Определение вычислительной сети

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ

Вычислительная (компьютерная) сеть в широком смысле слова – любое количество компьютеров, связанных между собой каналами связи для передачи данных.

Главные функции всех видов компьютерных сетей сводятся к следующим:

1) обеспечение совместного использования аппаратных (отдельному диску, дисководу CD-ROM, принтеру, сканеру, плоттеру) и программных ресурсов сети;

2) обеспечение совместного доступа к ресурсам данных;

3) обеспечение новых форм взаимодействия в коллективе, например, при работе над общим проектом;

4) возможность использовать общие средства связи между различными прикладными системами (коммуникационные услуги, передача данных и видеоданных, речи);

5) организация распределенной обработки данных, при которой значительно упрощаются процессы обеспечения целостности информации, а также резервного копирования.

Основной задачей, решаемой при создании компьютерных сетей, является обеспечение совместимости оборудования по электрическим и механическим характеристикам и обеспечение совместимости информационного обеспечения (программ и данных) по системе кодирования и формату данных. Решение этой задачи относится к области стандартизации. Международная Организация по Стандартам (International Standards Organization, ISO) разработала модель, которая четко определяет различные уровни взаимодействия систем, дает им стандартные имена и указывает, какую работу должен делать каждый уровень. Эта модель называется моделью взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI) или моделью ISO/OSI.

В компьютерной сети существуют 7 уровней взаимодействия между компьютерами, расположенных вертикально друг над другом: физический, логический, сетевой, транспортный, сеансовый, представительский и прикладной. Каждый уровень может взаимодействовать только со своими соседями и выполнять отведённые только ему функции.

Прикладной уровень. Верхний (7-й) уровень модели, обеспечивает взаимодействие сети и пользователя. Уровень разрешает приложениям пользователя доступ к сетевым службам, таким как обработчик запросов к базам данных, доступ к файлам, пересылке электронной почты. Также отвечает за передачу служебной информации, предоставляет приложениям информацию об ошибках и восстанавливает данные после сбоев связи.

HTTP, FTP, Telnet, DNS, SMTP, IMAP – примеры протоколов прикладного уровня.

Уровень представления (6-й уровень).Этот уровень отвечает за преобразование протоколов и кодирование/декодирование данных. Запросы приложений, полученные с уровня приложений, он преобразует в формат для передачи по сети, а полученные из сети данные преобразует в формат, понятный приложениям. На этом уровне может осуществляться сжатие/распаковка или кодирование/декодирование данных, а также перенаправление запросов другому сетевому ресурсу, если они не могут быть обработаны локально.

Сеансовый уровень (5-й уровень). Отвечает за поддержание сеанса связи, позволяя приложениям взаимодействовать между собой длительное время. Уровень управляет созданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений. Синхронизация передачи обеспечивается помещением в поток данных контрольных точек, начиная с которых возобновляется процесс при нарушении взаимодействия.

Транспортный уровень (4-й уровень). Предназначен для доставки данных без ошибок, потерь и дублирования в той последовательности, как они были переданы. При этом неважно, какие данные передаются, откуда и куда, то есть он предоставляет сам механизм передачи. Блоки данных он разделяет на фрагменты, размер которых зависит от протокола, короткие объединяет в один, а длинные разбивает. Протоколы этого уровня предназначены для взаимодействия типа точка-точка.

Основной протокол – TCP,

Сетевой уровень (3-й уровень). Предназначен для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок и заторов в сети. На этом уровне работает такое сетевое устройство, как маршрутизатор.

Протоколы сетевого уровня: IP

Канальный уровень (2-й уровень). Этот уровень предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля за ошибками, которые могут возникнуть. Полученные с физического уровня данные он упаковывает в кадры данных, проверяет на целостность, если нужно исправляет ошибки (формирует повторный запрос поврежденного кадра) и отправляет на сетевой уровень. На этом уровне работают коммутаторы, мосты.

Основные протоколы – Ethernet, FDDI, Token Ring, PPTP, PPP

Физический уровень. Самый нижний уровень модели, предназначен непосредственно для передачи потока данных. Осуществляет передачу электрических или оптических сигналов в кабель и соответственно их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов. Другими словами, осуществляет интерфейс между сетевым носителем и сетевым устройством. На этом уровне работают концентраторы, повторители (ретрансляторы) сигнала и сетевые адаптеры.

К физическому уровню относятся физические, электрические и механические интерфейсы между двумя системами. Физический уровень определяет такие виды среды передачи данных как оптоволокно, витая пара, коаксиальный кабель, спутниковый канал передач данных и т. п.

Взаимодействие уровней. Уровни взаимодействуют сверху вниз и снизу вверх посредством интерфейсов и могут еще взаимодействовать с таким же уровнем другой системы с помощью протоколов. Подробнее можно посмотреть на рисунке.