Теоретические основы Интернета. Протоколы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Государственный аграрный университет Северного Зауралья

Институт Экономики и финансов

Кафедра Экономико-математических методов и вычислительной техники

РЕФЕРАТ

по теме:

Теоретические основы Интернета. Протоколы

Тюмень,2012



Оглавление

Введение

Глава 1. Теоретические основы Интернета

1.1 История появления Интернета

1.2 Основы компьютерной коммуникации

1.3 Адресация в интернете

1.4 Сервисы интернета

Глава 2. Протоколы

2.1 Понятие протокола

2.2 Архитектура и протоколы компьютерных сетей

2.3 Локальные вычислительные сети

Список литературы



Введение

интернет протокол адресация сетевой

Прежде чем вы поймете, что такое Интернет, необходимо узнать немного больше о компьютерных сетях вообще. Это чрезвычайно важно, поскольку Интернет - это суперсеть, которая может оказаться намного сложнее для понимания, чем обычная компьютерная сеть. А компьютерная сеть - это способ электронного взаимодействия двух или больше компьютеров.

Компьютер знает, как проводить расчеты и как общаться с вами. Обычно компьютер общается с вами, отображая информацию на экране; а вы общаетесь с компьютером с помощью клавиатуры или мыши. Сегодня существует множество других возможных видов связи между компьютерами и людьми, например с помощью динамика и микрофона, но экран, клавиатура и мышь все еще остаются самыми распространенными средствами такой связи.

Компьютеры не могут общаться между собой так же, как с людьми. Они взаимодействуют с помощью сетей. Подключение компьютера к сети часто является весьма ловким трюком; прежде чем компьютеры смогут общаться между собой в сети, должно произойти множество событий.



Глава 1. Теоретические основы Интернета

1.1 История появления Интернета

Интернет -- это общемировая совокупность компьютерных сетей, связывающая между собой миллионы компьютеров.

Прообраз сегодняшней сети Интернет зародился в 1969 году, по заказу Пентагона американское агентство перспективных исследований (ARPA) с помощью коммуникационных каналов связало между собой главные научно-исследовательские центры страны. Так появилась сеть по названием ARPANet, состоявшая в начале из всего четырех узлов. Для достижения лучшей живучести при возможных повреждениях каналов в результате военных действий (в то время шла «холодная война»), в сети ARPANet была применена гибкая маршрутизация (сообщения по сети передаются не целиком, а небольшими частями-пакетами, каждый из которых добирался до адресата по произвольному маршруту, т.е. может выбрать не разрушенный канал). После того как пакеты достигают места их назначения, разрозненные части вновь образуют единое целое сообщение. Так собственно и зародился протокол TCP/IP, впоследствии ставший идеологической основой Интернет.

Работы, проведенные ARPA по созданию глобальной сети, устойчивой к повреждениям каналов, оказались весьма перспективными. В 1971г. В составе сети было уже 15 узлов, а к 1972г. Это число возросло до 40. В 1973г. ARPANet приобрела статус международной сети, когда к ней подключились компьютерные центры в Англии и Норвегии. Однако параллельно с ARPANet шло развитие других сетей, каждая из которых была несовместима с другими и обладала собственными протоколами передачи данных и системой адресации. Чтобы наладить процесс передачи данных между сетями и свести их затем в одну глобальную сеть, агентство ARPA начало программу Interneting Project (Проект соединения сетей). К 1974г. Эта программа предложила протокол TCP/IP как общий стандарт передачи данных, и начался процесс слияния ранее разнородных сетей. В 1975г. В объединенную сеть входило порядка 60 крупных исследовательских центров, работавших на вычислительных машинах фирмы DEC - терминалах VAX и PDP 10s. Главной сетевой ОС стала система UNIX, поддерживающая заметное количество платформ и позволяющая подключаться к сети большому числу пользователей.

В 1980г. К ARPANet подключилась крупная сеть CSNET, объединявшая нескольких штатов. Это подстегнуло процесс доработки протокола TCP/IP, который позволил создавать шлюзы между разнородными сетями и стал использовать расширенную систему адресации: 32 байта вместо прежних 8. Именно благодаря механизму шлюзов в 1982г. В Европе зародилась единая сеть EUNet (European UNIX Network). В 1983г., когда «холодная война» сменилась «разрядкой», сеть ARPANet была разделена на две части - военную и гражданскую. Перед этим министерство обороны США обязало все узлы ARPANet перестроить под TCP/IP. Это решение, позволившее свободно подключать к ARPANet новые сети, послужило началом быстрого роста глобальной Всемирной сети, в которой TCP/IP стал основным протоколом. Поэтому годом рождения сегодняшней сети Интернет обычно считают 1983г. И хотя в 1991 г. ARPANet прекратила свое существование, сеть Интернет продолжала стремительно развиваться.

К маю 1994 г. Более 2,2 млн компьютеров были подключены к Интернет. Сейчас любой, у кого есть компьютер и модем, может сделать это (разумеется, если услуги местной телефонной сети доступны и приемлемого качества).

Структура российского сегмента Интернет начала формироваться в 1991-1992 гг. (Eunet/Relcom, Sovam Teleport, «Гласнет», FREEnet), причем конечным пользователям поначалу предоставлялись в основном услуги электронной почты. Началось массовое предоставление услуг по подключению к Интернет по выделенным и коммутируемым соединениям; основным толчком к развитию этого рынка послужил взрывной рост популярности World Wide Web.

1.2 Основы компьютерной коммуникации

Компьютеры могут эффективно использоваться и при автономной работе, но еще большие результаты могут быть достигнуты при их объединении в сеть (Network).

Под компьютерной сетью понимают систему распределенных на территории аппаратных, программных и информационных ресурсов (средств ввода/вывода, хранения и обработки информации), связанных между собой каналами передачи данных. При этом обеспечивается совместный доступ пользователей к информации (базам данных, документам и т.д.) и ресурсам (жесткие диски, принтеры, накопители CD-ROM, модемы, выход в глобальную сеть и т.д.).

Сообщения передаются по каналу связи с использованием одного из методов, таких как:

· симплексный - передача только в одном направлении. Используется, например, в телевидении и радиовещании;

· полудуплексный - передача в обоих направлениях поочередно. Этот метод характерен для телеметрии и факсимильной связи;

· дуплексный (или полнодуплексный) - одновременная передача в обоих направлениях. Используется в глобальных сетях.

Обмен данными в компьютерных сетях осуществляется по сложной иерархической схеме, в которой можно выделить много уровней и подуровней. Наибольшую известность приобрела так называемая модель OSI (Open System Interconnection), согласно которой различают 7 уровней взаимодействия между компьютерами: физический, канальный, сетевой, транспортный, уровень сеансов связи, представления данных и прикладной уровень (в 2.2 они подробно расписаны).

Любая компьютерная сеть характеризуется топологией, протоколами, интерфейсами, сетевыми техническими и программными средствами (т.е. архитектурой сети).

Каждый уровень должен обеспечивать выполнение определенных для него моделью OSI функций, осуществлять необходимый сервис для вышележащего уровня и взаимодействовать с аналогичным уровнем в другой компьютерной системе. Для такого взаимодействия на каждом уровне имеется набор сетевых протоколов (правил взаимодействия), определяющих формат и процедуры обмена информацией. Например, протоколы канального уровня определяют, как выполняется соединение, преодолевается шум на линии и обеспечивается безошибочная передача данных между модемами.

Сетевые стандарты в свою очередь включают в себя какой-либо общепринятый протокол или набор протоколов. Функционирование сетевого оборудования невозможно без использования взаимоувязанных стандартов. Их согласование достигается как за счет непротиворечивых технических решений, так и за счет группировки стандартов.

1) Стандарт Token Ring. Разработан IBM в 1984 г. В ЛС (локальных сетях) с передачей маркера сообщения передаются последовательно от одного узла к другому. Каждый узел сети получает пакет от соседнего узла. Если данный узел не является адресатом, то он передает тот же самый пакет следующему. Передаваемый пакет может содержать либо данные, направляемые от одного узла другому, либо маркер. Маркер - это короткое сообщение, являющееся признаком незанятости сети. В том случае, когда рабочей станции необходимо передать сообщение, ее сетевой адаптер дожидается поступления маркера, а затем формирует пакет, содержащий данные, и передает этот пакет в сеть. Пакет распространяется по ЛС от одного сетевого адаптера к другому до тех пор, пока не дойдет до компьютера-адресата, который произведет в нем стандартные изменения. Эти изменения являются подтверждением того, что данные достигли адресата. После этого пакет продолжает движение дальше по ЛС, пока не возвратится в тот узел, который его сформировал. Узел-источник убеждается в правильности передачи пакета и возвращает в сеть маркер. Важно отметить, что в ЛС с передачей маркера функционирование сети организовано так, что коллизий возникнуть не может. Пропускная способность сетей Token Ring достигает 16 Мбит/с. Оборудование для них производят многие фирмы, в том числе IBM, 3COM.

2) Стандарт Ethernet. В сетях Ethernet адаптеры непрерывно находятся в состоянии прослушивания сети. Для передачи данных сервер или рабочая станция должны дождаться освобождения ЛС и только после этого приступить к передаче. Однако не исключено, что передача может начаться сразу несколькими узлами сети одновременно, что приводит к коллизии. В этом случае узлы должны повторить свои сообщения. Повторная передача производится адаптером самостоятельно без вмешательства процессора компьютера. Время, затрачиваемое на преодоление коллизии, обычно не превышает 1 мкс. Передача сообщений в сети Ethernet производится пакетами со скоростью 10 Мбит/с. Естественно, реальная загрузка сети меньше, поскольку требуется время на подготовку пакетов. Все узлы сети принимают каждое сообщение, но только тот узел, которому оно адресовано, посылает подтверждение о приеме. В связи с повышением требований к полосе пропускания этот стандарт был расширен технологией Fast Ethernet, обеспечивающей скорость передачи 100 Мбит/с. Основными поставщиками оборудования для сетей Ethernet являются фирмы 3COM, DEC, CNET, SMC.

3) Асинхронный режим передачи ATM (Asynchronous Transfer Mode). Базовый профиль протоколов ATM был разработан в 1989 г. В США для современной высокоскоростной технологии связи. При использовании ATM данные любого типа, от обычного текстового файла до видеофильма, преобразуются в пакеты одинаковой длины. Эта технология относится к классу трансляции ячеек; каждая ATM-ячейка состоит из 53 байт (5 байт заголовка и 48 байт передаваемых данных). Фиксированный размер пакета упрощает обработку и передачу данных в сети. Стандарт ATM рассчитан на скорость передачи порядка 2,5 Гбит/с. Его преимуществом является использование новейших достижений в области вычислительной техники, телевидения и средств связи. Главные недостатки технологии ATM -- незавершенность стандартов и высокая стоимость оборудования.

4) Стандарт 100VG-AnyLAN. Технология 100VG-AnyLAN сочетает в себе быстрый и простой доступ к данным (что характерно для Ethernet), возможность контроля за задержкой информации, жесткое управление (типичное для Token Ring) и позволяет примерно в 10 раз повысить скорость передачи информации, не изменяя инфраструктуры ни сети Ether­net, ни Token Ring. Поддержка стандартом кадров этих сетей обеспечивает легкий переход к нему при использовании существующих сетевых приложений, облегчает межсетевое взаимодействие через маршрутизаторы и мосты, а также обеспечивает совместимость с анализаторами протоколов. Для подсоединения пользователей сетей Ethernet и Token Ring к 100VG-AnyLAN необходим только выравнивающий их скорости буфер. Максимальная скорость передачи данных составляет 100 Мбит/с. В качестве физической среды может использоваться неэкранированная витая пара категорий 3,4 и 5, экранированная витая пара или оптическое волокно.

5) Стандарт FDDI описывает оптоволоконный интерфейс распределенных данных; в нем используется схема передачи маркера. Отметим, что в FDDI маркер посылается сразу же вслед за передачей пакета в сеть (в Token Ring он генерируется только после возвращения к рабочей станции посланного ей сообщения). Кроме того, FDDI использует два независимых кольца с противоположной ориентацией для передачи данных (одно из них является резервным). По сравнению с Token Ring время обладания маркером ограничено. В качестве физической среды может использоваться только оптоволоконный кабель. Максимальная скорость передачи данных по сети составляет 100 Мбит/с. Оборудование для сетей FDDI в основном производят фирмы DEC, Cisco, 3COM.



1.3 Адресация в интернете

Уникальные номера, которые применяются для идентификации компьютеров в Интернете, называются IP-адресами. Каждый компьютер, подключенный к сети, имеет IP-адрес.

IP-адрес: x.x.x.x - где x - число от 0 до 255, называемое октетом, т.к. в двоичном представлении имеет 8 разрядов. Комбинация четырех октетов дает 232 значений, т.е. примерно 4,3 млрд. комбинаций.

Например, 211.76.161.100.

IP адрес занимает 4 байта. Система IP-адресации учитывает структуру Интернета, т.е. то, что Интернет является сетью сетей, а не объединением отдельных компьютеров.

Адрес 127.0.0.1 используется для связи с самим собой - образует «петлю»: данные не передаются по сети, а возвращаются, как только что принятые. Поэтому нет IP-адресов, начинающихся с номера 127.

С адресами в числовой форме сразу возникает проблема - они очень неудобны для запоминания. Поэтому для удобства пользователей узлы сети стали обозначать специальными именами, например www.vsau.ru (такое имя называется доменным). С подобной адресной информацией работать легче, ибо доменные имена обладают постоянной структурой, опираясь на которую можно понять, к чему они относятся.

Доменная система имен (DNS - Domain Name System) - ставит в соответствие числовому IP-адресу каждого компьютера уникальное доменное имя. Это иерархическая система именования, устроенная зеркально по отношению к цифровой IP-адресации; если в IP-адресе наиболее общая информация указана слева, то в доменных именах - справа. Например, имя shop.provid.ru указывает, что некая организация «shop» пользуется услугами предоставления доступа к Интернету некоторого провайдера (или другой организации) «provid», который в свою очередь подключен к региональной (национальной) магистрали передачи информации в России (о чем говорит доменное имя верхнего уровня «ru»). Доменные имена и IP-адреса распределяются международным координационным центром доменных имен и IP-адресов (ICANN), в который входят по 5 представителей от каждого континента (www.icann.org). Доменная система имен имеет иерархическую структуру: домены верхнего уровня - домены 2-го уровня - домены 3-го уровня и т.д. На каждом уровне существует единый центр, который следит за распределением уникальных имен, но только на своем уровне. Однако, иерархия эта не строгая - фактически нет единого корня всех доменов.

Домены верхнего уровня бывают двух видов: административные (3 буквы) и географические (2 буквы). Первые домены исторически сложились в США в 80-е годы (первоначально их было 6).

Административные	Тип организации
com	Коммерческая
edu	Образовательная
gov	Правительственная
mil	Военная США
net	Компьютерная сеть
org	Некоммерческая
int	международная

Когда Интернет стала действительно мировой сетью, были определены домены по территориальному признаку:

географические	страна
ca	Канада
de	Германия
jp	Япония
ru	Россия  (после 1991 г.)
su	бывший СССР (страны СНГ)
uk	Украина
us	США



У компьютера могут быть имена обоих видов. Способа преобразования административных имен в географические (или обратно) не существует.

В Интернете не только любой компьютер, но и любой документ имеет свое уникальное имя. Оно называется URL (Universal Resource Locator, универсальный указатель ресурса) и имеет следующий формат:

служба://имя_компьютера/директория/поддиректория/…./имяфайла.

Например, http://iomas.vsau.ru/people/peopl3.htm) -- имя web-страницы peopl3.htm, размещенной на сервере iomas.vsau.ru в соответствующей директории.

1.4 Сервисы интернета

К числу наиболее распространенных услуг Internet относятся:

1)Telnet

Telnet -- удаленный доступ. Дает возможность абоненту работать на любой ЭВМ сети Интернет как на своей собственной, то есть запускать программы, менять режим работы и т.д.;

2) служба WWW

www - это гипертекстовая информационно-поисковая система в Интернет.

Служба www - безусловно, самая популярная служба современного Интернета, хотя является одной из самых молодых услуг Интернета. Она родилась в 1990 г. В европейском исследовательском центре CERN, а в 1992 г. Началось практическое применение этой технологии за пределами CERN.

В основу технологии www положена технология гипертекста, распространенная на все компьютеры, подключенные к сети Интернет.

Суть технологии гипертекста состоит в том, что текст структурируется, т.е. в нем выделяются слова-ссылки. При активизации ссылки (например, с помощью щелчка мыши) происходит переход на фрагмент текста, заданный в ссылке.

3) служба FTP

FTP (File Transfer Protocol) -- передача файлов. Позволяет обме­ниваться двоичными и текстовыми файлами с любым компьютером сети. Установив связь с удаленным компьютером, пользователь может скопировать с него файл(ы) на свой компьютер или, напротив, со своего компьютера на удаленный.

4) Электронная почта

Электронная почта (e-mail) - обмен почтовыми сообщениями с любым абонентом сети Интернет.

Электронная почта (e-mail) во многом похожа на обычную, поэтому ее освоение обычно не вызывает особых затруднений у пользователей. Ее главное отличие состоит в том, что пересылке подлежат не физические предметы (письма, бандероли, посылки), а информационные пакеты.

Главные достоинства e-mail - оперативность доставки и низкая стоимость при гораздо большей информационной емкости. Обычно электронные письма достигают любой точки земного шара за несколько минут. Так же, как и факс, она позволяет передавать не только текст, но и изображение, но при этом не используется дорогостоящая междугородная или международная телефонная связь, а качество изображений не ухудшается при передаче.

5) Сетевые новости UseNet

Новости (news, конференции) - получение сетевых новостей. Объявления группируются по тематике, и пользователь может по своему выбору подписаться на любую из таких групп.

6) Другие службы Интернета

ICQ. Это своеобразный Интернет-пейджер, который сообщает пользователю, кто из его друзей или коллег находится в данный момент в сети (online) и позволяет вступить с ним в общение (независимо от его физического местонахождения).

IRC (Internet Relay Chat) -- система, позволяющая вести диалог с другими пользователями Интернета; она была разработана в 1988 г. И в последующие годы получила довольно широкое распространение. Это многопользовательская система, в которой люди общаются на специальных «каналах» или лично. Каналы можно сравнить с комнатами -- пользователи «заходят» на канал и после этого любая фраза может быть услышана всеми, кто находится в нем.

WWW-chat. В переводе с английского chat -это «дружеский разговор, беседа». В современном Интернете это слово превратилось в термин, означающий «общение в режиме реального времени».



Глава 2. Протоколы

2.1 Понятие протокола

Очевидно, что рано или поздно компьютеры, расположенные в разных точках земного шара, по мере увеличения своего количества должны были обрести некие средства общения.

Такими средствами стали компьютерные сети. Сети бывают локальными и глобальными. Локальная сеть - это сеть, объединяющая компьютеры, географически расположенные на небольшом расстоянии друг от друга - например, в одном здании. Глобальные сети служат для соединения сетей и компьютеров, которых разделяют большие расстояния - в сотни и тысячи километров. Интернет относится к классу глобальных сетей.

Простое подключение одного компьютера к другому - шаг, необходимый для создания сети, но не достаточный. Чтобы начать передавать информацию, нужно убедиться, что компьютеры "понимают" друг друга.

Как же компьютеры "общаются" по сети? Чтобы обеспечить эту возможность, были разработаны специальные средства, получившие название "протоколы". Протокол - это совокупность правил, в соответствии с которыми происходит передача информации через сеть.

Понятие протокола применимо не только к компьютерной индустрии. Даже те, кто никогда не имел дела с Интернетом, скорее всего, работали в повседневной жизни с какими-либо устройствами, функционирование которых основано на использовании протоколов.

Так, обычная телефонная сеть общего пользования тоже имеет свой протокол, который позволяет аппаратам, например, устанавливать факт снятия трубки на другом конце линии или распознавать сигнал о разъединении и даже номер звонящего.

Исходя из этой естественной необходимости, миру компьютеров потребовался единый язык (то есть протокол), который был бы понятен каждому из них.

2.2 Архитектура и протоколы компьютерных сетей

Архитектура компьютерной сети - это описание её общей модели. Эта модель определяет характеристики сети в целом и характеристики и функции, входящих в неё основных компонентов. Все сети различных архитектур удовлетворяют требованиям архитектуры модели открытых систем. Модель открытых систем служит базой при разработке совместимого сетевого оборудования.

Первая версия этой модели разработана в 1978 году ISO (International Standards Organization). В 1984 году ISO выпустила новую версию, названную ISO OSI (Open System Interconnection Reference Model). Эта модель стала международным стандартом. Она определяет функции и уровни взаимодействия протоколов в сети при передаче данных.

Протокол - это набор правил, определяющий взаимодействие двух одноимёенных уровней модели открытых систем в различных абонентских ЭВМ. Протокол - это не программа. Для каждого уровня существует свой протокол.

Модель открытых систем состоит из семи уровней. Каждому уровню соответствуют различные сетевые операции, оборудование и протоколы. Сетевые функции, выполняемые на каждом уровне, взаимодействуют только с функциями двух соседних уровней - вышележащего и нижележащего. Уровни отделены друг от друга границами - интерфейсами.

Уровни эталонной модели OSI

7 Прикладной
6 Представительский
5 Сеансовый
4 Транспортный
3 Сетевой
2 Канальный
1 Физический

Перед отправкой в сеть данные разбиваются на пакеты, которые проходят последовательно все уровни от седьмого до первого, при этом на каждом уровне к пакету добавляется форматирующая или адресная информация, необходимая для безошибочной передачи данных по сети.

На принимающей стороне пакет опять проходит через все уровни, но в обратном порядке. На каждом уровне из пакета удаляется информация, добавленная к нему на таком же уровне отправителем, в результате на седьмом уровне данные примут свой первоначальный вид.

Функции каждого уровня следующие:

самый верхний седьмой уровень - прикладной. Он содержит все необходимые элементы сервиса, обеспечивает поддержку прикладных программ конечных пользователей, т. е. управляет общим доступом к сети;

представительный уровень определяет синтаксис данных в модели OSI, т. е. представление данных в кодах и форматах, принятых в данной системе;

сеансовый уровень реализует установление и поддержание сеанса связи между абонентами через коммуникационную сеть. Он управляет диалогом между взаимодействующими процессами;

транспортный уровень обеспечивает интерфейс между процессами и сетью. Он устанавливает логические каналы между процессами и обеспечивает передачу по этим каналам информационных пакетов;

сетевой уровень отвечает за маршрутизацию пакетов в коммуникационной сети и за связь между сетями, т. е. реализует межсетевое взаимодействие;

канальный уровень реализует процесс передачи данных по информационному каналу. Данные разбиваются на кадры размером от нескольких сот до нескольких тысяч байтов. Каждый следующий кадр передается только после подтверждения о безошибочной передаче предыдущего кадра;

физический уровень выполняет все необходимые процедуры в канале связи, обеспечивая передачу потока бит по физической передающей среде. Его основная задача - управление аппаратурой передачи данных и подключение к ней каналов связи.

Функции физического уровня всегда реализуются в аппаратуре. Это адаптеры, мультиплексоры, сетевые платы и т. п. Функции остальных уровней реализуются в виде программных модулей - драйверов.

Проще всего стандартизируются протоколы трех нижних уровней, т. к. они определяют действия и процедуры, свойственные вычислительным сетям любого класса. Протоколы верхних уровней трудно стандартизировать из-за их уникальности, особенно по функциональному назначению.

Например, протоколы канального уровня делятся на две основные группы: Байт-ориентированные и бит-ориентированные.

Байт-ориентированный протокол обеспечивает передачу сообщения в виде последовательности байтов. Кроме информационных байтов сообщение несет управляющие и служебные байты. Протокол обеспечивает передачу двух типов кадров: управляющих и информационных. Работа протокола осуществляется в три фазы: установление соединения, поддержание сеанса связи, разрыв соединения. На каждый переданный кадр протокол требует посылки квитанции о результате его приема. Кадры, переданные с ошибкой, передаются повторно, причем определяется максимальное число повторных передач. Наиболее распространенным байт-ориентированным протоколом является протокол двоичной синхронной связи BSC (Binary Synchronous Communication), созданный фирмой IBM.

Бит-ориентированный протокол предусматривает передачу информации в виде потока битов. Для разделения кадров используются специальные последовательности - флаги. Этот протокол удобен для коммуникационной среды и не очень удобен для ЭВМ, т. к. из сообщения необходимо выделять байты информации. Он является более скоростным, чем байт-ориентированный.

Для нижних двух уровней Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике ИИЭР (IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc, IEEE.) разработаны стандарты, известные как Project 802, названные в соответствии с годом (1980) и месяцем (февраль) своего издания.

Это стандарты для физических компонентов сети - интерфейсных плат и кабельной системы, т. е. для канального и физического уровня модели открытых систем. Стандарты, определенные Project 802, делятся на 16 категорий, каждая из которых имеет свой номер (от 802.1 до 802.16), например, 802.1 - верхние уровни и административное управление, 802.6 - городские сети, 802.11 - беспроводные сети.

2.3 Локальные вычислительные сети

Основное назначение каждой компьютерной сети - представление информационных и вычислительных ресурсов. Компьютерные сети состоят из серверов и рабочих станций.

Сервер - компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей определенными услугами. Серверы хранят данные и являются источниками ресурсов сети. Рабочая станция - персональный компьютер, подключенный к сети, через который пользователь получает доступ к его ресурсам. Эта станция может работать как в сетевом, так и в локальном режиме.

Клиент - задача, рабочая станция или пользователь компьютерной сети. В процессе обработки данных клиент формирует запрос на сервер для выполнения сложных процедур: чтение файла, поиск информации базе данных и т. п. Сервер выполняет запрос, результаты выполнения запроса передаются клиенту. Для подобных систем принята терминология клиент - сервер.

Компьютерные сети подразделяются на два типа: одноранговые сети и сети на основе выделенного сервера. Между этими двумя типами сетей существует принципиальные различия. В одноранговой сети нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и нет единого устройства для хранения данных. Все компьютеры в такой сети равноправны. Пользователю сети доступны все устройства, подключенные к другим станциям. Такая сеть высоконадежна и имеет сравнительно небольшую стоимость. Одноранговые сети, как правило, объединяют не более десятка компьютеров. К недостаткам относятся следующие обстоятельства: эффективность работы сети зависит от количества станций, управлять такой сетью сложно, также сложно обеспечить качественную защиту информации, кроме того, в такой сети трудно модифицировать и обновлять программное обеспечение.

В сетях с выделенным сервером один из компьютеров (сервер) выполняет функции хранения данных, управления взаимодействием между рабочими станциями и ряд сервисных функций. На сервере устанавливается сетевая операционная система, к нему подключаются все выделяемые внешние устройства - жесткие диски, принтеры, модемы. Взаимодействие между рабочими станциями устанавливается через сервер. В такой сети возможно построить надежную систему защиты информации, она обеспечивает высокое быстродействие, просто управляема, в ней отсутствует ограничение на число рабочих станций. К недостаткам надо отнести высокую стоимость сети, зависимость быстродействия и надежности работы сети от сервера, меньшую гибкость системы по сравнению с одноранговой сетью.

По территории, где расположена ЛВС, вычислительные машины могут быть расположены самым причудливым образом. С точки зрения методов управления ЛВС взаимное расположение ЭВМ имеет большое значение.

Топология ЛВС - это усредненная геометрическая схема соединения узлов сети. Для ЛВС типичными являются четыре топологии: шинная, звездообразная, кольцевая и ячеистая. Компьютерная сеть рассматривается как совокупность узлов сети, а узел - это любое устройство, подключенное к передающей среде сети.

Рис.1 Топология шина

Шинная топология самая простая. В ней используется один кабель, называемый магистралью или сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры (см. рис.1).

Данные распространяются по кабелю в обе стороны. Промежуточные узлы не транслируют поступающих сообщений. Информация поступает на все узлы, но принимается только там, куда адресована. Для гашения сигналов на концах кабеля устанавливаются терминаторы.

Сеть имеет высокое быстродействие и устойчива к неисправностям отдельных узлов. К недостаткам относятся малая протяженность сети, невозможность использования различных типов кабеля в пределах сети.

Шина - пассивная топология: компьютеры только слушают передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Выход некоторых компьютеров из строя никак не сказывается на работе сети.



Рис.2 Топология звезда

Звездообразная топология требует выделения центрального узла, к которому подключаются все остальные. Этот узел называется концентратором (hub). Информация передается через центральный узел, который ретранслирует, переключает и маршрутизирует всю информацию в сети (см. рис.2). Взаимодействие станций здесь простое, но работоспособность сети зависит целиком от центрального узла. Главное преимущество этой топологии - более высокая надежность. Выход из строя нескольких компьютеров на работу сети не влияет.

Рис.3 Топология кольцо

Кольцевая топология предусматривает соединение узлов замкнутой кривой - кабелем передающей среды (см. рис.3). Информация передается от узла к узлу. Это активная топология. Каждый промежуточный узел между передатчиком и прёемником ретранслирует посланное сообщение. Принимающий узел сам распознает и получает адресованное ему сообщение. Эта топология - лучшая для небольших сетей, занимающих очень ограниченное пространство. В этой сети нет центрального узла. Из недостатков следует отметить небольшое быстродействие и необходимость специальных мер для сохранения целостности тракта передачи информации. Выход из строя хотя бы одного компьютера приводит к падению сети.

Рис.4 Ячеистая топология

Сеть с ячеистой топологией (см. рис.4) обладает высокой избыточностью. В ней каждый компьютер соединен с каждым другим отдельным кабелем. Разрыв кабеля не сказывается на работоспособности сети, т. к. сообщение может дойти до адресата другим маршрутом. Основной недостаток сети - большие затраты на прокладку кабеля и высокая стоимость системы в целом.

На практике кроме базовых технологий применяются их комбинации - комбинированные технологии, чаще всего звезда-шина и звезда-кольцо.

Локальные вычислительные сети могут объединяться. Самый простой способ - объединение одинаковых сетей в пределах ограниченного пространства. Для этого используют мосты. Мост - это устройство, соединяющее две сети, использующие одинаковые методы передачи данных. Мост может соединять сети разных топологий, но работающие под управлением однотипных сетевых операционных систем.

Сеть сложной конфигурации, представляющая собой соединение нескольких сетей, нуждается в специальном устройстве. Задача этого устройства - отправить сообщение в нужную сеть. Такое устройство называется маршрутизатором или роутером. Маршрутизатор - устройство, соединяющее сети разного типа, но использующие одну операционную систему. Кроме того, маршрутизатор обеспечивает балансировку нагрузки в сети, перенаправляя потоки сообщений по свободным каналам связи.

Для объединения ЛВС совершенно различного типа, работающих по существенно отличающимся друг от друга протоколам, предусмотрены специальные устройства - шлюзы. Шлюз - устройство, позволяющее организовать обмен данными между двумя сетями, использующими различные протоколы взаимодействия. Шлюз осуществляет свои функции на уровне выше сетевого. С помощью шлюзов можно локальную сеть подключить к глобальной. Мосты, маршрутизаторы и шлюзы конструктивно выполняются в виде плат, которые устанавливаются на компьютерах.



Список литературы

Билл Дизель Outlook 2002 для "чайников" = Outlook(r) 2002 For Dummies(r). -- М.: «Диалектика», 2003. -- С. 288.

Шапорев С.Д. Информатика. Теоретический курс и практические занятия.: Издательство «БХВ-Петербург», 2008.-480с.

Размещено на Allbest.ru

...