Добавлен: 15.11.2018
Просмотров: 3194
Скачиваний: 83
Уровень представительский имеет дело не только с форматами и представлением данных, он также занимается структурами данных, которые используются программами. Таким образом, шестой уровень обеспечивает организацию данных при их пересылке.
Седьмой уровень прикладной взаимодействует с прикладными сетевыми программами, обслуживающими файлы, а также выполняет вычислительные, информационно-поисковые работы, логические преобразования информации, передачу почтовых сообщений и т.п. Главная задача этого уровня - обеспечить удобный интерфейс для пользователя.
Верхний уровень модели обеспечивает взаимодействие пользовательских приложений с сетью. Этот уровень позволяет приложениям использовать сетевые службы, такие как, удалённый доступ к файлам и базам данных, пересылка электронной почты. Из сказанного выше можно сделать вывод: На разных уровнях обмен происходит различными единицами информации: биты, кадры, пакеты, сеансовые сообщения, пользовательские сообщения.
1.2 Состав и назначение сетевого оборудования как объект исследования
Основным оборудованием ЛВС являются кабели с оконечным приемо-передающим оборудованием, сетевые адаптеры, модемы, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы, мосты, рабочие станции (pc), серверы. Самый простой пример сетевого оборудования - это модем, или модулятор-демодулятор. Модем предназначен для получения из телефонной линии аналогового сигнала, который обрабатывается (самим же модемом) и передается компьютеру в виде информации, которая понятна компьютеру. Компьютер же обрабатывает полученную информацию и по мере необходимости, выводит результат на экран монитора. Обычно выделяют активное и пассивное сетевое оборудование. Под активным оборудованием подразумевается оборудование, за которым следует некоторая «интеллектуальная» особенность. То есть маршрутизатор, коммутатор (свитч) и т.д. являются активным сетевым оборудованием (АСО). Повторитель (репитер) и концентратор (хаб) не являются АСО, так как просто повторяют электрический сигнал для увеличения расстояния соединения или топологического разветвления и ничего «интеллектуального» собой не представляют. Но управляемые свитчи относятся к активному сетевому оборудованию, так как могут быть наделены некоей «интеллектуальной особенностью»4.
Под пассивным сетевым оборудованием подразумевается оборудование, не наделенное «интеллектуальными» особенностями. Например - кабельная система: кабель (коаксиальный и витая пара (UTP/STP)), вилка/розетка (RG58, RJ45, RJ11, GG45), повторитель (репитер), патч-панель, концентратор (хаб), для коаксиальных кабелей (RG-58) и т.д. Также, к пассивному оборудованию можно отнести монтажные шкафы и стойки, телекоммуникационные шкафы. Монтажные шкафы разделяют на: типовые, специализированные и антивандальные. По типу монтажа: настенные и напольные и другие.
Самое важное сетевое оборудование, которое позволяет передавать данные по среде передачи - это сетевые адаптеры, или сетевые карты. На разные виды сетей бывают разные сетевые адаптеры.
Сетевая плата, также известная как сетевая карта, сетевой адаптер, Ethernet-адаптер, NIC (англ. network interface controller) — периферийное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети. В настоящее время сетевые платы интегрированы в материнские платы для удобства и удешевления всего компьютера в целом.
По конструктивной реализации сетевые платы делятся на:
-внутренние - отдельные платы, вставляющиеся в PCI, ISA или PCI-E слот;
-внешние - отдельные платы, подключающиеся через USB или PCMCIA интерфейс, преимущественно использующиеся в ноутбуках;
-встроенные отдельные платы в материнскую плату.
На 10-мегабитных сетевых платах для подключения к локальной сети используются 3 типа разъёмов:
- 8P8C для витой пары;
- BNC - коннектор для тонкого коаксиального кабеля;
- 15-контактный разъём трансивера для толстого коаксиального кабеля.
Эти разъёмы могут присутствовать в разных комбинациях, иногда даже все три сразу, но в любой данный момент работает только один из них.
На 100-мегабитных платах устанавливают только разъём для витой пары (8P8C, ошибочно называемый RJ-45).
Рядом с разъёмом для витой пары устанавливают один или несколько информационных светодиодов, сообщающих о наличии подключения и передаче информации.
Одной из первых массовых сетевых карт стала серия NE1000/NE2000 фирмы Novell, с разъемом BNC, которые выпускались с различными компьютерами и отдельно5.
Сетевой адаптер (Network Interface Card (или Controller), NIC) вместе со своим драйвером реализует второй, канальный уровень модели открытых систем в конечном узле сети — компьютере. Более точно, в сетевой операционной системе пара адаптер и драйвер выполняет только функции физического и МАС-уровней, в то время как LLC-уровень обычно реализуется модулем операционной системы, единым для всех драйверов и сетевых адаптеров. Собственно так оно и должно быть в соответствии с моделью стека протоколов IEEE 802. Например, в ОС Windows NT уровень LLC реализуется в модуле NDIS, общем для всех драйверов сетевых адаптеров, независимо от того, какую технологию поддерживает драйвер.
Сетевой адаптер совместно с драйвером выполняют две операции: передачу и прием кадра. Передача кадра из компьютера в кабель состоит из перечисленных ниже этапов (некоторые могут отсутствовать, в зависимости от принятых методов кодирования):
- Прием кадра данных LLC через межуровневый интерфейс вместе с адресной информацией МАС - уровня. Обычно взаимодействие между протоколами внутри компьютера происходит через буферы, расположенные в оперативной памяти. Данные для передачи в сеть помещаются в эти буферы протоколами верхних уровней, которые извлекают их из дисковой памяти либо из файловой кэш - памяти с помощью подсистемы ввода/вывода операционной системы.
- Оформление кадра данных МАС - уровня, в который инкапсулируется кадр LLC (с отброшенными флагами 01111110), заполнение адресов назначения и источника, вычисление контрольной суммы.
- Формирование символов кодов при использовании избыточных кодов типа 4В/5В. Скремблирование кодов для получения более равномерного спектра сигналов. Этот этап используется не во всех протоколах — например, технология Ethernet 10 Мбит/с обходится без него.
- Выдача сигналов в кабель в соответствии с принятым линейным кодом — манчестерским, NRZ1. MLT-3 и т. п.
Прием кадра из кабеля в компьютер включает следующие действия:
- Прием из кабеля сигналов, кодирующих битовый поток.
- Выделение сигналов на фоне шума. Эту операцию могут выполнять различные специализированные микросхемы или сигнальные процессоры DSP. В результате в приемнике адаптера образуется некоторая битовая последовательность, с большой степенью вероятности совпадающая с той, которая была послана передатчиком.
- Если данные перед отправкой в кабель подвергались скремблированию, то они пропускаются через дескрэмблер, после чего в адаптере восстанавливаются символы кода, посланные передатчиком.
- Проверка контрольной суммы кадра. Если она неверна, то кадр отбрасывается, а через межуровневый интерфейс наверх, протоколу LLC передается соответствующий код ошибки. Если контрольная сумма верна, то из МАС - кадра извлекается кадр LLC и передается через межуровневый интерфейс наверх, по протоколу LLС. Кадр LLC помещается в буфер оперативной памяти.
В качестве примера классификации адаптеров используем подход фирмы 3Com. Компания 3Com и официальный дистрибьютор продукции 3Com считает, что сетевые адаптеры Ethernet прошли в своем развитии три поколения.
В сетевых адаптерах первого поколения применяется метод многокадровой буферизации. При этом следующий кадр загружается из памяти компьютера в буфер адаптера одновременно с передачей предыдущего кадра в сеть. В режиме приема, после того как адаптер полностью принял один кадр, он может начать передавать этот кадр из буфера в память компьютера одновременно с приемом другого кадра из сети.
В сетевых адаптерах второго поколения широко используются микросхемы с высокой степенью интеграции, что повышает надежность адаптеров. Кроме того, драйверы этих адаптеров основаны на стандартных спецификациях. Адаптеры второго поколения обычно поставляются с драйверами, работающими как в стандарте NDIS (спецификация интерфейса сетевого драйвера), разработанном фирмами 3Com и Microsoft и одобренном IBM, так и в стандарте ODI (интерфейс открытого драйвера), разработанном фирмой Novell.
В сетевых адаптерах третьего поколения (к ним фирма 3Com относит свои адаптеры семейства EtherLink III) осуществляется конвейерная схема обработки кадров. Она заключается в том, что процессы приема кадра из оперативной памяти компьютера и передачи его в сеть совмещаются во времени. Таким образом, после приема нескольких первых байт кадра начинается их передача. Это существенно (на 25—55 %) повышает производительность цепочки «оперативная память - адаптер - физический канал - адаптер - оперативная память». Такая схема очень чувствительна к порогу начала передачи, то есть к количеству байт кадра, которое загружается в буфер адаптера перед началом передачи в сеть. Сетевой адаптер третьего поколения осуществляет самонастройку этого параметра путем анализа рабочей среды, а также методом расчета, без участия администратора сети. Самонастройка обеспечивает максимально возможную производительность для конкретного сочетания производительности внутренней шины компьютера, его системы прерываний и системы прямого доступа к памяти.
Адаптеры третьего поколения базируются на специализированных интегральных схемах (ASIC), что повышает производительность и надежность адаптера при одновременном снижении его стоимости. Компания 3Com назвала свою технологию конвейерной обработки кадров Parallel Tasking, другие компании также реализовали похожие схемы в своих адаптерах. Повышение производительности канала «адаптер-память» очень важно для повышения производительности сети в целом, так как производительность сложного маршрута обработки кадров, включающего, например, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы, глобальные каналы связи и т. п., всегда определяется производительностью самого медленного элемента этого маршрута. Следовательно, если сетевой адаптер сервера или клиентского компьютера работает медленно, никакие быстрые коммутаторы не смогут повысить скорость работы сети.
Выпускаемые сеня сетевые адаптеры можно отнести к четвертому поколению. В современные адаптеры обязательно входит ASIC, выполняющая функции MAC - уровня (MAC-PHY), скорость развита до 1 Гбит/сек, а также есть большое количество высокоуровневых функций. В набор таких функций может входить поддержка агента удаленного мониторинга RMON, схема приоритета кадров, функции дистанционного управления компьютером и т. п. В серверных вариантах адаптеров почти обязательно наличие мощного процессора, разгружающего центральный процессор. Примером сетевого адаптера четвертого поколения может служить адаптер компании 3Com Fast EtherLink XL 10/100.
Кабель - это элемент передачи электронного сигнала по проводам. Любые кабеля состоят из металлических жил (проводов), которые проводят электрический ток. Провод - это своего рода среда передачи электронного сигнала. При монтаже кабеля необходимо придерживаться методов правильной прокладки кабеля. Кабель нельзя сгибать под острым углом (пусть лучше угол будет закругленный), чтобы снизить вероятность к микроповреждениям. Сетевое оборудования очень чувствительно к таким повреждениям. Нельзя многократно сгибать и разгибать кабель. Это тоже приводит к нарушению его микроструктуры и, как следствие, скорость передачи данных будет ниже обычного, и сеть будет чаще выходить из строя.
В компьютерных салонах можно найти кабели, которые уже изначально предназначены для небольших расстояний.
При монтаже беспроводных сетей учитывается только наличие на компьютере слота PCI или PCMCIA на ноутбуках, или разъема USB, куда собственно сетевой адаптер и подключается. Дело в том, что среда передачи данных у беспроводных сетей - это радиосвязь. Тут уже не надо протягивать провода.
Разъемы, или как их еще очень часто называют порты, используемые при создании стационарных кабельных компьютерных сетей, на сеняшний день, бывают трех видов: разъем RJ-11, разъем RJ-45 и разъем BNС.
Разъем RJ-11 более известен как разъем для подключения телефона. Кабель под такой стандарт состоит из четырех проводков. Такие разъемы используются на телефонных аналоговых или цифровых ADSL - модемах. В стандартном варианте в разъеме RJ-11 используется всего два проводка: те, которые посередине.
Разъем RJ-45 - это стандартный широко распространенный сетевой разъем, используемый в современных сетевых адаптерах и тому подобном оборудовании, имеет восемь контактов. Наличие его на материнской плате свидетельствует о том, что в материнскую плату интегрирована сетевая карта. Пользователю, имеющему возможность подключиться к компьютерной локальной сети, через этот порт.
Разъем BNC, в настоящее время практически не применяется. Появился в 70-х ах, когда компьютерные сети только создавались. Его можно встретить на телевизорах, так как этот разъем используется для подключения кабеля антенны к телевизору. Именно на таких кабелях раньше строились компьютерные сети. Сейчас подобных сетей уже практически нет. Однако кабель широко используется в быту при подключении антенны к телевизору и в радиовещательной аппаратуре, а так же при создании беспроводных компьютерных сетей (тоже для подключения антенны).
К такому оборудованию можно отнести такие элементы сетевого оборудования, как маршрутизаторы, декодеры для спутниковых антенн и модемы 6.
Маршрутизатор или роутер — сетевое устройство, на основании информации о топологии сети и определённых правил принимающее решения о пересылке пакетов сетевого уровня между различными сегментами сети.
Обычно маршрутизатор использует адрес получателя, указанный в пакетах данных, и определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается.
Существуют и другие способы определения маршрута пересылки пакетов, когда, например, используется адрес отправителя, используемые протоколы верхних уровней и другая информация, содержащаяся в заголовках пакетов сетевого уровня. Нередко маршрутизаторы могут осуществлять трансляцию адресов отправителя и получателя, фильтрацию транзитного потока данных на основе определённых правил с целью ограничения доступа, шифрование/дешифрование передаваемых данных и т.д
Маршрутизаторы помогают уменьшить загрузку сети, блааря её разделению на домены коллизий или широковещательные домены, а также блааря фильтрации пакетов. В основном их применяют для объединения сетей разных типов, зачастую несовместимых по архитектуре и протоколам, например для объединения локальных сетей Ethernet и WAN-соединений, использующих протоколы xDSL, PPP, ATM, Frame relay и т. д. Нередко маршрутизатор используется для обеспечения доступа из локальной сети в глобальную сеть. Интернет осуществляет функции трансляции адресов и межсетевого экрана.