Файл: Локальные и глобальные сети эвм основы компьютерной коммуникации. Принципы построения сетей. Компьютерная сеть.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.11.2023

Просмотров: 507

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

1
Локальные
и глобальные сети ЭВМ
Основы
компьютерной коммуникации. Принципы построения сетей.
Компьютерная
сеть – это совокупность компьютеров, между которыми возможен информационный обмен без промежуточных носителей информации.
Для создания сети входящие в нее компьютеры должны быть связаны каналами передачи информации – каналами связи, а на компьютерах – установлено специальное программное обеспечение, организующее работу в сети, - программы управления сетью.
Технология работы в сети и возникающие при этом возможности зависят как от способов организации каналов связи, так и от программного обеспечения. Виды каналов связи и организуемые с их помощью сети представлены на рисунках.
Рисунок – Временная сеть
Рисунок – локальные сети
Соединение компьютеров через порты
Временная сеть из двух ПК
Нуль-модемный кабель
Инфракрасный луч
Способ связи
Соединение с использованием сетевой карты
Локальные сети
Одноранговая сеть
Иерархическая сеть

2
Рисунок 97 – сети, организованные с помощью каналов связи
Простейшая
компьютерная сеть – образуется при соединении двух недалеко отстоящих друг от друга компьютеров с помощью специального кабеля, называемого нуль
- модемом, который подключается к последовательным или параллельным портам обоих компьютеров.
В настоящее время получили развитие инфракрасные порты, позволяющие организовать соединение компьютеров напрямую без кабеля.
Локальная
вычислительная сеть – компьютеры внутри одного здания стационарно соединяются специально предназначенными для этого кабелями. Между компьютерами организуется информационный обмен. Сеть LAN (Local Area Net).
Распределенная
сеть. Значительно удаленные друг от друга компьютеры
(например, расположенные в разных концах города или в разных городах), между которыми необходимо организовать постоянный обмен большими потоками информации, соединяются специальными постоянно действующими выделенными каналами. По своему функциональному назначению эти сети эквивалентны локальным сетям. Сеть MAN
(Metropolitan Area Net).
Глобальная
сеть. Сеть компьютеров, распределенных по всему миру и постоянно связанных каналами с очень высокой пропускной способностью, на которых имеется большой объем разнообразной информации, доступной на коммерческой основе всем желающим, называется глобальной сетью или WAN (Wide Area Net). Наиболее известной глобальной сетью является сеть INTERNET, хотя имеются и другие (MSN Microsoft on
Line, America on Line и др.).
Существуют также еще сети терминалов или терминальные сети. Эти сети связывают мощные компьютеры - мэйнфреймы со специальными устройствами терминалами, которые могут быть достаточно сложными, но вне сети их работа невозможна. Примерами терминальных сетей могут служить сеть банкоматов, сеть кассовых аппаратов и пр. Они строятся несколько иначе, чем компьютерные сети, поэтому мы их рассматривать не будем.
Прямая
связь. Это простейший способ связи двух обычных компьютеров и организации обмена информацией между ними без посредников и дополнительной оплаты. Соединение по модему с помощью специальных коммутационных программ, например, Hyper Terminal.
Удаленный
доступ. Этот способ подключения к отдельному ПК или локальной сети, после чего удаленный ПК становится полноправной рабочей станцией сети, а модем одновременно выполняет функции сетевой карты. Подключение выполняется с помощью
Соединение по каналам связи
Распределенные специальные сети
Глобальные сети общего доступа
(в том числе Интернет)
Другие способы связи ПК
Прямая связь
Удаленный доступ в сеть
BBS


3 специальных программ удаленный доступ к сети. Соединение по модему или по выделенному каналу с помощью провайдеров.
Связь
с доской объявлений (BBS). Подобные системы называют досками объявлений – Bulletin Board Services (BBS). В этом случае происходит соединение с компьютером или локальной сетью, в которой имеются база данных и специальное программное обеспечение, реализующее язык запросов, поиск в базе необходимой информации и ее копирование на ПК абонента. Для работы с BBS могут использоваться как коммутационные программы, так и специальное программное обеспечение, которое обычно считывается с самой BBS после первого обращения к ней с помощью коммутационной программы. Подключение к BBS осуществляется с помощью коммутационной программы Hyper Terminal – эта программа может организовать связь между двумя компьютерами или с BBS.
Удаленный
доступ к отдельному компьютеру и к локальной сети. В этом случае клавиатура подключаемого компьютера становится как бы клавиатурой подчиненного. Связь устанавливают программой «Сервер удаленного компьютера». Во время работы этой программы устанавливают протоколы и пароль доступа к ПК пользователя. При удаленном доступе компьютер, к которому производится подключение, функционирует как сервер, а ПК, с которого производится подключение, выступает как клиент.
Виды
и топология локальных сетей
В современных локальных сетях можно говорить о следующих соотношениях узлов в сети:

одноранговые
(Peer to Peer) - небольшие сети равноправных компьютеров
– рабочих станций, где каждый узел может являться и клиентом и сервером;

распределенные
(Distributed) - сеть без лидера, в которой сервером называется машина, программа или устройство, обеспечивающее сервис, но не управление сетью (например, UNIX Usenet).

сети
с централизованным управлением или основанные на сервере
(Server based), наделяющим остальные узлы правами использования ресурсов (сети среднего и большого размеров). Понятие «клиент-сервер» в этом контексте подчеркивает меньшую самостоятельность узлов-клиентов таких сетей, хотя чаще принимается как название одного из методов распределенной обработки информации.
Топология сетей, то есть их физическая организация, определяющая расположение узлов и соединений бывает следующих видов: шина (Bus), кольцо (Ring), звезда (Star), сетка (Mesh), дерево (Tree).
Сети с большой нагрузкой требуют более эффективных методов доступа. Один из способов повышения эффективности - перенос управления доступом от узлов в кабельные центры (хабы). При этом узел посылает пакет в интеллектуальный хаб по своей готовности. Задача хаба обеспечить пересылку пакета к адресату с оптимизацией общей производительности сети, возможно, используя коммутацию каналов.
Сетевая
архитектура
Основной задачей, решаемой при создании компьютерных сетей, является обеспечение совместимости оборудования по электрическим и механическим характеристикам и обеспечение совместимости информационного обеспечения (программ и данных) по системе кодирования и формату данных. Решение этой задачи относится к области стандартизации и основано на так называемой модели OSI (модель взаимодействия открытых систем – Model оf Open System Interconnections). Она создана на основе технических предложений Международного института стандартов ISO
(International Standards Organization).


4
Сетевая архитектура определяет среду передачи, метод доступа и формат пакетов.
Согласно модели ISO/OSI архитектуру компьютерных сетей следует рассматривать на разных уровнях (общее число уровней — до семи). Самый верхний уровень — прикладной. На этом уровне пользователь взаимодействует с вычислительной системой.
Самый нижний уровень — физический. Он обеспечивает обмен сигналами между устройствами. Обмен данными в системах связи происходит путем их перемещения с верхнего уровня на нижний, затем транспортировки и, наконец, обратным воспроизведением на компьютере клиента в результате перемещения с нижнего уровня на верхний. Простейшая модель обмена данными в компьютерной сети показана на рисунке
98.
Рисунок 98 – Простейшая модель обмена данными в компьютерной сети
Для обеспечения необходимой совместимости на каждом из семи возможных уровней архитектуры компьютерной сети действуют специальные стандарты,
называемые
протоколами. Они определяют характер аппаратного взаимодействия
компонентов
сети (аппаратные протоколы) и характер взаимодействия программ и
данных
(программные протоколы). Физически функции поддержки протоколов исполняют аппаратные устройства (интерфейсы) и программные средства (программы поддержки протоколов). Программы, выполняющие поддержку протоколов, также называют протоколами.
Так, например, если два компьютера соединены между собой прямым соединением, то на низшем (физическом) уровне протокол их взаимодействия определяют конкретные устройства физического порта (параллельного или последовательного) и механические компоненты (разъемы, кабель и т. п.). На более высоком уровне взаимодействие между компьютерами определяют программные средства, управляющие передачей данных через порты. Для стандартных портов они находятся в базовой системе ввода/вывода (BIOS). На самом высоком уровне протокол взаимодействия обеспечивают приложения операционной системы. Например, стандартная программа «Прямое кабельное соединение».
В соответствии с используемыми протоколами компьютерные сети принято разделять на локальные (LAN — Local Area Network) и глобальные (WAN — Wide Area
Network). Компьютеры локальной сети преимущественно используют единый комплект протоколов для всех участников.
Локальные
сети отличаются компактностью. Они могут объединять компьютеры одного помещения, этажа, здания, группы компактно расположенных сооружений.
Глобальные сети имеют увеличенные географические размеры и могут объединять как отдельные компьютеры, так и отдельные локальные сети, даже если они используют разные протоколы.
Назначение
всех видов компьютерных сетей определяется двумя функциями:
Компьютер отправителя
Компьютер получателя
Уровни
модели OSI
канал связи


5

обеспечение совместного использования аппаратных и программных ресурсов сети;

обеспечение совместного доступа к ресурсам данных.
Так, например, все участники локальной сети могут совместно использовать
одно
общее устройство печати (сетевой принтер) или, например, ресурсы жестких
дисков
одного выделенного компьютера (файлового сервера). Это же относится и к программному, и к информационному обеспечению. Если в сети имеется специальный
компьютер
, выделенный для совместного использования участниками сети, он
называется
файловым сервером.
Компьютерные сети, в которых нет выделенного сервера, а все локальные компьютеры могут общаться друг с другом на «равных правах» (обычно это небольшие сети), называются одноранговыми.
Группы сотрудников, работающих над одним проектом в рамках локальной
сети
, называются рабочими группами. В рамках одной локальной сети могут работать несколько рабочих групп. У участников рабочих групп могут быть разные права для
доступа
к общим ресурсам сети.
Совокупность приемов разделения и ограничения прав участников компьютерной сети называется политикой сети.
Управление сетевыми политиками (их может быть несколько в одной сети) называется администрированием сети.
Лицо, управляющее организацией работы участников локальной компьютерной сети, называется системным администратором.
Создание локальных сетей характерно для отдельных предприятий или отдельных подразделений предприятий. Если предприятие (или отрасль) занимает обширную территорию, то отдельные локальные сети могут объединяться в глобальные сети. В этом случае локальные сети связывают между собой с помощью любых традиционных каналов связи (кабельных, спутниковых, радиорелейных и т. п.). Для этой цели могут быть использованы даже телефонные каналы, хотя они в наименьшей степени удовлетворяют требованиям цифровой связи.
Для связи между собой нескольких локальных сетей, работающих по разным
протоколам
, служат специальные средства, называемые шлюзами. Шлюзы могут быть как аппаратными, так и программными. Например, это может быть специальный компьютер (шлюзовый сервер), а может быть и компьютерная программа. В последнем случае компьютер может выполнять не только функцию шлюза, но и какие-то иные функции, типичные для рабочих станций.
При подключении локальной сети предприятия к глобальной сети важную роль играет понятие сетевой безопасности. В частности, должен быть ограничен доступ в локальную сеть для посторонних лиц извне, а также ограничен выход за пределы локальной сети для сотрудников предприятия, не имеющих соответствующих прав. Для
обеспечения
сетевой безопасности между локальной и глобальной сетью устанавливают так называемые брандмауэры. Брандмауэром может быть специальный компьютер
или
компьютерная программа, препятствующая несанкционированному перемещению данных между сетями.
Рассмотрим подробно уровни модели OSI – модели обмена данными в компьютерной сети.
Прикладной
уровень – 7 уровень (Application Layer) – высший уровень модели.
На прикладном уровне с помощью специальных приложений пользователь создает документ (сообщение, рисунок и т. п.). Кроме того, на прикладном уровне выполняются следующие задачи:

передача файлов;

электронная почта;

управление сетью.


6
Примеры протоколов прикладного уровня:
NICE (Network Information and Control Exchange) – обеспечивает наблюдение и управление сетью;
FTAM (File Transfer Access Management) - обеспечивает удаленную работу с файлами;
FTP (File Transfer Protocol) – обеспечивает пересылку файлов;
X.400 – передача сообщений и сервис электронной почты;
CMIP (Common Management Information Protocol) - управление сетью в стандарте
ISO;
TelNet – эмуляция терминала и удаленная регистрация (Remote Login).
Уровень
представления данных – 6 уровень (Presentation Layer) - преобразование кодов, кодовых таблиц, сжатие и распаковка данных основные задачи этого уровня. На уровне представления операционная система компьютера фиксирует, где находятся созданные данные (в оперативной памяти, в файле на жестком диске и т. п.), и обеспечивает взаимодействие со следующим уровнем.
Сеансовый
уровень – 5 уровень - (Session Layer) обеспечивает синхронизацию и корректную передачу пакетов в сетевом диалоге, а также надежность соединения до конца сеанса. На сеансовом уровне компьютер пользователя взаимодействует с локальной или глобальной сетью. Протоколы этого уровня проверяют права пользователя на «выход в эфир» и передают документ к протоколам транспортного уровня.
Примеры протоколов сеансового уровня:
NetBIOS (Network Basic Input/Output System) - различные реализации этого протокола могут быть несовместимы с оригинальной разработкой IBM.
NetBEUI (Network Basic Extended User Interface) – расширение NetBIOS, создан фирмой Microsoft.
Транспортный
уровень – 4 уровень - (Transport Layer) отвечает за передачу данных между процессами с заданным уровнем качества (скорость и уровень достоверности). На транспортном уровне документ преобразуется в ту форму, в которой положено передавать данные в используемой сети. Например, он может нарезаться на небольшие пакеты стандартного размера. Собранные в пакеты данные посылаются в ниже стоящие уровни. Уровень является пограничным и связующим между верхними уровнями, сильно зависящими от программных приложений и нижними, привязанными к конкретной сети.
Примеры протоколов транспортного уровня:
TP ...TP4 (Transport Protocol Class ...4) - классы протоколов OSI ориентированные на различные виды сервиса нижних уровней.
TCP (Transmission Control Protocol) - протокол UNIX сетей с установлением соединения.
UDP (User Datagram Protocol) - протокол UNIX сетей без установления соединения.
SPX (Sequenced Packet Exchange) – протокол сетей Novell NetWare с установление соединения.
Сетевой
уровень – 3 уровень (Network Layer) или пакетный уровень (Packet
Layer). Сетевой уровень определяет маршрут движения данных в сети. Так, например, если на транспортном уровне данные были «нарезаны» на пакеты, то на сетевом уровне каждый пакет должен получить адрес, по которому он должен быть доставлен независимо от прочих пакетов. Таким образом, на третьем уровне решаются следующие задачи:

определение адресов, трансляции физических и сетевых адресов, обеспечение межсетевого взаимодействия;

поиск пути от источника к получателю или между двумя промежуточными устройствами;