Глобальні мережі

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Глобальні мережі

ethernet мережа протокол глобальний

Для обміну інформацією у межах корпорацій передача даних відбувається на значних відстанях із використанням глобальних мереж. Глобальні мережі відрізняються від локальних тим, що вони розраховані на необмежене число абонентів та відстань передачі. Також відмінністю глобальних мереж є використання менш якісних каналів зв'язку [20]. Для вмикання комп'ютера до мережі необхідний пристрій - мережний адаптер, для якого необхідно встановлення драйвера - програми, що безпосередньо взаємодіє з мережним адаптером. Драйвер мережного адаптера і, можливо, інші модулі, специфічні для фізичної мережі передачі даних, надають мережний інтерфейс для протокольних модулів сімейства TCP/IP. Модуль - це програма, яка взаємодіє з драйвером, мережними прикладними програмами або іншими модулями. При з'єднанні комп'ютерів через телефонний провід необхідний модем - пристрій, що перетворює рівень сигналів та відфільтровує сторонні сигнали.

Передача даних через мережу регламентується визначеними правилами - протоколами передачі (мережними протоколами). Під протоколом розуміють певні алгоритми (правила) взаємодії об'єктів однойменного рівня. Протоколи визначають формат, спосіб синхронізації комп'ютерів, порядок передачі, методи обробки помилок при передачі даних. Для передачі файла даних з одного комп'ютера на інший файл повинен бути розподілений на частини, які передаються певним чином: заголовок - пакет 1… пакет 2… пакет Н - закінчення. Комп'ютер, що приймає файл, отримує від мережної програми інформацію про те, скільки пакетів передасться, яким чином зв'язані між собою пакети, про спосіб синхронізації, виявлення та видалення помилок передачі.

Серед найбільш поширених протоколів локальних і глобальних мереж передачі інформації є Ethernet, який на сьогодні - неофіційний світовий стандарт адміністративних та обчислювальних мереж, мереж Інтернет. У Ethernet може використовуватись багато різних протоколів передачі, але найпоширенішим із них є протокол TCP/IP, або Transmission Control Protocol /Internet Protocol (протокол керування передачею / мережний протокол), із яким працює World Wide Web [32]. Термін «TCP/IP» звичайно позначає все, що пов'язано з протоколами TCP і IP. Він охоплює ціле сімейство протоколів, прикладні програми і навіть саму мережу. До складу сімейства входять протоколи UDP, ARP, ICMP, TELNET, FTP і багато інших. Протокол був розроблений 1976 року зусиллям фірм Digital Equipment Corporation та Intel. Протокол базується на стандарті IEEE 802.3, під який випускається значна кількість мікросхем. Залежно від обсягів передач, використовують формати 10Base2, 100BaseT, 100BaseFX, 1 Gigabit і т.д. із передачею по кабелях з мідною жилою (вита пара / тонкий коаксіальний) та оптоволокно. Для приєднання використовуються коаксіальні конектори та спеціальні RJ45.

Максимальне число вузлів у мережі Ethernet 1024, але при використанні маршрутизаторів ця кількість може довільно змінюватись. Довжина з'єднання від 100 м для 10Base2 до 50 км на одномодовому оптокабелі із комутаторами. Розмір повідомлень від 46 до 1500 байт. Метод обміну інформацією одноранговий. Протокол підтримують міжнародні організації IndustrialEthernet Association і IAONA. Це загальні характеристики найбільш розповсюдженого і практично універсального міжнародного мережного протоколу, що поступово все більше проникає у сферу мереж польових пристроїв і контролерів. Його сьогоднішні недоліки - значні витрати при передачі повідомлень малого обсягу, відсутність живлення через мережний кабель, неорієнтовані на промислове використання конектори, плати, недостатня завадостійкість.

Єдина мережа Internet складається з безлічі мереж різної фізичної природи, від локальних мереж типу Ethernet і Token Ring, до глобальних мереж типу NSFNET. Сімейство протоколів TCP/IP широко застосовується в усьому світі для об'єднання комп'ютерів у мережу Internet. TCP/IP - це технологія міжмережної взаємодії технологія internet. Мережа, що використовує технологію internet, називається «Internet». Якщо мова йде про глобальну мережу, яка об'єднує безліч мереж з технологією internet, то її називають Internet.

Архітектура протоколів TCP/IP призначена для об'єднаної мережі, що складається із з'єднаних шлюзами окремих різнорідних пакетних підмереж, до яких підключаються різнорідні машини. Кожна з підмереж працює відповідно до своїх специфічних вимог і має свою природу засобів зв'язку. Однак передбачається, що кожна підмережа може прийняти пакет інформації (дані з відповідної мережним заголовком) і доставити його за зазначеною адресою в цій конкретній підмережі. Не потрібно, щоб підмережа гарантувала обов'язкову доставку пакетів і мала надійний наскрізний протокол. Таким чином, дві машини, підключені до однієї підмережі, можуть обмінюватися пакетами. Коли необхідно передати пакет між машинами, підключеними до різних мереж, то машина-відправник надсилає пакет у відповідний шлюз (шлюз підключений до мережі також як звичайний вузол). Звідти пакет направляється за визначеним маршрутом через систему шлюзів і мереж, поки не досягне шлюзу, підключеного до тієї ж мережі, що і машина-одержувач; там пакет направляється до одержувача. Об'єднана мережа забезпечує мережний сервіс.

Проблема доставки пакетів у такій системі розв'язується шляхом реалізації в усіх вузлах і шлюзах міжмережного протоколу IP [29]. Міжмережний рівень є, власне кажучи, базовим елементом у всій архітектурі протоколів, забезпечуючи можливість стандартизації протоколів верхніх рівнів.

Сучасні комунікаційні системи проектуються відповідно до еталонної моделі відкритого стандарту у галузі телекомунікації ISO 7498. Цей стандарт має потрійну назву - «Інформаційні обчислювальні мережі - Взаємодія відкритих систем - Еталонна модель», або ще - Еталонна модель взаємодії відкритих систем (OSI - Open Systems Interconnection) (ISO - International Organization of Standartization) (1983 рік). Ідея стандарту полягає у розподілі процесу інформаційної взаємодії між системами на ієрархічні рівні з чітким розподілом функцій у вигляді функціональних шарів по семи рівнях. Кожен шар (рівень) відповідає лише за свою задачу та взаємодіє із двома сусідніми. Така організація телекомунікації дозволяє незалежну розробку стандартів на кожному рівні, модульність апаратного та програмного забезпечення. Кожний інформаційний рівень системи з'єднується із сусіднім через точки інтерфейсу. Така система надає користувачу можливість прозорої (без викривлення), передачі даних між станціями.

1-й рівень - фізичний, який задає електричні, механічні та процедурні параметри фізичного з'єднання у мережі при передачі «необробленого» бітового сигналу технологічних параметрів, такого як напруга сигналу, частота.

2-й рівень - канальний, який надає функціональні засоби для установки, підтримання та переривання інформаційного каналу між вузлами мережі. Рівень оперує методами кодування, маркерами кадрів, забезпечує формування кадрів (бітових блоків) передачі та їх послідовність. 2-й рівень повинен забезпечувати безпомилкову передачу даних через 1-й рівень, тому до інформаційних бітів параметрів додаються додаткові біти для виконання певних умов передачі та контролю її проходження або втрати, Додатковими бітами вказується початок і кінець кадра передачі у бітовому потоці. На 2-му рівні реалізується декілька складних задач, тому його часто ділять на два підрівні - керування доступом до середовища передачі (МАС - Medium Access Control) та керування каналом зв'язку (LLC - Logical Link Control), який власне відправляє та отримує дані.

3-й рівень - мережний, який надає функції маршрутизації - вибору ефективного маршруту передачі даних через мережу вузлів, буферизації даних у підвузлах, завантаження маршрутів та буферів. Програмне забезпечення цього рівня забезпечує обробку адрес пунктів для маршрутизації та правильну передачу пакетних даних між двома пунктами мережі. Робота цього рівня може виконуватись одним із двох методів - віртуальних каналів або дейтаграмами. За першим методом канал зв'язку встановлюється при виклику, через нього передається інформація послідовними пакетами і по закінченні передачі канал закривається. Фізично передача може відбуватись по різних маршрутах, а канал динамічно перенаправляє дані на відкриту адресу передачі. За методом дейтаграм формуються незалежні пакети передачі, які вміщують усю необхідну для доставки за адресою інформацію. Пакети передаються певними фізичними каналами і потім «збираються» у необхідній послідовності на кінцевій адресі та перевіряються на цілісність.

4-й рівень - транспортний, який надає транспортний сервіс для сусіднього верхнього рівня, не завантажуючи його інформацією щодо роботи нижнього рівня. Цей рівень упорядковує пакети інформації, що надійшли з помилками, автоматично коригує помилки, розбирає пакети на менш ємні, повторює запити на передачу при втраті інформації чи її помилковості. Транспортний рівень забезпечує вибір численних проміжних вузлів передачі та забезпечує певний клас (із п'яти) якості транспортування, не завантажуючи цими питаннями сусідні рівні.

5-й рівень - сеансів, який забезпечує вхід та файловий обмін між зовнішніми системами, координує взаємодію програм. Рівень сеансів співпрацює з операційною системою і надає сервіс з організації:

- початку та завершення сеансу передачі;

- моніторингу роботи під час сеансу;

- керування інформаційними потоками;

- керування діалогом.

Рівень відповідає за картографію мережі, переводячи людино-орієнтовані адреси у реальні мережні адреси, наприклад, регіональних доменів.

6-й рівень - подання даних для обробки на прикладному рівні. Дані, які приймаються та передаються через систему, на 6-му рівні трансформуються для можливості їх обробки у рамках установленої операційної системи та прикладного програмного забезпечення. На цьому рівні реалізується шифрування даних, перекодування текстової інформації, стискання та розпаковка інформації, санкціонується доступ та захист інформації.

7-й рівень - прикладний, який не виконує сервісних функцій, а забезпечує інтерфейс користувача з мережею. Прикладний рівень реалізує п'ять прикладних служб: передача файлів, віддалений термінальний доступ, електронна передача повідомлень, довідкова служба та керування мережею.

Виділяють ще 0-й рівень, який нічого не описує, а лише вказує на середовище передачі. Рівні однієї інформаційної системи також взаємодіють один з одним.

Така ідеологія 7-рівневого розподілу функцій дозволяє створювати мережі, де забезпечується можливість через функціональні рівневі пристрої об'єднувати мережні елементи з різним протоколом обміну та отримати порозуміння між фізично зв'язаними системами різних виробників.

Інформація про надані послуги на кожному рівні передається між рівнями у спеціальному інформаційному блоці, який називають заголовком. Заголовок передається перед даними, які необхідно передати по мережі. Розміри повідомлень збільшуються у міру переходу вниз від комп'ютера відправника по стеку ієрархії доки, поки не досягне рівня передачі пакета інформації, а при досягненні точки доставки зменшується у міру підйому до прикладної програми комп'ютера - отримувача інформації. Така модель подібна до конструкції «матрьошки» або відправки поштових листів, коли лист вкладається у конверт з адресою, потім на почтовому вузлі конверт потрапляє у мішок певного напряму, далі у поштовому вагоні - у більший мішок конкретної станції, а потім там навпаки кореспонденція сортується по поштових відділеннях, у відділеннях - по вулицях, будинках для доставки листа адресату.

Размещено на Allbest.ru