Учебное пособие: Информатика и компьютерная техника
С целью стандартизации взаимодействия компонентов компьютерных сетей (принципов и правил) была разработанная модель сетевой архитектуры под названием «эталонная модель взаимодействия открытых систем» (OSI) (рис. 1.5). OSI базируется на модели, которая была предложена Международным институтом стандартов (ISO). В соответствии с этой моделью сеть раскладывается на 7 уровней, каждому из которых отвечает протокол, единица измерения, определенный набор функций. Протокол — это набор правил и соглашений, которые используются во время передачи данных (коммуникаций).
Каждый уровень обеспечивает связь для высшего уровня.
Физический уровень состоит из физических элементов, которые используются непосредственно для передачи информации по сетевым каналам связи. К физическому уровню относятся также методы электрического превращения сигналов, которые зависят от сетевой технологии, которая применяется (Ethernet, Fddi и тому подобное).
Уровень соединения предназначен для передачи данных от физического уровня к сетевому и наоборот. Сетевая карта в компьютере — пример реализации уровня соединения. Она зависит от сетевой технологии.
| Номер уровня | Сетевые уровни | Единицы измерения |
| 7 | Прикладной | Сообщение |
| 6 | Представление | Сообщение |
| 5 | Сеансовый | Сообщение |
| 4 | Транспортный | Сообщение |
| 3 | Сетевой | Пакеты |
| 2 | Соединение | Кадры |
| 1 | Физический | Биты |
Рис. 1.5. Сетевые уровни в модели ISO/OSI
Сетевой уровень определяет путь перемещения данных по сети, позволяя им найти получателя. Сетевой уровень можно рассматривать как службу доставки.
Транспортный уровень пересылает данные между самими компьютерами. После доставки данных сетевым уровнем компьютеру-получателю активизируется транспортный протокол, доставляя данные к прикладному процессу.
Сеансовый уровень используется в качестве интерфейс пользователя и разрешает такие задания, как обработка имен, паролей, прав доступа.
Уровень представления создает интерфейс сети к ресурсам компьютера: принтеров, мониторов, дисков; выполняет превращение форматов файлов.
Прикладной уровень обеспечивает выполнение прикладных задач пользователей: электронной почты; распределенных баз данных; всех программ, которые функционируют в среде Internet.
1.4 Технические средства компьютерных сетей
Сетевые устройства локальных сетей
Подключение компьютеров к сети выполняется с помощью специальных устройств — сетевых контролеров (адаптеров), которые обеспечивают взаимодействие рабочих станций. Соединение сетевых компонентов выполняется с помощью кабелей.
Адаптер принимает данные из шины компьютера и превращает их в последовательный битовый код, что используется во время передачи по кабелю. Адаптер может быть автономным устройством или платой. Каждая плата и каждый компьютер имеет уникальный адрес в сети. (Эти адреса «зашиты» в микросхемы).
Тип кабеля для соединения сетевых компонентов определяет максимальную скорость передачи данных и возможную отдаленность компьютеров один от другого. Для передачи информации в сетях используются: коаксиальный кабель, скрученная пара полупроводников, оптоволоконный кабель.
Коаксиальный кабель разделяется на толстый и тонкий.
Скрученная пара может состоять из совокупности экранированных и не экранированных проводов. Экранированные кабели в зависимости от частоты разделяются на 3, 4, 5 категории (соответственно 15, 20, 10 Мгц). От категории зависит возможное расстояние связи. Экранированные кабели имеют высшую частоту (до 300 Мгц).
Для подключения кабелей «скрученная пара» используется такой же разъем, как и в телефонных линиях.
Оптоволоконный кабель обеспечивает скорость передачи данных в несколько Гбит/с. Он значительно тоньше, чем обычный кабель.
Сетевые устройства глобальных сетей
Во время передачи данных телефонными каналами связи используются модемы. Модем — это устройство, которое превращает цифровые сигналы в аналоговые и наоборот. Модемы бывают с амплитудной, частотной и фазовой модуляциями. Методы передачи — асинхронный, синхронный. Аппаратная реализация модемов возможные внутренняя и внешняя. Внутренние модемы являют собой плату, которая вставляется в системный блок компьютера. Внешние модемы подключаются через COM-порты.
Управление функционированием модемов происходит с помощью специального программного обеспечения. Такие системы как Microsoft Office в своем составе содержат соответствующие программы.
Узлы коммутации — это процессоры, которые выполняют промежуточную обработку пакетов и их последующую маршрутизацию.
Соединение разных сетей между собой происходит с помощью мостов, шлюзов и маршрутизаторов.
Мост — это устройство, что соединяет две сети, которая построена по разным технологиям. Мост выполняет перераспределение информационных потоков между сетями.
Маршрутизатор — это устройство, что маршрутизует данные между сетями как с одинаковой технологией, так и с разной. Он определяет оптимальный маршрут передачи данных.
Шлюз — устройство для соединения локальных и глобальных сетей. Считая, что глобальные и локальные сети имеют разные протоколы передачи данных, шлюзы применяются для превращения данных из одного формата на другой. Шлюзы также могут использоваться для подключения рабочих станций к глобальным сетям.
1.5 Сетевые технологии
Технология Ethernet
Технология Ethernet была разработана группой американских ученых в 1973 году. Сети Ethernet предназначены для соединения рабочих станций в локальную сеть со скоростью передачи до 10 Мбит/с. Для каналов связи используются коаксиальный кабель, скрученная пара и оптоволоконный кабель. Если применяется скрученная пара, сеть конфигурируется как «Звезда», если коаксиальный кабель — как «Шина». Существует несколько систем (10BASE5, 10BASE2,10BASE-T,10BASE-F), которые отличаются: длиной сегмента; количеством рабочих станций, которые можно подключить к сегменту; средством подключения к кабелю.
Для подключения станций к кабелям используются трансивер и адаптер. Трансивер обеспечивает прием и усиление электрических сигналов, которые поступают из кабеля, и передачу их в обратном направлении в коаксиальный кабель и сетевой адаптер. Длина кабеля между адаптером и трансивером может достигать 50 м. Длина сегмента в зависимости от типа системы колеблется в пределах 185—500 м.; количество рабочих станций, которые можно подключить до одного сегмента, — 30—100. Использование специальных повторителей (выполняют повторение и усиление принятого сигнала, который «затухает» во время передачи на большие расстояния) устройств позволяет соединить до пяти сегментов сети. Таким образом, максимальная длина сети Ethernet 10BASE2 составляет 1 км, а сети Ethernet 10BASE5 — 2,5 км.
Система 10BASE-Т для передачи информации использует скрученные пары полупроводников, которые соединяют рабочие станции через концентратор. С помощью коаксиального кабеля можно соединить несколько концентраторов.
Сеть Ethernet 10BASE-F — это сеть с оптоволоконными кабелями из швідкистю передачи данных 10 Мбит/с, звездообразной топологией и максимальной длиной сегмента до 2100 м.
Технология Archnet
Технология Archnet может строиться как «Звезда» и как «Шина». По способу организации передачи данных эта технология относится к сетям с маркерным методом доступа. Это значит, что доступ выполняется с помощью кадра маркера определенного формата, который передается непрерывно. Передача маркера происходит от одной станции к другой в порядке уменьшения их логических адресов. Станция с минимальным адресом передает кадр маркера станции с наибольшим адресом.