Основные понятия сетевых технологий

Лекции 8. Компьютерные сети

Сеть ЭВМ- комплекс аппаратного и программного обеспечения, поддерживающий функции обмена информацией между отдельно расположенными (на расстояниях от нескольких метров до тысяч километров) компьютерами.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) - система связи отдельно расположенных ЭВМ на относительно небольшом расстоянии (обычно в пределах помещении и/или этажа здания); обычно объединяет до нескольких десятков (чаще однотипных) компьютеров, физическая линия связи – двухпроводной кабель или коаксиальный кабель.

Корпоративная вычислительная сеть - сеть, работающая по протоколу TCP/IP и не обязательно подключенная к Интернет, но использующая коммуникационные стандарты Интернета и сервисные приложения, обеспечивающие доставку данных пользователям сети; эксплуатируется в пределах (крупной) организации.

Глобальная вычислительная сеть объединяет множество локальных сетей и сотни тысяч - миллионы разнотипных ЭВМ по всему миру, физическая линия связи - оптокабель или космическая радиолиния связи.

ЛВС создаются для того, чтобы дать возможность территориально разобщенным пользователям обмениваться информацией между собой, использовать одинаковые программы, общие информационные и аппаратные ресурсы.

Использование компьютерных сетей имеет множество преимуществ:

снижение затрат за счет коллективного использования разнообразных баз данных и аппаратных средств;

стандартизация приложений – все пользователи работают на одном и том же ПО (программном обеспечении), «говорят на одном языке»;

оперативность получения информации без отрыва от рабочих мест;

эффективное взаимодействие и планирование рабочего времени (проведении дискуссий, оперативных совещаний без отрыва от рабочих мест).

Объединение нескольких локальных сетей на основе протоколов TCP/IP и HTTP в пределах одного или нескольких зданий одной корпорации получило название Интрасети (intranet). Подключение интрасетей к Интернету обеспечивает технологию Интернет/Интранет (internet/intranet), которая даёт пользователю доступ к любым ресурсам Сети. Технология Интернет/Интранет открыла дорогу для развития электронной коммерции, электронного бизнеса и других видов электронной деятельности.

Трафик (traffic ) - поток сообщений в разделяемой среде передачи данных, часто используется для грубой оценки уровня использования передающей среды (тяжелый, средний, легкий трафик).

Узел (host)- подключенное к сети устройство (обычно компьютер), идентифицируемое собственным адресом.

Сервер - специально выделенный высокопро­изводительный компьютер, оснащенный соответ­ствующим программным обеспечением, централи­зованно управляющий работой сети и/ипи предоставляющий другим компьютерам сети свои ресурсы (файлы данных, принтер и т. д.).

Клиентский компьютер (клиент, рабочая стан­ция) - компьютер рядового пользователя сети, по­лучающий доступ к ресурсам сервера (серверов).

Файл-сервер- выделенная ЭВМ, выполняющая функции хранения даных и программ, используемых пользователями на клиентских ЭВМ.

Серверное приложение- выполняющееся ЭВМ приложение, могущее выполнять запросы, генерируемые другим (выполняющемся на данной или удаленной ЭВМ) приложением-клиентом.

Клиентское приложение - приложение, обращающееся (с целью выполнения отдельных функций) к другому приложению-серверу (и обычно инициирующее начало его выполнения и завершение).

Протокол (коммуникационный ) - набор правил и соглашений, согласно которому взаимодействуют два (или более) компьютеров.

Топология (topology) сети - физическая конфигурация машин в сети.

Скорость передачи данных по компьютерной сети измеряется в битах в секунду (bps - bit per second) или бодах (boud).

Временное уплотнение при передаче данных - метод передачи данных по

линии связи, основанный на последовательной (по времени) передаче пакетов (порций) данных, причем каждый пакет снабжен м а ркером (в состав которого входит адрес, идентифицирующий машину-получателя пакета и некоторая дополнительная информация). Временн о е уплотнение является стандартом для систем коллективного пользования, при этом множество пользователей получают высокоскоростной канал, доступный в течение всего времени (но по отношению к каждому из них канал имеет очень низкий показатель использования).

Маршрутизация - процесс определения пути доступа к компьютерам сети.

Пакет (датаграмма) - определенное количество байт, сгруппированное вместе и посылаемое одновременно (практически все сети коммуникаций передают данные небольшими частями - пакетами или датаграммами).

Администратор сети — человек, обладающий всеми полномочиями для управления компьютера­ми, пользователями и ресурсами в сети.

Администрирование сети — решение целого комплекса задач по управлению работой компью­теров, сетевого оборудования и пользователей, за­щите данных, обеспечению доступа к ресурсам, установке и модернизации системного и приклад­ного программного обеспечения.

По типу передачи данных сети делятся на проводные и беспроводные (с предачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне)

По скорости передачи данных сети делят на низко (до 10Мбит/c), средне (до 100Мбит/c и высокоскоростные (свыше 100 Мбит/c).

С точки зрения распределения ролей между компьютерами сети бывают одноранговые и клиент серверные.

В одноранговой сети все компьютеры рав­ноправны. Каждый из них может выступать как в роли сервера, т. е. предоставлять файлы и аппарат­ные ресурсы (накопители, принтеры и пр.) другим компьютерам, так и в роли клиента, пользующегося ресурсами других компьютеров. Например, если на вашем компьютере установлен принтер, то с его по­мощью смогут распечатывать свои документы все остальные пользователи сети, а вы, в свою очередь, сможете работать с Интернетом, подключение к ко­торому осуществляется через соседний компьютер. Число компьютеров в одноранговых сетях обычно не превышает 10, отсюда их другое название — рабо­чая группа. Типичными примерами рабочих групп яв­ляются домашние сети или сети небольших офисов.

Достоинства: низкая стоимость (используются все компьютеры, подключенные к сети, и умеренные цены на программное обеспечение для работы сети); высокая надежность (при выходе из строя одной рабочей станции доступ прекращается лишь к некоторой части информации).

Недостатки: работа сети эффективна только при количестве одновременно работающих станций не более 10; трудности в организации эффективного управления взаимодействием рабочих станций и обеспечении секретности информации; трудности обновления и изменения ПО рабочих станций.

Сеть с выделенным сервером (сети типа «клиент-сервер») — здесь один из компьютеров выполняет функции хранения данных общего пользования, организации взаимодействия между рабочими станциями, выполнения сервисных услуг — сервер сети. На таком компьютере выполняется операционная система, и все разделяемые устройства (жесткие диски, принтеры, модемы и т. п.) подключаются к нему; компьютер выполняет хранение данных, печать заданий, удаленную обработку заданий. Рабочие станции взаимодействуют через сервер, поэтому логическую организацию такой сети можно представить топологией «звезда», где центральное устройство — сервер. Обычно в роли серверов выступают более мощ­ные и надежные компьютеры, чем пользовательские рабочие станции. Серверы часто оснащают специа­лизированным оборудованием, например емкими хранилищами данных (жесткими дисками и так на­зываемыми «рейд-массивами» на их основе), высокоскоростными сетевыми адаптерами и т. д. Такие компьютеры работают постоянно, круглосуточно предоставляя пользователям свои ре­сурсы и обеспечивая доступ к своим службам.

Достоинства: выше скорость обработки данных (определяется быстродействием центрального компьютера, и на сервер устанавливается специальная сетевая операционная система, рассчитанная на обработку и выполнение запросов, поступивших одновременно от нескольких пользователей); обладает надежной системой защиты информации и обеспечения секретности; проще в управлении по сравнению с однораговыми.

Недостатки: такая сеть дороже из-за отдельного компьютера под сервер; менее гибкая по сравнению с однораговой.

Сети с выделенным сервером являются более распространенными.

ЛВС, как система распределенных ресурсов, должна основываться на следующих принципах:

- единой передающей среды;

- единого метода управления;

- единых протоколов;

- гибкой модульной организации;

- информационной и программной совместимости.

Международная организация по стандартизации (ISO), основываясь на опыте многомашинных систем, который был накоплен в разных странах, выдвинула концепцию архитектуры открытых систем - эталонную модель, используемую при разработке международных стандартов.

Модель ISO/OSI. Протоколы передачи данных

Ключевым понятием в стандартизации сетей и всего, что к ним относится, является модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection,OSI), разработанная международной организацией по стандартам (International Standards Organization, ISO). На практике применяется название модель ISO/OSI. Описываемая модель состоит из семи уровней. Каждый уровень отвечает за определенный круг задач, выполняя их с помощью специальных алгоритмов — стандартов. Основная задача — достичь глобальной цели, поэтому уровни модели связаны между собой. Таким образом, выполнив свою часть задачи, каждый уровень передает готовые данные следующему уровню. В результате прохождения такой цепочки данные полностью обрабатываются, и их можно использовать. В зависимости от назначения уровни получили следующие названия: физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, уровень представления данных и прикладной (рис. 9.)

Рис. 9 Взаимосвязи между уровнями модели OSI

Реальное взаимодействие уровней, т. е. переда­ча информации внутри одного компьютера, возможно только по вертикали и только с соседними уровнями (выше- и нижележащими).

Логическое взаимодействие (в соответствии с правилами того или иного протокола) осуществ­ляется по горизонтали — с аналоги чным уровнем другого компьютера на противоположном конце линии связи. Каждый более высокий уровень поль­зуется услугами нижележащего уровня, зная, в ка­ком виде и каким способом (т. е. через какой интер­фейс) нужно передать ему данные.

Задача более низкого уровня — принять данные, добавить свою информацию (например, форматиру­ющую или адресную, которая необходима для пра­вильного взаимодействия с аналогичным уровнем на другом компьютере) и передать данные дальше. Только дойдя до самого нижнего, физического уров­ня сетевой модели, информация попадает в среду пе­редачи и достигает компьютера-получателя. В нем она проходит сквозь все слои в обратном порядке, пока не достигнет того же уровня, с которого была послана компьютером-отправителем.

Физический уровень — самый первый, нижний, уровень. Фактически он представляет собой аппаратную часть сети и описывает способ передачи данных, используя для этого любой имеющийся «под руками» канал — проводной или беспроводной. В зависимости от выбранного канала передачи данных используют соответствующее сетевое оборудование. Параметры передачи данных следует настраивать с учетом особенностей канала: полос пропускания, защиты от помех, уровня сигнала, кодирования, скорости передачи данных в физической среде и т. п.Фактически всю описанную работу выполняет сетевое оборудование: сетевая карта, мост, маршрутизатор и т. д.