьютерной сети - её архитектура. Архитектура сети - это реализованная структура сети передачи данных, определяющая её топологию, состав устройств и правила их взаимодействия в сети. В рамках архитектуры сети рассматриваются вопросы кодирования информации, её адресации и передачи, управления потоком сообщений, контроля ошибок и анализа работы сети в аварийных ситуациях и при ухудшении характеристик.

Наиболее распространённые архитектуры

Локальная сеть Token Ring

Этот стандарт разработан фирмой IBM. В качестве передающей среды применяется неэкранированная или экранированная витая пара (англ. UPT или SPT) или оптоволокно. Скорость передачи данных 4 Мбит/с или 16Мбит/с. В качестве метода управления доступом станций к передающей среде используется метод – маркерное кольцо (англ. То ken Ring ). Основные положения этого метода:

устройства подключаются к сети по топологии кольцо;

все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные, только получив разрешение на передачу (маркер);

в любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом.

Типы пакетов.

В I ВМ То ken Ring используются три основных типа пакетов:

пакет “управление/данные” (англ. Data/Соmmand Frame);

пакет “маркер” (англ. Token );

пакет “сброса” (англ. Abort ).

Пакет “Управление/Данные” .

С помощью такого пакета выполняется передача данных или команд управления работой сети.

Пакет “Маркер”.

Станция может начать передачу данных только после получения такого пакета, В одном кольце может быть только один маркер и, соответственно, только одна станция с правом передачи данных.

Пакет “Сброса”.

Посылка такого пакета называет прекращение любых передач.

В сети можно подключать компьютеры по топологии звезда или кольцо.

Локальная сеть ArcNet .

ArcNet (англ. Attached Resource Computer Network ) – простая, недорогая, надежная и достаточно гибкая архитектура локальной сети. Разработана корпорацией Datapoint в 1977 году. Впоследствии лицензию на ArcNet приобрела корпорация S MC (англ. Standard Microsystems Corporation ), которая стала основным разработчиком и производителем оборудования для сетей ArcNet. В качестве передающей среды используются витая пара, коаксиальный кабель (RG–62) с волновым сопротивлением 93 Ом и оптоволоконный кабель. Скорость передачи данных – 2,5 Мбит/с, существует также расширенная версия – ArcNetplus – поддерживает передачу данных со скоростью 20 Мбит/с. При подключении устройств в ArcNet применяют топологии шина и звезда. Метод управления доступом станций к передающей среде – маркерная шина (англ. Token Bus ). Этот метод предусматривает следующие правила:

Все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные

только получив разрешение на передачу (маркер);

В любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом;

Данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.

Основные принципы работы.

Передача каждого байта в ArcNet выполняется специальной посылкой ISU (англ. Information Symbol Unit – единица передачи информации), состоящей из трех служебных старт/стоповых битов и восьми битов данных. В начале каждого пакета передается начальный разделитель АВ (англ. Alert Burst ), который состоит из шести служебных битов. Начальный разделитель выполняет функции преамбулы пакета.

В ArcNet определены 5 типов пакетов:

Пакет ITT (англ. Information to Transmit) – приглашение к передаче . Эта посылка передает управление от одного узла сети к другому. Станция, принявшая этот пакет, получает право на передачу данных.

Пакет FBE (англ. Free Buffer Enquiries ) – запрос о готовности к приему данных. Этим пакетом проверяется готовность узла к приему данных.

Пакет данных. С помощью этой посылки производиться передача данных.

Пакет АСК (англ. ACKnowledgments ) – подтверждение приема. Подтверждение готовности к приему данных или подтверждение приема пакета данных без ошибок, т.е. в ответ на FBE и пакет данных.

Пакет NAK (англ. Negative AcKnowledgments ) – неготовность к приему. Неготовность узла к приему данных (ответ на FBE) или принят пакет с ошибкой.

В сети ArcNet можно использовать две топологии: “звезда” и “шина”.

Локальная сеть Ethernet

Спецификацию Ethernet в конце семидесятых годов предложила компания Xerox Corporation . Позднее к этому проекту присоединились компании Digital Equipment Corporation (DEC ) и Intel Corporation . В 1982 году была опубликована спецификация на Ethernet версии 2.0. На базе Ethernet институтом IEEE был разработан стандарт IEEE 802.3. Различия между ними незначительные.

Основные принципы работы.

На логическом уровне в Ethernet применяется топология шина:

все устройства, подключенные к сети, равноправны, т.е. любая станция может начать передачу в любой момент времени (если передающая среда свободна);

данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.

Таблица 3

Основные характеристики сетей по методам передачи информации.

Характеристики	Методы передачи информации
Характеристики	Ethernet	Token Ring	ArcNet
Топология	Локальная типа “шина”	Кольцевая или типа “звезда”	Наборы сегментов типа “звезда”
Тип кабеля	RG –58	Экранированная или неэкранированная витая пара	RG –62 или RG –59
Импеданс	50 Ом
Сопротивление терминаторов	50 Ом, ± 2 Ом	100 – 200 Ом UTP , 150 Ом TP	RG –59: 75 Ом RG –62: 93 Ом
Максимальная длина кабеля в сегменте	185 м	45 – 200 м (в зависимости от используемого кабеля)	В зависимости от используемого кабеля, но в среднем: W–W: 120 м A–A: 606 м P–W или P–A: 30 м A–A: 0,3 м
Минимальный промежуток между соседними компьютерами	0,5 м	2,5 м
Максимальное количество соединенных сегментов		33 устройства MAU	Не поддерживает соединения сегментов
Максимальное количество компьютеров в сегменте		Неэкранированная витая пара: 72 рабочих станции на концентратор, при использовании экранированной витой пары – 260 рабочих станций на концентратор	В зависимости от используемого кабеля

Локальная сеть FDDI (Fiber Distributed Data Interface)

Локальная сеть c сетевой архитектурой высокоскоростной передачи данных по оптоволоконным линиям. Скорость передачи - 100 Мбит/сек. Топология - двойное кольцо или смешанная (с включением звездообразных или древовидных подсетей). Максимальное количество станций в сети - 1000. Очень высокая стоимость оборудования.

Локальная сеть АТМ (Asynchronous Transfer Mode)

Локальная сеть с дорогой архитектурой обеспечивает передачу цифровых данных, видеоинформации и голоса по одним и тем же линиям. Скорость передачи до 2,5 Гбит/сек. Линии связи оптические.

Сетевые операционные системы для локальных сетей.

Основное направление развития современных Сетевых Операционных Систем (англ. Network Operation System – NOS) – перенос вычислительных операций на рабочие станции, создание систем с распределенной обработкой данных. Это в первую очередь связано с ростом вычислительных возможностей персональных компьютеров и все более активным внедрением мощных многозадачных операционных систем: OS/2, Windows NT и Windows 95. Кроме этого внедрение объектно–ориентированных технологий (OLE , ActiveX , ODBC и т.д.) позволяет упростить организацию распределенной обработки данных. В такой ситуации основной задачей NOS становится объединение неравноценных операционных систем рабочих станций и обеспечение транспортного уровня для широкого круга задач: обработка баз данных, передача сообщений, управление распределенными ресурсами сети (англ. directory / name service ).

В современных NOS применяют три основных подхода к организации управления ресурсами сети.

Первый – это Таблицы Объектов (англ. Bindery ). Используется в сетевых операционных системах NetWare 28б и NetWare 3. XX . Такая таблица находится на каждом файловом сервере сети. Она содержит информацию о пользователях, группах, их правах доступа к ресурсам сети (данным, сервисным услугам, печати через сетевой принтер и т.п.). Такая организация работы удобна, если в сети только один сервер. В этом случае требуется определить и контролировать только одну информационную базу. При расширении сети, добавлении новых серверов объем задач по управлению ресурсами сети резко возрастает. Администратор системы вынужден на каждом сервере сети определять и контролировать работу пользователей. Абоненты сети, в свою очередь, должны точно знать, где расположены те или иные ресурсы сети, а для получения доступа к этим ресурсам – регистрироваться на выбранном сервере. Конечно, для информационных систем, состоящих из большого количества серверов, такая организация работы не подходит.

Второй подход используется в LANServer и Windows NT Server – Структура Доменов (англ. Domain ). Все ресурсы сети и пользователи объединены в группы. Домен можно рассматривать как аналог таблиц объектов (англ. bindery ), только здесь такая таблица является общей для нескольких серверов, при этом ресурсы серверов являются общими для всего домена. Поэтому пользователю для того чтобы получить доступ к сети, достаточно подключиться к домену (зарегистрироваться), после этого ему становятся доступны все ресурсы домена, ресурсы всех серверов и устройств, входящих в состав домена. Однако и с использованием этого подхода также возникают проблемы при построении информационной системы с большим количеством пользователей, серверов и, соответственно, доменов, например, сети для предприятия или большой разветвленной организации. Здесь эти проблемы уже связаны с организацией взаимодействия и управления несколькими доменами, хотя по содержанию они такие же, как и в первом случае.

Третий подход – Служба Наименований Директорий или Каталогов (англ. Directory Name Services – DNS) лишенэтихнедостатков. Все ресурсы сети: сетевая печать, хранение данных, пользователи, серверы и т.п. рассматриваются как отдельные ветви или директории информационной системы. Таблицы, определяющие DNS, находятся на каждом сервере. Это, во–первых, повышает надежность и живучесть системы, а во-вторых, упрощает обращение пользователя к ресурсам сети. Зарегистрировавшись на одном сервере, пользователю становятся доступны все ресурсы сети. Управление такой системой также проще, чем при использовании доменов, так как здесь существует одна таблица, определяющая все ресурсы сети, в то время как при доменной организации необходимо определять ресурсы, пользователей, их права доступа для каждого домена отдельно.

В настоящее время наиболее распространенными сетевыми операционными системами являются NetWare 3. XX и 4. XX (Novell Inc .), Windows N Т Server 3.51 и 4.00 (Microsoft Corp .) и LAN Server (I ВМ Со r р.).

Рассмотрим более подробно возможности этих и некоторых других сетевых операционных систем и требования, которые они предъявляют к программному и аппаратному обеспечению устройств сети.

LAN Server, IВМ Соrр.

Отличительные черты:

использование доменной организации сети упрощает управление и доступ к ресурсам сети;

обеспечивает полное взаимодействие с иерархическими системами (архитектурой SNA).

Целостная операционная система с широким набором услуг. Работает на базе O S/2, поэтому сервер может быть невыделенным (англ. nondedicated ). Обеспечивает взаимодействие с иерархическими системами, поддерживает межсетевое взаимодействие.

Выпускаются две версии LAN Server : Entry и Advanced . Advanced в отличие от Entry поддерживает высокопроизводительную файловую систему (англ. High Performance File System – HPFS). Она включает системы отказоустойчивости (англ. Fail Tolerances ) и секретности (англ. Local Security ).

Серверы и пользователи объединяются в домены. Серверы в домене работают как единая логическая система. Все ресурсы домена доступны пользователю после регистрации в домене. В одной кабельной системе могут работать несколько доменов. При использовании на рабочей станции OS/2 ресурсы этих станций доступны пользователям других рабочих станций, но только одному в данное время. Администратор может управлять работой сети только с рабочей станции, на которой установлена операционная система OS/2. LAN Server поддерживает удаленную загрузку рабочих станций DOS, OS/2 и Windows (англ. Remote Interface Procedure Load – RIPL).

К недостаткам можно отнести:

сложная процедура установки NOS;

ограниченное количество поддерживаемых драйверов сетевых адаптеров.

Windows NT Server, Microsoft Corp.

Отличительные черты:

простота интерфейса пользователя;

доступность средств разработки прикладных программ и поддержка прогрессивных объектно-ориентированных технологий;

поддержка RISC –процессоров;

поддержка инсталлируемых файловых систем;

взаимодействие с Macintosh .

Всё это привело к тому, что эта операционная система становиться одной из самых популярных сетевых операционных систем.

Интерфейс Windows NT 4.0 аналогичен оконному интерфейсу Windows 95, инсталляция может занимать от 1 до 2 часов. Модульное построение системы упрощает внесение изменений и перенос на другие платформы, Windows NT разрабатывалась с учетом возможности поддержки таких высокопроизводительных RISC –процессоров, как PowerPC , DEC Alpha AXP и MIPS , еще одна возможность которая повышает ее переносимость, – возможность поддержки инсталлируемых файловых систем. В настоящее время поддерживаются FAT (англ. File Allocation Table – таблица размещения файлов, используется в DOS –системах), NTFS (англ. NT File System – файловая система NT , разработана специально для Windows NT ), CDFS (файловая система CD – ROM ), файловая система Macintosh и HPFS (англ. High Performance File System – файловая система высокой производительности, используется в OS /2; не поддерживается в Windows NT 4.0 напрямую – активизация поддержки HPFS требует выполнения специальных процедур). Обеспечивается защищенность подсистем от несанкционированного доступа и благодаря многозадачности с вытеснением от их взаимного влияния (если зависает один процесс, это не влияет на работу остальных). Есть поддержка удаленного доступа к сети (например, через модем или нуль модемный кабель) – Remote Access Service (англ. RAS ), поддерживается удаленная обработка заданий.

Windows NT предъявляет более высокие требования к производительности компьютера по сравнению с NetWare .

Организация сети.

Объединение локальных сетей отделов и “рабочих групп”, информационно связанных по функциональному взаимодействию при решении их производственных задач осуществляется по принципу “клиент–сервер” с последующим предоставлением сводной результирующей технологической и финансово-экономической информации на уровень АРМ руководителей предприятия (и объединения, в дальнейшем) для принятия управленческих решений.

Программно–структурная организация сети.

Предлагается решить данную задачу путем создания на основе Novell технологий и операционной системы Novell NetWare 4. XX корпоративную сеть предприятия по принципу “распределенная звезда”, работающую под управлением нескольких серверов и, поддерживая основные транспортные протоколы (T Level 5;

коммутирующие панели TP Patch Panel ;

соединители T – connector ;

концевые радиочастотные терминаторы.

Применение оптоволоконных линий связи оправдано значительным удалением производственных объектов и зданий друг от друга и высоким уровнем индустриальных помех. Кабели RG–58 используются при подключении к сети автоматизированных промышленных установок, также требующих защиты обрабатываемой на этих АРМах и передаваемой на другие АРМы технологической и другой информации от различного вида индустриальных помех. “Витая пара” 10Base– T Level 5 используется для подключения рабочих станций пользователей сети в местах, не требующих повышенных требований к защите среды передачи информации от помех. Novell NetWare 4.1 и Windows NT Server 4.00 соответственно. Серверы, кроме своего прямого назначения обработки и хранения информации, решают задачу маршрутизации и транспортировки информации, с одной стороны снижая нагрузку на основные информационные магистрали и с другой – обеспечивают прозрачный доступ к информации других серверов.

Серверы будут обслуживать около 60–ти рабочих станций, обрабатывающих различного вида технологическую информацию, а также свыше 40–ка рабочих станций в административно–управленческих и финансово–экономических подразделениях предприятия.

В качестве сетевых аппаратных средств серверов и рабочих станций используются следующие сетевые адаптерные карты:

NE–2000;

NE–3200;

SMC8634;

SMC8834;

Сетевые протоколы – IEEE 802.2, IEEE 802.3 CSMA/CD.

Транспортные протоколы – IPX/SPX – для NetWare– серверов , TCP/IP и NetBEUI – для Windows NT– сервера .

Для программно–аппаратного объединения сетевых сред NetWare и Windows NT Server необходимо использовать программный мост на базе совмещенного транспортного протокола IPX/ SPX , в дальнейшем возможен полный переход на сетевую интегрированную ОС Windows NT Server.

Наряду с сетевой ОС NetWare 4. XX для групп клиентов, функционально взаимосвязанных между собой при решении производственных задач, используется сетевая среда Artisoft LANtastic 6.0 и выше, Windows 3.11 for Workgroups и Windows 95 предоставляющие прозрачный доступ пользователям этих одноранговых сетей к информации друг друга. В то же время пользователи среды LANtastic 6.0 и выше, Windows 3.11 for Workgroups и Windows 95 являются клиентами NetWare –серверов и Windows NT –сервера, имея доступ к их ресурсам и информации на жестких дисках в соответствии со своими правами и привилегиями.

Таким образом, мы получили реально работающую корпоративную сеть, имеющую множество оригинально работающих узлов и принципов решений, данная задачи на сегодня является одной из самых интересных и передовых в мире в области информационных технологий. Эта сеть даст в дальнейшем возможность переходить на новые более мощные программные и аппаратные средства связи и коммуникаций, которые будут разработаны в мире, так как вся сеть реализована на основе OSI и полностью соответствует мировым стандартам.

Настройка сетевых средств Windows .

В настоящее время наиболее распространенной операционной системой для персональных компьютеров является система Windows. В состав этой операционной системы включены средства для создания одноранговых компьютерных сетей.

Настройка сетевой платы.

Процесс настройки сети следует начать с установки сетевой платы, причем сделать это можно как при установке самой операционной системы, так и позже, в процессе работы. Если сетевые адаптеры соответствуют стандарту plug-and-play, при загрузке операционная система автоматически распознает установленную сетевую плату и осуществляет настройку.

Если плата не поддерживает формат plug-and-play , запустите "Панель управления" и дважды щелкните на пиктограмме "Установка оборудования". Это приведет к запуску мастера установки оборудования. Щелкнув на кнопке "Далее", переходите к диалоговому окну, где Windows предложит осуществить автоматический поиск новых установленных устройств.

Целесообразно предоставить операционной системе возможность самой опознать аппаратные средства. Если это ей удастся, то не придется вручную вводить информацию об устройстве.

Если Windows не смогла опознать сетевой адаптер, то его установку и настройку придется выполнить вручную. После щелчка на кнопке "Далее" будет выведено диалоговое окно в котором необходимо указать тип устанавливаемого устройства, дважды щелкнув на строке "Сетевые платы".

В результате этого откроется следующее диалоговое окно, в котором необходимо выбрать изготовителя и модель сетевой платы из предложенного списка. Выбор осуществляется щелчком на соответствующей строке списка. После выбора сетевой платы Windows выводит диалоговое окно, в котором указываются параметры установленной платы.

Вид и объем выводимой информации зависит от типа платы. Если сетевая плата опознана в автоматическом режиме, то параметры, демонстрируемые в диалоговом окне, устанавлива ются Windows. Если система не опознает сетевую карту, то параметрам присваиваются значения по умолчанию, что довольно часто приводит к конфликтам с другими устройствами. В этом случае нужно, изменив параметры, устранить конфликты. После этого система производит установку программного обеспечения, необходимого для работы сетевой платы. Можно воспользоваться стандартным драйвером, имеющимся на дистрибутивном диске Windows. Если таковой отсутствует или по какой-либо причине не устраивает вас, используйте драйвер на диске, поставляемой вместе с адаптером (кнопка "Установить с диска").

Настройка сети.

Следующий шаг установка и конфигурация необходимых сетевых протоколов. Дважды щелкните на пиктограмме "Сеть" в "Панели управления". В окне "Сеть" представлены установленные компоненты сетевого программного обеспечения. Сопоставьте сетевой карте протоколы, необходимые для работы нужных вам клиентов (по умолчанию в Windows в качестве сетевого протокола устанавливаются NETBEUI и NetWare IPX/SPX). Для этого необходимо нажать кнопку "Добавить" на вкладке "Конфигурация".

В появившемся окне "Выбор типа компонента" нужно выбрать пункт "Протокол" и нажать кнопку "Добавить". Затем в окне "Выбор: Сетевой протокол" указывается, во-первых, фирма-изготовитель и, во-вторых, требующийся сетевой протокол, например, фирма Microsoft, протокол IPX/SPX. После этого нужно вернуться в окно "Сеть", a IPX/SPX будет уже фигурировать как поддерживаемый протокол. Чтобы начать процесс настройки, либо дважды щелкните на элементе списка, либо выберите его и щелкните на кнопке "Свойства", после чего появится диалоговое окно "Свойства".

Находясь в диалоговом окне "Свойства: IPX/SPX-совместимый протокол", можно получить доступ к трем вкладкам: "Привязка" Дополнительно" и "NetBIOS".

Вкладка "Привязка". На этой вкладке перечислены компоненты сети, использующие протокол. Если вы установили другие протоколы, то в списке будут указаны еще и дополнительные элементы. Выберите из списка только те элементы, которые используют протокол IPX/SPX. Минимизация количества привязок для каждого протокола позволяет значительно повысить эффективность работы сетевого ПО.

Вкладка "NetBIOS" позволяет включить поддержку протокола NetBIOS протоколом IPX/SPX, что позволит запускать приложения, использующие протокол NetBIOS.

Дополнительные настройки, такие как тип пакета, сетевой адрес, максимальное число подключений и другие, определяются на вкладке «Дополнительно».

Установка сетевых клиентов и служб.

Для подключения рабочей станции к сети необходимо установить соответствующие клиенты и службы. Так, например, для организации одноранговой сети Windows необходимо установить на каждой рабочей станции клиент для сетей Microsoft и службу доступа к файлам и принтерам для сетей Microsoft .

Для установки новых служб и клиентов необходимо нажать кнопку «Добавить» и воспользоваться знакомым уже окном «Выбор типа компонента» . В зависимости от вашего выбора появляется окно «Выбор: Клиент сети» или «Выбор: Сетевая служба» .

Кнопка «Доступ к файлам и принтерам» предназначена для вызова окна «Организация доступа к файлам и принтерам», с помощью которого указывается, можно ли делать общими (т.е. разделять между пользователями) ресурсы данного компьютера.

После установки клиенты и службы должны быть правильно настроены. Настройка клиента для сетей Microsoft производится с помощью окна «Свойства: Клиент для сетей Microsoft ” . Устанавливаются параметры входа в сеть - вход с восстановлением подключений сетевых ресурсов или быстрый вход, когда ресурсы подключаются по мере необходимости. При восстановлении подключений вход производится гораздо медленнее, особенно, если какой-либо сетевой ресурс в данный момент не готов к подключению.

После установки клиентов выбирается способ входа в сеть: либо обычный вход в Windows , либо с использованием одного из клиентов.

Если установлен вход в сеть с помощью клиента для сетей Microsoft , ннеобходимо ввести имя пользователя, пароль, после чего нажать кнопку «ОК». При нажатии кнопки «Отмена» будет произведен обычный вход в Windows , но сетевые ресурсы при этом будут недоступны.

Во время работы с окном «Сеть», если это еще не сделано, желательно установить на каждой рабочей станции в сети службы доступа к файлам и принтерам. Кроме того, воспользовавшись вкладкой «Компьютер», необходимо присвоить каждому компьютеру уникальное сетевое имя, при этом имя рабочей группы должно быть одним и тем же. В простой одноранговой сети на основе Windows все это сразу же позволит разделять ресурсы других компьютеров, например их диски и принтеры.

Совместное использование ресурсов: периферийных устройств, дисков, файлов.

С помощью вкладки «Управление доступом» устанавливается способ управления доступом к общим ресурсам. Имеются два варианта:

управление на уровне пользователей (к ресурсу получают доступ определенные пользователи или группы пользователей, причем список пользователей берется с указанного сервера)

или на уровне ресурсов (каждый ресурс имеет пароль доступа, подключиться может любой пользователь, знающий этот пароль).

В процессе работы с Windows при необходимости можно определить локальный ресурс вашего компьютера как общий в сети. Для этого необходимо воспользоваться вкладкой «Доступ окна Свойства данного ресурса». Открыть это окно можно различными способами:

1. Воспользовавшись окном «Мой компьютер» или «Проводник», выбрать нужный объект и вызвать команду «Файл/Свойства» вкладка «Доступ» или команду «Файл/Доступ» (открывается то же окно «Свойства», но сразу на нужной вкладке)

2. Воспользовавшись окном «Мой компьютер» или «Проводник», вызвать контекстное меню для нужного объекта и выбрать команду «Свойства», вкладка «Доступ» или команду «Доступ».

По умолчанию установлена опция «Локальный ресурс». После выбора альтернативного варианта - «Общий ресурс» - становятся доступными остальные поля. Поле «Сетевое имя» предназначено для указания имени, под которым ресурс будет известен в сети. По умолчанию это поле содержит «локальное» имя ресурса. В поле «Заметки» можно указать краткие сведения о ресурсе. С помощью поля «Тип доступа» можно указать, что удаленному пользователю разрешено делать с объектом. Для этого выбирается один из следующих вариантов доступа.

1. Только чтение – в поле «Пароль: Для чтения» можно установить пароль, содержащий от одного до восьми символов, хотя это не обязательно.

2. Полный доступ - необязательный пароль можно задать в поле «Пароль: Для полного доступа». Желательно разрешать только на короткое время и устанавливать пароль, иначе кто-либо может повредить ваши файлы.

3. Определяется паролем - можно условно разделить всех пользователей на две категории: тех кому вы доверяете, и тех, кто вызывает у вас сомнения. Первым можно сообщить пароль для полного доступа, но нужно помнить об имеющейся опасности потери данных. Второй категории можно сообщить пароль для чтения, если есть такая необходимость.

После того, как произведены все настройки, нажимается кнопка «ОК» или «Применить» С этого момента ресурс доступен в сети.

Получить доступ по сети к общему ресурсу можно, воспользовавшись окном «Сетевое окружение». Сначала необходимо найти ярлык, соответствующий компьютеру в сети, и выполнить на нем двойной щелчок. В окне отобразятся все ресурсы, которые имеются на данном компьютере и определены как общие. После этого выбирается нужный ресурс. Если производится управление доступом на уровне ресурсов, система попросит ввести пароль (если он, конечно, был установлен для данного объекта). Если же производится управление доступом на уровне пользователей, система проверит, имеет ли пользователь право обращаться к этому ресурсу. Если все проверки пройдут успешно, вы получаете возможность работать с нужным объектом.

Компьютерная сеть (Computer Network) – это множество компьютеров, соединенных линиями связи и работающих под управлением специального программного обеспечения.

Под линией связи обычно понимают совокупность технических устройств, и физической среды, обеспечивающих передачу сигналов от передатчика к приемнику. В реальной жизни примерами линий связи могут служить участки кабеля и усилители, обеспечивающие передачу сигналов между коммутаторами телефонной сети. На основе линий связи строятся каналы связи.

Каналом связи обычно называют систему технических устройств и линий связи, обеспечивающую передачу информации между абонентами. Соотношение между понятиями "канал" и "линия" описывается следующим образом: канал связи может включать в себя несколько разнородных линий связи, а одна линия связи может использоваться несколькими каналами

Линии и каналы связи

Главной целью объединения компьютеров в сеть является предоставление пользователям возможности доступа к различным информационным ресурсам (например, документам, программам, базам данных и т.д.), распределенным по этим компьютерам и их совместного использования.

Важной характеристикой любой компьютерной сети является широта территории, которую она охватывает. Широта охвата определятся взаимной удаленностью компьютеров, составляющих сеть и, следовательно, влияет на технологические решения, выбираемые при построении сети. Классически выделяют два типа сетей: локальные сети и глобальные сети.

Локальные сети

К локальным сетям (Local Area Network, LAN) обычно относят сети, компьютеры которых сосредоточены на относительно небольших территориях (как правило, в радиусе до 1-2 км). Классическим примером локальных сетей является сеть одного предприятия, расположенного в одном или нескольких стоящих рядом зданиях. Небольшой размер локальных сетей позволяет использовать для их построения достаточно дорогие и высококачественные технологии, что обеспечивает высокую скорость обмена информацией между компьютерами.

Локальная сеть

Глобальные сети

Глобальные сети (Wide Area Network, WAN) – это сети, предназначенные для объединения отдельных компьютеров и локальных сетей, расположенных на значительном удалении (сотни и тысячи километров) друг от друга. Поскольку организация специализированных высококачественных каналов связи большой протяженности является достаточно дорогой, то в глобальных сетях нередко используются уже существующие и изначально не предназначенные для построения компьютерных сетей линии (например, телефонные или телеграфные). В связи с этим скорость передачи данных в таких сетях существенно ниже, чем в локальных.

Глобальная сеть

Городские сети

Не так давно к двум указанным типам сетей добавился еще один – так называемые городские сети (Metropolitan Area Network, MAN). Такие сети предназначены для обеспечения взаимодействия компьютеров и/или локальных сетей, рассредоточенных на территории крупного города (как правило, в радиусе до 100 км), а также для подключения локальных сетей к глобальным. Для построения таких сетей используются достаточно качественные цифровые линии связи, позволяющие осуществлять взаимодействие на относительно высоких по сравнению с глобальными сетями скоростях.

Городская сеть

Интернет

Независимо от того, какую территорию покрывает сеть, какие технологические решения лежат в основе ее организации, существуют общие принципы сетевого взаимодействия, которым должно подчиняться функционирование сети. Именно выработка таких общих принципов способствовала в свое время появлению Интернет (Internet) как объединенной сети (иногда даже используется термин "гиперсеть"), собравшей в своем составе локальные, городские и глобальные сети всей планеты.

Интернет как объединенная сеть

В следующих разделах освещены современные концепции сетевого взаимодействия, а также их практические реализации, технически обеспечивающие функционирование сети Интернет.

Компьютерная сеть (англ. Computer NetWork, от net – сеть и work – работа) – совокупность компьютеров, соединенных с помощью каналов связи и средств коммутации в единую систему для обмена сообщениями и доступа пользователей к программным, техническим, информационным и организационным ресурсам сети.

Компьютерную сеть представляют как совокупность узлов (компьютеров и сетевого оборудования) и соединяющих их ветвей (каналов связи). Ветвь сети – это путь, соединяющий два смежных узла. Различают узлы оконечные, расположенные в конце только одной ветви, промежуточные, расположенные на концах более чем одной ветви, и смежные – такие узлы соединены по крайней мере одним путём, не содержащим никаких других узлов. Компьютеры могут объединяться в сеть разными способами.

Логический и физический способы соединения компьютеров, кабелей и других компонентов, в целом составляющих сеть, называется ее топологией . Топология характеризует свойства сетей, не зависящие от их размеров. При этом не учитывается производительность и принцип работы этих объектов, их типы, длины каналов, хотя при проектировании эти факторы очень важны.

Топология как математическое понятие:

Топология (от греч. topos – место и... логия – учение), раздел математики, изучающий топологические свойства фигур, т.е. свойства, не изменяющиеся при любых деформациях, производимых без разрывов и склеиваний. Примерами топологических свойств фигур являются размерность, число кривых, ограничивающих данную область и т. д. Так, окружность, эллипс, контур квадрата имеют одни и те же топологические свойства, т.к. эти линии могут быть деформированы одна в другую описанным выше образом; в то же время кольцо и круг обладают различными топологическими свойствами: круг ограничен одним контуром, а кольцо – двумя.

Наиболее распространенные виды топологий сетей:

Линейная сеть . Содержит только два оконечных узла, любое число промежуточных узлов и имеет только один путь между любыми двумя узлами.

Кольцевая сеть. Сеть, в которой к каждому узлу присоединены две и только две ветви.

Древовидная сеть . Сеть, которая содержит более двух оконечных узлов и по крайней мере два промежуточных узла, и в которой между двумя узлами имеется только один путь.

Звездообразная сеть. Сеть, в которой имеется только один промежуточный узел.

Ячеистая сеть . Сеть, которая содержит по крайней мере два узла, имеющих два или более пути между ними.

Полносвязанная сеть. Сеть, в которой имеется ветвь между любыми двумя узлами. Важнейшая характеристика компьютерной сети – её архитектура.

Архитектура сети – это реализованная структура сети передачи данных, определяющая её топологию, состав устройств и правила их взаимодействия в сети. В рамках архитектуры сети рассматриваются вопросы кодирования информации, её адресации и передачи, управления потоком сообщений, контроля ошибок и анализа работы сети в аварийных ситуациях и при ухудшении характеристик.

Наиболее распространённые архитектуры:

· Ethernet (англ. ether – эфир) – широковещательная сеть. Это значит, что все станции сети могут принимать все сообщения. Топология – линейная или звездообразная. Скорость передачи данных 10 или 100 Мбит/сек.

· Arcnet (Attached Resource Computer Network – компьютерная сеть соединённых ресурсов) – широковещательная сеть. Физическая топология – дерево. Скорость передачи данных 2,5 Мбит/сек.

· Token Ring (эстафетная кольцевая сеть, сеть с передачей маркера) – кольцевая сеть, в которой принцип передачи данных основан на том, что каждый узел кольца ожидает прибытия некоторой короткой уникальной последовательности битов-маркера – из смежного предыдущего узла. Поступление маркера указывает на то, что можно передавать сообщение из данного узла дальше по ходу потока. Скорость передачи данных 4 или 16 Мбит/сек.

· FDDI (Fiber Distributed Data Interface) – сетевая архитектура высокоскоростной передачи данных по оптоволоконным линиям. Скорость передачи – 100 Мбит/сек. Топология – двойное кольцо или смешанная (с включением звездообразных или древовидных подсетей). Максимальное количество станций в сети – 1000. Очень высокая стоимость оборудования.

· АТМ (Asynchronous Transfer Mode) – перспективная, пока ещё очень дорогая архитектура, обеспечивает передачу цифровых данных, видеоинформации и голоса по одним и тем же линиям. Скорость передачи до 2,5 Гбит/сек. Линии связи оптические.

Исторический аспект

Терминалы

Сети

Виды

Вики-классификация

Протяжённость

Архитектура

Топология

Среда передачи

Функции

Скорость передачи

Операционная система сервера

Особенности поддержания соединения

Принцип действия глобальных сетей

Хостинг

Собственный сервер

ДНС-сервер

Имя сайта

Приобретение имени

Локальные сети

Сетевые интерфейсы

Доступ в интернет

Серверные операционные системы

Цель объединения ПК

Топологии

Полносвязная

Шина

Кольцо

Звезда

Дерево

Утолщённое дерево

Решётка

Точка-точка

Классификация топологий

Уровни сети

Типы сетей.

Преимущества сетей

Протокол передачи данных

Базовая модель OSI (Open System Interconnection).

Методы передачи данных в компьютерных сетях

Сетевые устройства и средства коммуникаций.

Основные показатели средств коммуникации.

Показатели

Цена

Топологии вычислительных сетей.

Характеристики

Топологии вычислительных сетей

Архитектура сети

Наиболее распространённые архитектуры

Локальная сеть Ethernet

Локальная сеть FDDI (Fiber Distributed Data Interface)

Локальная сеть АТМ (Asynchronous Transfer Mode)

Сетевые операционные системы для локальных сетей.

Настройка сетевых средств Windows .

Настройка сетевой платы.

Настройка сети.

Установка сетевых клиентов и служб.

Совместное использование ресурсов: периферийных устройств, дисков, файлов.

Локальные сети

Глобальные сети

Городские сети

Интернет