Реферат: Структура рабочей сети Internet

1.5.2Операционная система рабочей станции

Каждый компьютер  рабочей  станции работает под управлением своей собственной

операционной  системы  (такой,  как  DOS  или OS/2). Чтобы    включить  каждую 

рабочую станцию с состав сети, оболочка сетевой   операционной  системы

загружается  в  начало операционной системыкомпьютера.

Оболочка сохраняет   большую   часть   команд   и   функций операционной

системы, позволяярабочей станции в процессе работы выглядеть как   обычно.  

Оболочка  просто  добавляет  локальной операционнойсистеме больше функций и

придает ей гибкость.

1.5.3Преимущества локальных вычислительных сетей

Понятие локальная вычислительная сеть - ЛВС (англ. LAN - Lokal Area Network)

относитсяк географически ограниченным ( территориально или производственно)

аппаратно-программным реализациям, в которых несколько компьютерных

системсвязаны друг с другом с помощью соответствующих средств коммуникаций.

Благодаря такому со­единению пользователь может взаимодействовать с другими

рабочимистанциями, подключенными к этой ЛВС.

            В производственной практики ЛВС играют очень большую роль.

Посредством ЛВС в систему объединяются персональныекомпьютеры, расположенные на

многих удален­ных рабочих местах, которые используют совместно оборудование,

программные средства и информацию. Рабочиеместа сотрудников перестают быть

изолированными и объеди­няются в единую систему. Рассмотрим преимущества,

получаемые при сетевом объединенииперсональных компьютеров в виде

внутрипроизводственной вычислительной сети.

            Разделение ресурсов.

            Разделение ресурсов позволяет экономно использовать ресурсы,

например, управлять периферийными устройствами,такими как лазерные печатающие

устройства, со всех присоединенных рабочих станций.

            Разделение данных.

            Разделение данных предоставляет возможность доступа и управле­ния

базами данных с периферийных рабочих мест,нуждающихся в инфор­мации.

            Разделение программных средств.

            Разделение программных средств предоставляет возможность

одновременного использования централизованных, ранееустановленных

программных средств.

            Разделение ресурсов процессора.

            При разделение ресурсов процессора возможно использование

вычислительных мощностей для обработки данных другимисистемами, входящими в

сеть. Предоставляе­мая возможность заключается в том, что на имеющиеся ресурсы

пользовательские программы не “набрасываются”моментально, а только лишь че­рез

специальный процессор, доступный каждой рабочей станции.

            Многопользовательский режим.

Многопользовательские свойства системы содействуют одновременному использованию

централизованных прикладныхпрограммных средств, ранее установленных и

управляемых. Например, если пользователь системы работает с другим заданием, то

те­кущая выполняемая работаотодвигается на задний план.

1.5.4Стандарт передачи информации

Все ЛВС работают в одном стандарте принятом для компьютерных сетей - в стандарте

OSI (англ.Open Systems Interconnection). В данном разделе описана базовая модель

OSI.

Для того чтобы взаимодействовать, люди используют общий язык. Если они не могут

разговариватьдруг с другом непосредственно, они применяют соответствующие

вспомогательные средства для передачи сообще­ний.

Показанные выше стадии общения необходимы, когда сообщение передается от

отправителя кполучателю.

Для того чтобы привести в движение процесс передачи данных, используются машины

с одинаковымкодированием данных и связанные одна с другой. Для единого

представления данных в линиях связи, по которым передается информация,

сформи­рована Международнаяорганизация по стандартизации ISO (англ. ISO -

International Standards Organization).

ISO предназначена для разработки модели международного коммуникационного

протокола,в рамках которой можно разрабатывать международные стандарты. Для

наглядного по­яснения расчленим ее на семь уровней.

ISO разработала указанную базовую модель  взаимодействия открытых систем OSI.

Модель содержит семь отдельныхуровней:

1. физический - битовые протоколы передачи информации;

2. канальный - формирование кадров, управление доступом к среде;

3. сетевой - маршрутизация, управление потоками данных;

4. транспортный - обеспечение взаимодействия удаленных процес­сов;

5. сеансовый - поддержка диалога между удаленными про­цессами;

6. представлении данных - интерпретация передаваемых данных;

7. прикладной - пользовательское управление данными.

Основная идея этой модели заключается в том, что каждому уровню отводится

кон­кретная ролью втом числе и транспортной среде. Благодаря этому общая задача

передачи дан­ных расчленяется на отдельные легко обозримые задачи. Необходимые

соглашения длясвязи одного  уровня с выше- и нижерасположенными называют

про­токолом.

Так как пользователи нуждаются в эффективном управлении, система вычис­лительной

сетипредставляется как комплексное строение, которое координирует взаимодействие

задач пользователей.

С учетом вышеизложенного можно вывести следующую уровневую модель с

админи­стративнымифункциями, выполняющимися в пользова­тельском прикладном

уровне.

Отдельные уровни базовой модели проходят в направлении вниз от источника данных

(отуровня 7 к уровню 1) и в направлении вверх от прием­ника данных (от уровня 1

к уровню 7). Пользовательские данные переда­ются в нижерасположенный уровень

вместесо специфическим для уровня заголовком до тех пор, пока не будет достигнут

последний уровень.

На приемной стороне поступающие данные анализируются и, по мере надоб­ности,

передаютсядалее в вышерасположенный уровень, пока ин­формация не будет передана

в пользо­вательский прикладной уровень.

Уровень 1. Физический.

На физическом уровне определяются электрические, механические, функ­циональные и

процедурныепараметры для физической связи в системах. Физическая связь и

неразрывная с ней экс­плуатационная готовность явля­ются основной функцией 1-го

уровня. Стандартыфизического уровня вклю­чают рекомендации V.24 МККТТ (CCITT),

EIA RS232 и Х.21. Стандарт ISDN ( Integrated Services Digital Network) в будущем

сыграетопределяющую роль для функций передачи данных. В качестве среды передачи

данных исполь­зуют трехжильный медный провод (экранированная витая пара),

коакси­аль­ныйкабель, оптоволоконный проводник и радиорелейную линию.

Уровень 2. Канальный.

Канальный уровень формирует из данных, передаваемых 1-м уров­нем, так

на­зываемые"кадры" последовательности кадров. На этом уровне осуществляются

управление доступом к передающей среде, используемой несколькими ЭВМ,

синхро­низация,обнаружение и исправле­ние ошибок.

Уровень 3. Сетевой.

Сетевой уровень устанавливает связь в вычислительной сети между двумя

абонентами.Соединение происходит благодаря функциям маршрутизации, которые

требуют наличия сете­вого адреса в пакете. Сетевой уровень должен также

обеспечи­вать обработкуошибок, мультиплексирование, управление потоками данных.

Самый известный стандарт, относящийся к этому уровню, - рекомендация Х.25 МККТТ

(для сетейобщего пользования с коммутацией пакетов).

Уровень 4. Транспортный.

Транспортный уровень поддерживает непрерывную передачу данных между двумя

взаимодействующимидруг с другом пользовательскими процессами. Качество

транспорти­ровки, безошибочность передачи, независимость вычислительных сетей,

сервис транспорти­ровкииз конца в конец, ми­нимизация затрат и адресация связи

га­рантируют непрерывную и безоши­бочную передачу данных.

Уровень 5. Сеансовый.

Сеансовый уровень координирует прием, передачу и выдачу одного сеанса связи.

Длякоординации необходимы контроль рабочих параметров, управление потоками

данных промежуточных накопителей и диалоговый контроль, гарантирующий

передачу,имеющихся в распоряжении данных. Кроме того, сеансовый уровень содержит

дополнительно функции управления паролями, подсчета платы за

пользованиересурсами сети, управления диалогом, синхрони­зации и отмены связи в

сеансе передачи после сбоя вследствие ошибок в нижерасположенных уровнях.

Уровень 6. Представления данных.

Уровень представления данных предназначен для интерпретации данных; а также

под­готовкиданных для пользовательского прикладного уровня. На этом уровне

происходит преоб­разование данных из кадров, используемых для передачи данных в

экранныйформат или фор­мат для печатающих устройств оконечной системы.

Уровень 7. Прикладной.

В прикладном уровне необходимо предоставить в распоряжение пользовате­лей уже

пе­реработаннуюинформацию. С этим может спра­виться системное и пользовательское

приклад­ное программное обеспече­ние.

Для передачи информации по коммуникационным линиям данные преобразу­ются в

це­почкуследующих друг за другом битов (двоичное кодирование с помощью двух

состояний:"0"и "1").

Передаваемые алфавитно-цифровые знаки представляются с помо­щью бито­вых

комби­наций.Битовые комбинации располагают в определен­ной кодовой таблице,

содержащей 4-, 5-, 6-, 7- или 8-битовые коды.

Количество представленных знаков в ходе зависит от количества би­тов,

ис­пользуемых вкоде: код из четырех битов может представить макси­мум 16

значений, 5-битовый код - 32 зна­чения, 6-битовый код - 64 значения, 7-битовый -

128 значений и8-битовый код - 256 алфавитно-цифровых зна­ков.

При передаче информации между одинаковыми вычислительными системами и

разли­чающимися типамикомпьютеров применяют следующие коды:

На международном уровне передача символьной информации осуществляется с

помо­щью7-битового кодирования, позволяющего закодировать заглавные и строч­ные

буквы англий­ского алфавита, а также некоторые спец­символы.

Национальные и специальные знаки с помощью 7-битово кода пред­ставить нельзя.

Дляпредставления национальных знаков применяют наиболее употребимый 8-битовый

код.

Для правильной и, следовательно, полной и безошибочной передачи данных

необхо­димопридерживаться согласованных и установленных пра­вил. Все они

огово­рены в протоколе передачи данных.

Протокол передачи данных требует следующей информации:

  Синхронизация.Под синхронизацией понимают механизмраспознавания начала блока

  данных и его конца.

  Инициализация.Под инициализацией понимают установлениесоединения между

  взаимодейст­вующими партнерами.

  Блокирование.Под блокированием понимают разбиениепередаваемой информации на

  блоки данных строго определенной максимальной длины (включая опо­знава­тельные

  знаки начала блока и его конца).

  Адресация.           Адресация обеспечивает идентификацию различного

  используемого оборудо­вания дан­ных,которое обменивается друг с другом

  информацией во время взаимодей­ствия.

  Обнаружение ошибок. Под обнаружением ошибок понимают установку битов четности

  и, следова­тельно, вы­числениеконтрольных битов.

  Нумерация блоков.          Текущая нумерация блоков позволяетустановить

  ошибочно переда­ваемую или поте­рявшуюся информацию.

  Управление потоком данных.   Управление потоком данных служит дляраспределения

  и синхрони­зации ин­формаци­онных потоков. Так, например, если не хватает

  места в бу­фере устройства данных или данные не достаточно

  быстрообрабатыва­ются в периферийных устройст­вах (например, принтерах),

  со­общения и / или за­просы накапливаются.

  Методы восстановления.          После прерывания процесса передачиданных

  используют методы восстанов­ления, чтобы вернуться к определенному положению

  для повтор­ной передачи инфор­мации.

  Разрешение доступа.Распределение, контрольи управление ограничениями доступа к

  данным вме­няются в обязанностьпункта разрешения доступа (например, "только

  передача" или "только прием" ).

1.5.5Сетевые устройства и средства коммуника­ций.

В качестве средств коммуникации наиболее часто используются витая пара,

коаксиальныйкабель и оптоволоконные линии. При выборе типа кабеля учитывают

сле­дующие показатели:

• стоимость монтажа и обслуживания,

• скорость передачи информации,

• ограничения на величину расстояния передачи информации (без

дополни­тельныхусилителей-повторителей(репитеров)),

• безопасность передачи данных.

Главная проблема заключается в одновременном обеспечении этих показате­лей,

например,наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально воз­можным

расстоянием передачи данных, при котором еще обеспечивается требуемый

уровеньзащиты данных. Легкая наращивае­мость и простота расширения кабельной

системы влияют на ее стоимость.

1.5.6            Витая пара.

Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двух­жильное про­водное

соединениечасто называемое "витой парой" (twisted pair). Она позволяет

пе­редавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с, легко наращивается, однако

явля­етсяпомехонезащищенной. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости

передачи 1 Мбит/с. Преимущест­вами являются низкая цена и бес проблемная

уста­новка.Для повышения помехозащищенности информации часто используют

экраниро­ванную ви­тую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую

оболочку, подобно экранукоаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой

пары и при­ближает ее цену к цене коаксиального кабеля.

1.5.7Широкополосный коаксиальный кабель.

Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко

на­ращива­ется, но цена еговысокая. Скорость передачи информации равна 500

Мбит/с. При пе­редачи информации в базисной полосе частот на рас­стояние более

1,5 км требуется усилитель,или так называемый репитер (повторитель). Поэтому

суммарное расстоя­ние при передаче информации увеличивается до 10 км. Для

вычислительных сетей стопологией шина или дерево коаксиальный кабель должен

иметь на конце согласую­щий резистор (терминатор).

1.5.8Еthernet-кабель.

Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротив­лением

50 Ом. Егоназывают еще толстый Ethernet (thick) или жел­тый кабель (yellow

ca­ble). Он использует 15-контактное стандартное включе­ние. Вследствие

помехоза­щищенностиявляется дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям.

Мак­симально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общее

рас­стояниесети Ethernet - около 3000  м. Ethernet-кабель, благодаря своей

магистральной топологии, ис­пользует в концелишь один нагрузочный резистор.

1.5.9Оптоволоконные линии.

Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также стекловоло­конным

кабелем.Скорость распространения информации по ним достигает нескольких гигабит

в секунду. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех

практическиотсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение

для ЛВС. Применяются там, где возникают электромагнитные поля помех или

требу­етсяпередача информа­ции на очень большие расстояния без использования

повтори­телей. Они обладают противоподслушивающими свойствами, так как техника

ответв­ле­ний воптоволоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники объединя­ются

в JIBC с помощью звездообразного соединения.

Показатели трех типовых сред для передачи приведены в таблице.

      Показатели Среда передачи данных

      Двух жильный кабель - витая пара Коаксиальный ка­бель Оптоволо­кон­ный

      кабель

      Цена Невысокая Относительно высо­кая Высокая

      Наращивание Очень простое Проблематично Простое

      Защита от про­слушивания Незначительная Хорошая Высокая

      Показатели Среда передачи данных

      Двух жильный кабель - витая пара Коаксиальный ка­бель Оптоволо­кон­ный

      кабель

      Проблемы с заземлением Нет Возможны Нет

      Восприимчи­вость к поме­хам Существует Существует Отсутствует

1.5.10 Топологиивычислительной сети.

Термин "топология сети" относится к пути, по которому данные перемещаются  по 

сети.  Существуют  три  основных  вида топологий: "общая шина", "звезда" и

"кольцо".

1.5.11 Топологиятипа звезда.

            Концепция топологии сети в виде звезды пришла  из области больших

ЭВМ, вкоторой головная машина получает и обрабатывает все данные с пе­риферийных

устройств как активный узел обработки данных. Вся информация между

двумяпериферийными рабочими мес­тами проходит через центральный узел

вычислительной сети.

Топология в виде звезды

Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и

гарантируется длякаждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не

возникает.

Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана с

узлом.Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел

географически расположен не в центре топологии.

При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные

кабельныесвязи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель

из центра сети.

Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех

топологийвычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими

станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности)

по отдельнымлиниям, используемым только этими рабочими станциями. Частота

запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая по сравнению с

достигаемой вдругих топологиях.

Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от мощности

центрального файловогосервера. Он может быть узким ме­стом вычислительной сети.

В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей

сети.Центральный узел управления- файловый сервер мотает реализо­вать

оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации.

Вся вычислительная сеть можетуправляться из ее центра.

1.5.12 Кольцеваятопология.

            При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с дру­гой

по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочейстанцией 2, рабочая станция 3 с

рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой.

Коммуникационная связь замыкается в кольцо.

Кольцевая топология

Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной

идорогостоящей, особенно если географически рабочиестанции расположены далеко от

кольца (например, в линию).

Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посы­лает по

определенномуконечному адресу информацию, предварительно получив из кольца

запрос. Пересылка сообщений является очень эффектив­ной, так как большинство

сообщений можноотправлять “в дорогу” по ка­бельной системе одно за другим. Очень

просто можно сделать кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи

информацииувеличи­вается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в

вычисли­тельную сеть.

Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая

станциядолжна активно участвовать в пересылке информа­ции, и в случае выхода из

строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в

кабельныхсоединениях локализуются легко.

Подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, так

как во времяустановки кольцо должно быть разомкнуто. Ограниче­ния на

протяженность вычислительной сети не существует, так как оно, в конечном счете,

определяетсяисключительно расстоянием между двумя рабочими станциями.    

Специальной формой кольцевой топологии является логическая кольцевая сеть.

Физически онамонтируется как соединение звездных топо­логий. Отдельные звезды

включаются с помощью специальных коммутато­ров (англ. Hub -концентратор),

которые по-русскитакже иногда называют “хаб”. В зависимости от числа рабочих

станций и длины кабеля между рабо­чими станциями применяют активные или

пассивныеконцентраторы. Актив­ные концентраторы дополнительно содержат усилитель

для подключения от 4 до 16 рабочих станций. Пассивный концентратор является

исключи­тельноразветвительным устройством (максимум на три рабочие станции).

Управление отдельной рабочей станцией в логической кольцевой сети про­исходит

так же, каки в обычной кольцевой сети. Каждой рабочей станции присваивается

соответствующий ей адрес, по которому передается управ­ление (от старшего

кмладшему и от самого младшего к самому старшему). Разрыв соединения происходит

только для нижерасположенного (ближайшего) узла вычислительной сети, так чтолишь

в редких случаях мо­жет нарушаться работа всей сети.

1.5.13Шинная топология.

При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме

коммуникационногопути, доступного дня всех рабочих станций, к которому они все

должны быть подключены. Все рабочие станции могут не­посредственно вступать в

контакт слюбой рабочей станцией, имеющейся в сети.

                                    Шинная топология

Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычис­лительной сети,

могутбыть подключены к ней или отключены. Функциони­рование вычислительной сети

не зависит от состояния отдельной рабочей станции.

            В стандартной ситуации для шинной сети Ethernet часто используют

тонкий кабель или Cheapernet-кaбeль стройниковым соединителем. Выклю­чение и

особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что вы­зывает нарушение

циркулирующего потока информациии зависание сис­темы.

Новые технологии предлагают пассивные штепсельные коробки, че­рез которые

можноотключать и / или включать рабочие станции во время работы вычислительной

сети.

Благодаря тому, что рабочие станции можно включать без прерыва­ния сетевых

процессов икоммуникационной среды, очень легко прослуши­вать информацию, т.е.

ответвлять информацию из коммуникационной среды.

В ЛВС с прямой (не модулируемой) передачей информации всегда может существовать

только однастанция, передающая информацию. Для предот­вращения коллизий в

большинстве случаев применяется временной метод разделения, согласно которому

для каждойподключенной рабочей станции в определенные моменты времени

предоставляется исключительное право на использование канала передачи данных.

Поэтомутребования к пропуск­ной способности вычислительной сети при повышенной

нагрузке снижа­ются, например, при вводе новых рабочих станций. Рабочие

станциипри­соединяются к шине посредством устройств ТАР (англ. Terminal Access

Point - точка подключения терминала). ТАР представляет собой специальный

типподсоединения к коаксиальному кабелю. Зонд игольчатой формы внедря­ется через

наружную оболочку внешнего проводника и слой диэлектрика к внутреннемупроводнику

и присоединяется к нему.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8