Файл: Учебное пособие для студентов специальности 220301 Автоматизация технологических процессов и производств.pdf

51
Платы сетевого адаптера используют различные шины компьютера. Характеристики этих шин и соответствующие им пропускные способности приведены в табл.5.1.
Таблица 5.1. Типы, разрядность и быстродействие шин ПК
Тип Разрядность Частота шины Теоретическая максимальная шины пропускная способность
ISA 16 разрядов 8,33 МГц 66,64 Мбит/с (8,33 Мбайт/с)
МСА 32 бита 10 МГц 320 Мбит/с (40 Мбайт/с)
EISA 32 разряда 8,33 МГц 266,56 Мбит/с (33,32 Мбайт/с)
VLB 32 разряда 33,33 МГц 1066,56 Мбит/с (133,33 Мбайт/с)
PCI 32 разряда 33,33 МГц 1066,56 Мбит/с (133,33 Мбайт/с)
5.5 Сетевые программные средства. Основное направление развития современных Сетевых Операционных Систем (англ.
Network Operation System - NOS) - перенос вычислительных операций на рабочие станции, создание систем с определенной 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 Me. 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).
NOS определяет группу протоколов, обеспечивающих основные функции сети. К ним относятся:
• адресация объектов сети;
• функционирование сетевых служб;
• обеспечение безопасности данных;
• управление сетью.
В современных NOS применяют три основных подхода к организации управления ресурсами сети.
Первый - это Таблицы Объектов (англ. Bindery). Используется в сетевых операционных системах NetWare 4.0 и NetWare З.ХХ. 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

52
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 п
ОДХОДИТ.
Второй подход используется в LAN Server 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) лишен этих недостатков. 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 З.ХХ и 4.ХХ (Novell
Inc., Windows NT Server Microsoft Corp. и LAN Server IBM Corp.).
Наиболее распространенными сетевыми ОС являются:
Сетевые ОС
Название фирмы изготовителя
Apple Talk
Apple

53
LANtastic
NetWare
NetWare Lite
Personal Net Ware
NFS
OS/2 LAN Manager
OS/2 LAN Manager
Windows NT Server
POWERLAN
Vines
Artisoft
Novell
Novell
Novell
Sun Nickosystems
Microsoft
IBM
Microsoft
Performance Technology
Banyan
5.6 Кабели. В сети данные циркулируют по кабелям, соединяющим отдельные компьютеры различным образом в зависимости от выбранной топологии сети.
Наибольшую известность в мире получили три вида локальных сетей: Ethernet, Arcnet, Token Ring, которые различаются методами доступа к каналам передачи данных. Среди этих сетей наибольшее распространение получил Ethernet (в России: низкие цены на сети, работающие по этому стандарту).
Кабель имеет центральный проводник (металлический проводник или оптоволоконную жилу), заключенный в пластмассовую оболочку. Типы кабеля: витая пара, коаксиальный кабель и волоконнооптический кабель. Витая пара (twisted pair) может быть неэкранированной (unshielded - UTP) и экранированной
(shielded – STP).В табл.5.2 Перечислены характеристики типов кабельной среды.
Характеристики кабеля. Табл.5.2
Фактор
UTP
STP
Коаксиальн.
Волоконно- оптический
Стоимость
Инсталляция
Полоса пропускания
Количество узлов в сегмент.
Затухание
EMI
Самая низкая
Простая
От 1 до 155
Мбит/с
2 сильное наиболее подвержен электромагнит. помехам и перехвату сигнала
Умеренная
Достаточно простая
От 1 до 155
Мбит/с
2 сильное менее уязвим, чем
UTP,но также подвержен электромагнит. помехам и перехвату сигнала
Умеренная
Достаточно простая
Типичная
10
Мбит/с
30(10Base2)
100(10Base5) низкое менее уязвим, чем UTP, но также подвержен электромагнит. помехам и перехвату сигнала.
Самая высокая
Сложная
2 Гбит/с
2 низкое не подвержен
EMI и перехвату сигнала
При выборе оптимального типа носителя следует учитывать вышеприведенные характеристики среды передачи данных:

54
• стоимость каждой среды передачи данных следует сравнивать с ее производительностью и доступными ресурсами;
• инсталляция каждой сети имеет свои особенности и надо найти наиболее приемлемое жизнеспособное решение;
• пропускная способность. Возможность среды передачи данных оценивается по полосе пропускания. Носитель с высокой пропускной способностью имеет большую полосу пропускания, с низкой – малую;
• число узлов – это число компьютеров, которые можно легко подключать к сетевым кабелям.
• затухание сигналов. При передаче электромагнитные сигналы слабеют. Это явление называется затуханием. Транслируемые сигналы теряют свою мощность, поглощаются и уходят в неверном направлении, что накладывает ограничения на расстояние, преодолеваемое сигналами до наступления неприемлемого уровня. Превышение такого ограничения может привести к ошибкам или отказу сети;
• электромагнитные помехи (electromagnetic interference – EMI) влияют на передаваемый сигнал. Они вызываются внешними электромагнитными волнами, искажающими полезный сигнал, что затрудняет его декодирование принимающим компьютером.
Проблемой является возможность перехвата сигнала, особенно если в сети необходима высокая степень защиты.
В большинстве сетей применяются три основных группы кабелей:
• коаксиальный кабель (КК) (coaxial cable);
• витая пара (ВП) (twisted pair):
1. неэкранированная (unshielded);
2. экранированная (shielded);
• оптоволоконный кабель (ОК)(fiber optic).
КК состоит из медной жилы, изоляции жилы, экрана в виде металлической оплетки и внешней оболочки. Некоторые типы кабелей покрывает металлическая сетка – экран, который не позволяет помехам исказить данные. Жила окружена изоляционным слоем. Снаружи К покрыт непроводящим слоем из резины, тефлона или пластика. КК более помехоустойчив, затухание сигнала в нем меньше, чем в витой паре.
Существует два типа КК.: o
тонкий КК; o
толстый КК.
Выбор типа КК зависит от потребностей конкретной сети.

55 5.5.1Тонкий КК – гибкий кабель ø 0, 5 см. Прост в применении и годится практически для любого типа сети. Подключается непосредственно к платам сетевого адаптера компьютера. Тонкий
КК способен передавать сигнал на расстояния до 185 м. без заметного искажения. Тонкий КК относится к семейству RG – 58, его волновое сопротивление 58 Ом.
Кабель
Описание
RG – 58/U
RG – 58A/U
RG – 58C/U
RG – 59
RG -6
RG - 62
Сплошная медная жила
Переплетение проводов
Военный стандарт для RG – 58A/U
Используется для широкополосной передачи
Имеет больший ø, чем RG – 59, для более высоких частот.
Используется в сетях Arc Net
5.5.2Толстый КК – с ø 1 см. Чем толще кабель, тем большее расстояние способен преодолеть сигнал. Толстый КК передает до
500 м. Для подключения к толстому КК применяют специальное устройство – трансивер (Т). Т снабжен специальным коннектором
(соединитель), и называется "зуб вампира" или пронизывающий ответвитель.
Тонкий КК гибок, прост в установке и относительно не дорог.
Толстый КК трудно гнуть и устанавливать, дороже тонкого, но он передает сигналы на бóльшие расстояния.
Для подключения тонкого КК к компьютеру используются BNC- коннекторы (British Novel Connector).В этом семействе несколько основных компонентов:
• BNC-коннектор припаивается или обжимается на конце кабеля;
• BNC T-коннектор соединяет сетевой кабель с сетевой платой компьютера;
• BNC баррел-коннетор применяется для сращивания двух отрезков тонкого КК;
• BNC-терминатор.
Выбор того или иного класса КК зависит от того, где кабель будет прокладываться. Существует два типа:
• поливинилхлоридные прокладывают на открытых участках помещений, при горении выделяют ядовитые газы.
• пленумные прокладывают в области пленума (небольшое пространство между фалшь-потолком и перекрытием – для вентиляции).

56
Слой изоляции и внешняя оболочка пленумного кабеля выполнены из специальных огнеупорных материалов, которые при горении выделяют минимальное количество дыма.
5.5.3 Витая пара (ВП). Существует два вида тонкого кабеля: неэкранированная (unshielded) витая пара(UTP) и экранированная
(shielded) витая пара (STP). Завивка проводов позволяет избавиться от электрических помех, наводимых соседними парами и другими источниками (двигатели, реле, трансформаторы).
Неэкранированная ВП (спецификация 10 Base T) широко используется в локальных сетях.
Существует несколько спецификаций, которые регулируют количество витков на единицу длины – в зависимости от назначения кабеля. Стандарт EIA/TIA 568 устанавливает пять категорий UTP:
• категория 1. Традиционный телефонный кабель, по которому можно передавать только речь, ноне данные;
• категория 2. Кабель, способный передавать данные со скоростью до 4 Мбит/с. Состоит из 4-х витых пар;
• категория 3. Кабель, способный передавать данные со скоростью до 10 Мбит/с. Состоит из 4-х ВП с 9-ю витками на метр;
• категория 4. Кабель, способный передавать данные со скорость до 16 Мбит/с. Состоит из 4-х ВП;
• категория 5. Кабель, способный передавать данные со скоростью до 100 Мбит/с. Состоит из 4-х ВП.
Экранированная витая пара имеет медную оплетку, которая обеспечивает бóльшую защиту, чем неэкранированная ВП.
5.5.4Оптоволоконный кабель (ОК). В этом кабеле цифровые данные распространяются по оптическим волокнам в виде модулированных световых импульсов. Это надежный способ передачи данных. Оптоволоконные линии предназначены для перемещения больших объемов данных на очень больших скоростях, сигнал в них не затухает и не искажается.
Для передачи по кабелю кодированных сигналов используют две технологии – узкополосную передачу и широкополосную.
Узкополосные (baseband) передают данные в виде цифрового сигнала одной частоты. Сигналы представляют собой дискретные электрические или световые импульсы. При таком способе вся емкость коммуникационного канала используется для передачи одного импульса или цифровой сигнал использует всю полосу пропускания кабеля. Полоса пропускания – это разница между максимальной и минимальной частотой. Каждое устройство в сетях

57
с узкополосной передачей посылает данные в обоих направлениях.
Продвигаясь по кабелю, сигнал постепенно затухает и может исказиться. Чтобы избежать этого, в узкополосных системах используют репитеры, которые усиливают сигнал и ретранслируют его в дополнительные сегменты.
Широкополосные (broadband) системы передают сигнал в виде аналогового сигнала, который использует некоторый интервал частот.
Сигналы представляют собой непрерывные электромагнитные или оптические волны. При таком способе сигналы передаются по физической среде в одном направлении.
Если обеспечить необходимую полосу пропускания, то по одному кабелю одновременно может работать несколько систем и компьютеры должны быть настроены так, чтобы работать именно с выделенной частью полосы пропускания. В широкополосной системе сигнал передается только в одном направлении, и чтобы устройства могли принимать и передавать данные, необходимо обеспечить два пути прохождения сигнала. Ниже приведена табл.5.3 для сравнения кабелей.
Табл.5.3.
Характеристика Тонкий КК
(10 Base 2)
Толстый КК
(10 Base 5)
Витая пара
(10 Base T)
Оптоволокон. кабель
Стоимость
Эффективная длина кабеля
Скорость передачи
Гибкость
Простота установки
Подверженность помехам
Особые свойства
Рекомендуемые применения
Дороже ВП
185 м.
10 Мбит/с.
Довольно гиб
Прост в установке
Хорошая защита
Электрон. компоненты дешевле, чем у витой пары.
Средние или большие сети с высокими требованиями к защите данных
Дороже тонкого КК
500 м.
10 Мбит/с.
Менее гибкая
Прост в установке
Хорошая защита
Тоже
То же
Самый дешевый
100 м.
4-100 Мбит/с
Самый гибк.
Очень прост в установке
Подвержен помехам
UTP – самый дешевый вариант;
STP – Token
Ring любого размера.
Самый дорогой
2 км.
100 Мбит/с и выше
Не гибкий
Труден в установке
Не подвержен помехам
Поддерживает речь, видео, данные
Сети любого размера с высокими требованиями к скорости передачи, уровню защиты и целостности данных.

58
Вопросы для самопроверки:
1. Перечислить основные компоненты сети.
2. Файловый сервер и типы файлового сервиса.
3. Дать определение рабочей станции.

59 6.2 Работа протоколов. Передача данных по сети, с технической точки зрения, должна быть разбита на ряд последовательных шагов, каждому из которых соответствуют свои правила и процедуры, или протокол. Таким образом, сохраняется строгая очередность в выполнении определенных действий.
Кроме того, эти действия должны быть выполнены в одной и той же последовательности на каждом сетевом компьютере. На компьютере-отправителе эти действия выполняются в направлении вниз, а на компьютере-получателе снизу вверх.
Компьютер-отправитель в соответствии с протоколом выполняет следующие действия:
• разбивает данные на небольшие блоки, называемые пакетами, с которыми может работать протокол;
• добавляет к пакетам адресную информацию, чтобы компьютер-получатель мог определить, что эти данные предназначены ему;
• подготавливает данные к передаче через плату сетевого адаптера и далее – по сетевому кабелю.
Компьютер-получатель в соответствии с протоколом выполняет те же действия, но только в обратном порядке:
• принимает пакеты данных из сетевого кабеля;
• через плату сетевого адаптера передает пакеты в компьютер;
• удаляет из пакета всю служебную информацию, добавленную компьютером-отправителем;
• копирует данные из пакетов в буфер для объединения в исходный блок данных;
• передает приложению этот блок данных в том формате, который он использует.
На рис.6.1 показаны фрагменты данных, соответствующие каждому уровню модели OSI.
Уровень приложений
Операция
Данные
Данные
Уровень представления данных
Информация о формате
Операция
Данные
Сеансовый уровень
Идентификатор сеанса
Информация о формате
Операция
Данные
Транспортный уровень
Информация об упорядочении
Идентификатор сеанса
Информация о формате
Операция
Данные
Сетевой уровень
Сет.адр.источн.
Сет.адр.получат.
Информация об упорядочении
Идентификатор сеанса
Информация о формате
Операция
Данные
Канальный уровень
Преамбула или маркер
Адр.IЕЕЕ источ.
Адр.IЕЕЕ получ.
Сет.адр.источн.
Сет.адр.получат.
Информация об упорядочении
Идентификатор сеанса
Информация о формате
Операция
Данные
CRC