Obecné principy budování počítačových sítí a základní definice. Principy konstrukce a klasifikace počítačových sítí
Základem pro vytvoření sítě pro přenos dat je primární síť, která je souborem síťových uzlů, síťových stanic a přenosových linek, tvořících síť typických přenosových kanálů a typických skupinových cest.
Přenosový kanál je soubor technických prostředků a přenosového média, které zajišťuje přenos telekomunikačních signálů buď v určitém frekvenčním pásmu, nebo s určitým
rychlost mezi dvěma stanicemi nebo uzly. Kanál s normalizovanými parametry se nazývá typický kanál.
Skupinová cesta je soubor technických prostředků, které zajišťují přenos telekomunikačních signálů buď ve frekvenčním pásmu, nebo přenosovou rychlostí normalizované skupiny kanálů. Pokud jsou parametry skupinové cesty normalizovány, pak se cesta nazývá typická. Skupinové cesty jsou postaveny na základě přenosových vedení.
Přenosové vedení primární sítě je soubor fyzických okruhů, lineárních cest stejného typu a různých typů přenosových systémů, které mají společné médium šíření, lineární struktury a zařízení pro jejich obsluhu. Přenosová vedení se liší v závislosti na primární síti, ke které patří, a na distribučním médiu. V současnosti radioreléové, troposférické, drátové a satelitní linky přenos.
Síťový uzel (NC) primární sítě je soubor technických prostředků, které zajišťují:
organizace a tranzit typických skupinových cest a typických přenosových kanálů primární sítě;
přepínání uvedených cest a kanálů patřících různým přenosovým linkám;
poskytování požadovaného počtu kanálů a skupinových cest pro vytvoření sekundárních sítí.
Síťové stanice primární sítě zajišťují organizaci standardních kanálů a cest, jejich zajištění pro vytváření sekundárních sítí a vzájemné propojení kanálů a skupinových cest různých sekundárních sítí.
Fragment primární sítě s různými přenosovými linkami je znázorněn na Obr. 1.6.
Primární sítě se dělí na místní, interní, zónové a páteřní.
Část primární sítě, omezená na území města nebo venkova, se nazývá lokální primární síť.
Intrazonální primární síť je součástí primární sítě, ohraničená územím shodným s zónou číslování a zajišťující propojení typických skupinových cest a typických přenosových kanálů různých lokálních primárních sítí této zóny. Oblast číslování se zpravidla shoduje s administrativními hranicemi regionu.
Kombinace intrazonálních primárních a lokálních primárních sítí na území shodném s zónou číslování tvoří zónovou primární síť.
Část primární sítě, která spojuje typické skupinové cesty i typické přenosové kanály intrazonálních primárních sítí po celé zemi, tvoří páteřní primární síť.
Síťové uzly a přenosové linky jsou pojmenovány podle toho, ke které primární síti patří.
Důležitým pojmem souvisejícím s primárními sítěmi je přenosový systém, který je chápán jako souhrn lineární cesty, typických skupinových cest a přenosových kanálů primární sítě. Přenosová soustava zahrnuje stanice přenosové soustavy a distribuční médium.
AGO - zařízení pro vytváření skupin; AU - zhutňovací zařízení; UDC - zařízení pro dlouhodobé spínání; SU - síťový uzel; TCH - typický přenosový kanál
V přenosových systémech s frekvenčně dělenými kanály (FDM) je pro přenos signálů na každém z kanálů přiděleno určité frekvenční pásmo. Přenosové systémy, ve kterých jsou určité časové intervaly přiděleny pro přenos signálu podél každého z kanálů v lineární cestě, se nazývají systémy s kanály s časovým dělením (TDM).
V současné fázi jsou systémy s frekvenčním rozdělením kanálů běžnější v páteřních primárních sítích. Systémy časového dělení jsou implementovány především v lokálních primárních sítích.
Hlavní charakteristiky primárních sítí, bez ohledu na použité přenosové systémy, jsou:
struktura, která určuje relativní polohu síťových uzlů stanic a přenosových vedení bez zohlednění jejich polohy na zemi;
topologie - struktura daná reálná situace na zemi;
výkon určený počtem typických kanálů nebo celkovou šířkou frekvenčního spektra všech komunikačních kanálů v přenosové lince;
schopnost přežití, která určuje odolnost přenosových vedení a uzlů primární sítě vůči poškození.
Odolnost proti poškození je dána technickou spolehlivostí zařízení, odolností vůči přírodním katastrofám a řadou dalších faktorů.
sekundární sítě. Technické komplexy sítí pro přenos dat
Primární sítě slouží jako základ pro vytváření různých druhů sekundárních sítí. Sekundární sítě vytvořené pro různá oddělení se nazývají resortní. V tomto případě jsou na primární síti přiděleny skupiny kanálů, kterými jsou přenášeny všechny typy informací v zájmu systému řízení souvisejícího s jakýmkoli oddělením. Sekundární síť může být například organizována na celostátní primární síti, která zajišťuje řízení určitého odvětví národního hospodářství. Kanály takové sekundární sítě se používají k přenosu všech druhů informací.
Podle druhu přenášené informace rozlišují např. sekundární sítě telegrafní komunikace, přenos dat, automatické dálkové telefonická komunikace.
Rezortní sekundární sítě se v některých případech dělí také podle typu přenášených informací.
Na Obr. zobrazeno 1.7 možná varianta vytváření resortních sekundárních sítí.
Na základě kanálů celostátní sítě Ministerstva spojů SSSR a kanálů tvořených mobilními a stacionárními zařízeními oddělení je vytvářena primární síť pro řídicí systém tohoto oddělení. Tato primární síť slouží jako základ pro vytváření sekundárních sítí podle typů přenášených informací. Datová síť je tedy sekundární sítí primární sítě příslušného oddělení.
Někdy se nazývá soubor sekundárních sítí podle typů přenášených informací informační síť systémy řízení oddělení.
Síť přenosu dat zahrnuje řadu technických celků, z nichž jeden obsahuje soubor prostředků tvořících komunikační kanály primární sítě určené pro vytvoření sítě PD. Vyhrazené kanály primární sítě poskytují pouze potenciální možnost přenosu informací, avšak pro její realizaci v souladu s potřebami automatizovaného řídicího systému je nutné zavést řadu dalších komplexů. Tyto zahrnují:
1. Sada nástrojů, které zajišťují tvorbu PD kanálů na základě kanálů primární sítě. Tento komplex je implementován jako soubor jednotlivých vzorků zařízení pro přenos dat (DTE), z nichž každý zajišťuje vytvoření jednoho TD kanálu a pracuje podle pevného algoritmu. Taková implementace se nazývá hardware.
V některých případech se používá softwarová a hardwarová implementace, ve které je vykonávána část funkce ADF softwarové metody ve specializovaných nebo univerzálních počítačích.
2. Soubor technických prostředků, které zajišťují cílený přenos zpráv mezi účastníky sítě při splnění požadavků automatizovaného řídicího systému na pravděpodobnostně-časové charakteristiky zpoždění. Tento komplex je implementován jako soubor přepínacích stanic a uzlů pro přepínání kanálů a zpráv spolu s jejich softwarem.
3. Komplex prostředků pro sledování stavu technických prostředků a řízení sítě PD, který je souborem organizačních a technické služby, dále hardwarové a softwarové nástroje, které zajišťují fungování sítě PD v měnících se podmínkách.
4. Sada nástrojů rozhraní PD, což je soubor zařízení a algoritmů, které zajišťují elektrickou, logickou, kódovou a algoritmickou koordinaci různých prvků sítě PD, jakož i prvků sítě s technickými prostředky zdrojů a spotřebitelů informací.
Prvky uvedených komplexů jsou rozptýleny v síti a lze je podmíněně kombinovat do problémově orientovaných modulů (obr. 1.8), z nichž každý plní přesně definované úkoly pro přenos dat a interakci s dalšími moduly, počítačovým systémem, databankou a terminály. Bez ohledu na vykonávané funkce se moduly nazývají síťové funkční jednotky (FES).
Komunikační modul výpočetní systém(nebo databanka) se sítí (SNS) interaguje mezi různými počítači a sítí PD. Komunikační modul terminál-síť (TNC) zajišťuje komunikaci mezi různými skupinami terminálů a dalšími prvky sítě. Modul komunikačních funkcí sítě (CFS), což je soubor uzlů
přepínání, zajišťuje doručení informací od odesílatele k příjemci prostřednictvím kanálů primární sítě.
Technické a software FES spolu s jejich vzájemnými propojeními tvoří architekturu modulu, která je určena způsobem přepínání implementovaným v síti. V současné době je řada modifikací způsobů přepínání kanálů a přepínání zpráv (obr. 1.9) považována za nezávislé.
Jakákoli verze přepínání okruhů zahrnuje dvě fáze. V první fázi se vytvoří řetězec sériově propojených komunikačních kanálů mezi účastníky. Druhou fází je přenos informací.
Podle typu kanálů použitých při konstrukci řetězce lze rozlišit přepínání: spojité kanály tvořené systémy s frekvenčním multiplexováním; digitální kanály tvořené systémy časového multiplexu a PD kanály.
Při přepínání zpráv nedochází ke skutečnému spojení účastníků a informací ve formě formalizovaných zpráv
přenášených po trasách sestávajících z po sobě jdoucích cest AP. Pokud je v určité fázi cesta zaneprázdněna nebo ve stavu selhání, pak zpráva čeká na okamžik, kdy se uvolní nebo bude obnovena.
Přepínání zpráv je realizováno buď v čisté formě, nebo jako přepínání paketů. Existují dva režimy přepínání paketů: datagram a virtuální připojení.
V sítích s přepínáním datagramů je zpráva přicházející ze zdroje do prvního přepojovacího uzlu rozdělena do bloků, ke každému z nich jsou přidány potřebné servisní informace pro přenos po síti. Takto získané bloky se nazývají pakety, kódové programy nebo datagramy, mají v síti status nezávislých zpráv a jsou přes ni přenášeny nezávisle na sobě, případně po různých trasách.
V přepojovacím uzlu (CC), ke kterému je příjemce připojen, se pakety jedné zprávy shromažďují v obecném případě libovolně, což vyžaduje řádné spojení před jejich vydáním příjemci. V tomto případě je možné tzv. blokování paměti montáže uzlu, při kterém jsou jeho paměťová zařízení obsazena nevyzvednutými zprávami, a tudíž nemohou být uvolněna a chybějící pakety kvůli tomu nemohou být přijímány.
V sítích s virtuálními připojeními je před odesláním zprávy vytvořena pevná trasa mezi účastníky. Za tímto účelem odesilatel-předplatitel předloží přidruženému spojovacímu uzlu aplikaci k vytvoření spojení. Sousední uzel určuje přenosovou cestu a vydává příkazy všem mezilehlým střediskům. Příkazy obsahují číslo připojení a číslo odchozí cesty pro toto připojení. Současně je na stejném síťovém kanálu organizováno několik spojení s alokací pro přenos v každém směru určitých časových pozic - virtuální kanál, který je fixován buď pevně, nebo metodou statistického zhušťování.
Rámce obsahující pakety zpráv doprovázené číslem spojení jsou nepřetržitě přenášeny mezi sousedními CC. Velikosti balení se mohou lišit. Pokud v určitém okamžiku neexistuje žádný další paket k přenosu přes nějaký virtuální kanál, pak jeho časová pozice může být obsazena paketem jiné zprávy, kde jsou pakety přebytečné. V každém spojovacím uzlu jsou informační pakety rozebrány pro jejich redistribuci přes odchozí virtuální kanály v souladu s čísly těchto kanálů.
Při použití virtuálních spojení přicházejí pakety patřící do stejné zprávy sekvenčně, čímž odpadá problém s jejich uspořádaným sešíváním a nebezpečí zablokování linky.
Řada studií provedených v posledních letech za účelem srovnání způsobů přepínání a provozních zkušeností
Sítě PD nám umožňují formulovat následující nejobecnější doporučení:
1. Z hlediska účinnosti použití kanálů je přepínání zpráv výhodnější než přepojování paketů, které je zase výhodnější před přepojováním okruhů. Výhoda přepínání zpráv oproti přepínání okruhů je větší v případě velkých toků zpráv malého objemu. Na základě toho se v sítích s vysokou intenzitou používá přepínání zpráv a přepojování paketů! teče relativně krátké zprávy. Přepínání okruhů se používá při nízkých intenzitách toků zpráv velkého objemu.
2. Při volbě mezi přepínáním paketů a přepínáním zpráv je třeba vycházet ze skutečnosti, že v sítích s přepojováním paketů lze dosáhnout hodnot zpoždění zpráv, které jsou několikanásobně menší než v sítích s přepínáním zpráv.
3. Přepínání paketů nebo přepojování zpráv by se mělo používat v datových sítích tam, kde je potřeba zajistit multicastové přenosy, prioritní službu zpráv a také s vysokými požadavky na spolehlivost a věrnost doručení. To se vysvětluje přítomností v takových sítích kontroly a ochrany proti chybám ve všech fázích pohybu zpráv sítí. Zároveň je třeba vzít v úvahu, že prioritní služba a přenosy multicast jsou realizovány pouze v datagramovém režimu sítí s paketovými (přepínanými) sítěmi.
Problematika použití obvodově přepínaných PD sítí není v současné době dostatečně prozkoumána, lze však předpokládat, že takový režim bude efektivní pro přenos velmi velkého množství informací s vysokými požadavky na věrnost. V přepínaných sítích primárního okruhu zajistěte vysoká kvalita reprodukce zvuku docela obtížné kvůli Nízká kvalita kompozitní kanály.
Pokud předplatitelé předloží různé požadavky Vzhledem k tomu, že proces přenosu informací a toky jimi přenášených zpráv mají různé intenzity a objemy, může být vhodné sdílet různé způsoby přepínání. V tomto případě je obvykle poskytnut jediný přepojovací uzel s možností, aby si účastníci nezávisle zvolili způsob přepojování.
Přednáška č. 6. Počítačové sítě a internet.
KONTROLNÍ OTÁZKY.
1. Vyjmenujte kroky pro řešení problémů pomocí počítače.
2. Podejte výklad pojmu model?
3. Pojmenujte vlastnosti modelu.
4. Jak jsou modely klasifikovány?
5. Jaký je rozdíl mezi informačními modely a matematickými modely?
6. Jaké typy informačních modelů se při používání rozlišují informační technologie v lingvistice?
7. Co se rozumí pojmem "algoritmus"?
8. Uveďte příklady algoritmů?
9. Jaký je rozdíl mezi provedením algoritmu a jeho vývojem?
10. Upřesněte možné způsoby přiřazení algoritmů.
11. Jaké vlastnosti musí splňovat algoritmus?
12. Poskytněte výklady pojmů "data", "program" a "algoritmický jazyk".
13. Do jakých dvou skupin lze rozdělit úkoly zavádění informačních technologií?
Koncept počítačových sítí je logickým vyústěním evoluce informačních technologií. Počítačová síť je komunikační systém, který uživatelům umožňuje sdílet prostředky počítačů, ale i periferních zařízení (tiskárny, plotry, disky, modemy atd.) připojených k síti. Počítače, které tvoří síť, jsou geograficky rozptýleny a propojeny kanály přenosu dat. Síť lze tedy považovat za systém s hardwarem, softwarem a informační zdroje.
Na územním základě se počítačové sítě dělí na místní, regionální, firemní A globální.
Místní síť je vysokorychlostní síť, která propojuje počítače umístěné ve stejné místnosti nebo budově. Například v univerzitní budově lze několik desítek počítačů instalovaných v různých učebnách spojit do lokální sítě.
Regionální síť je síť, která spojuje počítače ve stejném regionu (město, země, kontinent). Mnoho organizací, které se zajímají o ochranu informací před neoprávněným přístupem (například vojenská oddělení, banky), vytváří své vlastní tzv. podnikové sítě. Firemní síť dokáže sjednotit tisíce a desetitisíce počítačů umístěných v různých zemích a městech. Příkladem je Microsoft Corporation Network - MSN.
Ke vzniku vedla potřeba vytvoření jednotného globálního informačního prostoru globální počítačová síť Internet. V současné době je v desítkách milionů počítačů připojených k internetu uloženo obrovské množství informací (souborů, dokumentů atd.) a stovky milionů lidí využívají informační zdroje této sítě.
Přítomnost globální počítačové sítě poskytuje uživatelům skutečnou příležitost pro rychlý a pohodlný přístup ke všem informacím, které lidstvo nashromáždilo ve své historii. Elektronický počítačová pošta, počítačové telekonference a videokonference, vyhledávání informací v Celosvětová Síť se staly každodenní praxí uživatelů počítačů.
Počítačová síť je komplexní soubor vzájemně propojených a koordinovaných softwarových a hardwarových komponent. Studium sítě jako celku zahrnuje znalost principů jejího fungování. jednotlivé prvky: počítače, komunikační zařízení, operační systémy, síťové aplikace.
Celý komplex softwaru a hardwaru sítě lze popsat vícevrstvým modelem. Srdcem každé sítě je hardwarová vrstva standardizovaných počítačových platforem. V současnosti jsou v sítích široce a úspěšně využívány počítače různých tříd – od osobních počítačů až po superpočítače.
Druhou vrstvou je komunikační zařízení. Komunikačním zařízením může být komplexní, vyhrazený multiprocesor, který je třeba konfigurovat, optimalizovat a spravovat.
Třetí vrstvou, která tvoří softwarovou platformu sítě, jsou operační systémy (OS). Efektivita celé sítě závisí na tom, jaké koncepce správy lokálních a distribuovaných zdrojů jsou základem síťového operačního systému.
Nejvyšší vrstva síťové nástroje jsou různé síťové aplikace, jako jsou síťové databáze, poštovní systémy, nástroje pro archivaci dat, systémy automatizace týmové práce atd.
Důležitou charakteristikou počítačové sítě je její topologie – způsob organizace fyzických spojení mezi počítači. Volba topologie elektrických spojů výrazně ovlivňuje mnoho charakteristik sítě. Například přítomnost redundantních spojů zvyšuje spolehlivost sítě a umožňuje vyrovnat zatížení jednotlivých kanálů. Snadné přidávání nových uzlů, které je vlastní některým topologiím, umožňuje snadnou rozšiřitelnost sítě. Ekonomické úvahy často vedou k volbě topologií, které se vyznačují minimální celkovou délkou komunikačních linek. Zvažte některé z nejběžnějších topologií.
Plně propojená topologie (obr. 11, a) odpovídá síti, ve které je každý síťový počítač připojen ke všem ostatním. Navzdory logické jednoduchosti se tato možnost ukazuje jako těžkopádná a neefektivní. Každý počítač v síti musí mít skutečně velký počet komunikačních portů, které jsou dostatečné pro komunikaci s každým dalším počítačem v síti. Pro každý pár počítačů musí být přidělena samostatná elektrická komunikační linka. Častěji se tento typ topologie používá ve vícestrojových komplexech nebo globálních sítích s malým počtem počítačů.
Všechny ostatní možnosti jsou založeny na topologiích bez sítě, kde komunikace mezi dvěma počítači může vyžadovat přechodný přenos dat přes jiné síťové uzly.
Síťová topologie se získá z plně propojené topologie odstraněním některých možných spojení (obr. 11, b). V síti s topologií mesh jsou přímo spojeny pouze ty počítače, mezi kterými probíhá intenzivní výměna dat, a pro výměnu dat mezi počítači, které nejsou propojeny přímým spojením, se používají tranzitní přenosy přes mezilehlé uzly. Síťová topologie umožňuje připojení velkého počtu počítačů a je typická zpravidla pro rozsáhlé sítě.
Společná sběrnice (obr. 11, c) je velmi běžná (a donedávna nejběžnější) topologie pro místní sítě. V tomto případě jsou počítače připojeny jedním koaxiálním kabelem. Přenášená informace může být distribuována oběma směry. Použití společné sběrnice snižuje náklady na elektroinstalaci, sjednocuje připojení různých modulů, poskytuje možnost téměř okamžitého broadcast přístupu ke všem stanicím v síti. Hlavními výhodami takového schématu jsou tedy nízké náklady a snadná kabeláž kolem areálu. Většina vážný nedostatek běžná sběrnice spočívá v její nízké spolehlivosti: jakákoliv závada na kabelu nebo některém z četných konektorů zcela paralyzuje celou síť. Další nevýhodou sdílené sběrnice je její nízký výkon, protože při tomto způsobu připojení může data do sítě přenášet vždy pouze jeden počítač. Proto propustnost Komunikační kanál je zde vždy rozdělen mezi všechny síťové uzly.
Topologie hvězdy (obr. 11, d). V tomto případě je každý počítač připojen samostatným kabelem ke společnému zařízení zvanému rozbočovač, které je umístěno ve středu sítě. Funkcí hubu je směrovat informace přenášené počítačem do jednoho nebo všech ostatních počítačů v síti. Hlavní výhodou této topologie oproti běžné sběrnici je výrazně větší spolehlivost. Jakékoli poruchy kabelu ovlivňují pouze počítač, ke kterému je tento kabel připojen, a pouze porucha rozbočovače může způsobit výpadek celé sítě. Koncentrátor navíc může plnit roli inteligentního filtru informací přicházejících z uzlů do sítě a v případě potřeby blokovat administrátorem zakázané přenosy.
Mezi nevýhody hvězdicové topologie patří vyšší cena síťová zařízení z důvodu nutnosti zakoupení koncentrátoru. Schopnost zvýšit počet uzlů v síti je navíc omezena počtem hub portů. Někdy má smysl budovat síť pomocí několika hubů, hierarchicky propojených hvězdicovými spoji (obr. 11, e). V současné době je hierarchická hvězda nejběžnějším typem topologie spojení v lokálních i rozlehlých sítích.
V sítích s kruhovou konfigurací (obr. 11, e) jsou data přenášena po kruhu z jednoho počítače do druhého, obvykle jedním směrem. Pokud počítač rozpozná data jako „svá“, zkopíruje je na sebe do vnitřní vyrovnávací paměti. Prsten je velmi výhodná konfigurace pro organizaci zpětná vazba- data se po úplném otočení vrátí do zdrojového uzlu. Tento uzel tedy může řídit proces doručování dat do cíle.
Rýže. 11. Typické topologie sítí
Zatímco malé sítě, mají zpravidla typickou topologii - hvězdu, kruh nebo společnou sběrnici, velké sítě se vyznačují přítomností libovolných spojení mezi počítači. V takových sítích je možné vyčlenit samostatné libovolně spojené fragmenty (podsítě), které mají typickou topologii, proto se nazývají sítě se smíšenou topologií (obr. 3).
ÚVOD.. 5
1. OBECNÉ ZÁSADY STAVEBNÍCH SÍTÍ.. 7
1.1. Funkčnost sítí. 7
1.2. Strukturální organizace počítačové sítě. 10
1.2.1. sítě různých velikostí. 10
1.2.2. Komunikační média. 10
1.2.3. Režimy přenosu dat. jedenáct
1.2.4. Metody přepínání. 12
1.2.5. Virtuální kanály... 13
2. ANALOGOVÉ KANÁLY PŘENOSU DAT.. 14
2.1. Analogová modulace. 14
2.2. Modemy.. 15
2.3. Protokoly podporované modemy. 16
2.4. Přenosové režimy. 17
2.5. Asynchronní, synchronní, izochronní a plesiochronní přenos. 17
3. KANÁLY PRO PŘENOS DIGITÁLNÍCH DAT.. 19
3.1. Frekvenční a časové rozdělení kanálů. 19
3.2. Drátové komunikační linky a jejich vlastnosti. 20
3.2.1. kroucený pár. 20
3.2.2. Koaxiál. 22
3.2.3. Optický kabel. 24
3.3. Bezdrátová média pro přenos dat. 25
3.3.1. Infračervené vlny.. 25
3.3.2. Rádiové vlny, signály s úzkopásmovým spektrem .. 25
3.3.3. Rádiové vlny, širokopásmové signály.. 26
3.3.4. Satelitní připojení. 27
3.3.5. buněčný. 28
4. PŘENOS DAT A KÓDOVÁNÍ INFORMACÍ.. 30
4.1. Informace o množství a entropie. třicet
4.2. Vlastnosti entropie. 31
4.3. Jednotky množství informací. 32
4.4. Kódování informací. 32
4.5. logické kódování. 35
4.6. Samosynchronizační kódy.. 37
5. KONTROLA PŘENOSU INFORMACÍ A KOMPRESE DAT.. 38
5.1. Samoléčebné kódy.. 38
5.2. Systematické kódy.. 39
5.3. Algoritmy komprese dat. 39
5.3.1. Algoritmus RLE. 40
5.3.2. Algoritmus Lempel-Ziv. 40
5.3.3. Shannon-Fano kódování. 41
5.3.4. Huffmanův algoritmus. 41
6. SÍŤOVÝ SOFTWARE.. 43
6.1. Architektura SPO.. 43
6.2. Základní principy propojení otevřených systémů.. 44
7. MODEL INTERAKCE OTEVŘENÝCH SYSTÉMŮ... 45
7.1. Struktura modelu OSI. 45
7.2. Protokoly a rozhraní.. 47
7.3. Vrstvy modelu OSI. 48
7.3.1. Fyzická vrstva. 48
7.3.2. úroveň kanálu. 50
7.3.3. síťová vrstva. 52
7.3.4. transportní vrstva. 54
7.3.5. úroveň relace. 54
7.3.6. Prezentační vrstva. 55
7.3.7. Aplikační vrstva. 55
7.4. Přiřazení vrstev modelu OSI. 55
8. HLAVNÍ CHARAKTERISTIKA MÍSTNÍCH SÍTÍ.. 58
8.1. Síťové topologie. 58
8.1.1. Pneumatika. 58
8.1.2. Strom. 59
8.1.3. Hvězda s pasivním středem.. 59
8.1.4. Hvězda s inteligentním středem.. 60
8.1.5. Prsten. 60
8.1.6. Řetěz. 60
8.1.7. Plně propojená topologie. 61
8.1.8. Libovolná (celulární) topologie. 61
8.2. Přístupové metody a jejich klasifikace. 62
8.2.1. Metoda přístupu ke snímání nosného signálu s detekcí kolize. 63
8.2.2. Metody přístupu značek. 63
9. HLAVNÍ TYPY SÍŤOVÝCH ZAŘÍZENÍ.. 65
9.1. Síťové adaptéry.. 65
9.2. Náboje.. 66
9.3. Mosty.. 68
9.4. Spínače.. 71
9.5. Firewally... 73
10. SÍTĚ TOKEN RING A FDDI. 76
10.1. Technologie Token Ring.. 76
10.1.1. Metoda přístupu značky. 76
10.1.2. Systém přednostního přístupu. 80
10.1.3. Vybavení Token Ring. 81
10.2. Technologie FDDI. 82
11. TECHNOLOGIE ETHERNETU.. 84
11.1. Vznik a podstata technologie Ethernet. 84
11.2. Formáty Ethernetové rámce. 87
11.3. vysokorychlostní technologie lokální sítě. 91
11.3.1. Technologie Fast Ethernet 100Mbps. 91
11.3.2. Technologie Gigabit Ethernet 1000 Mbps. 93
11.3.3. Technologie 100VG-AnyLAN.. 94
12. POŽADAVKY NA SÍŤ... 96
12.1. Výkon. 96
12.2. Spolehlivost a bezpečnost. 99
12.3. Rozšiřitelnost a škálovatelnost. 100
12.4. Průhlednost. 101
12.5. Podpěra, podpora odlišné typy provoz. 102
12.6. ovladatelnost. 103
12.7. Kompatibilita. 104
12.8. Kvalita služeb. 104
REFERENCE... 108
ÚVOD
Poslední dekádu 20. století lze právem nazvat dekádou počítačových sítí. V komerčních firmách a vládních agenturách, vzdělávacích institucích a dokonce i doma je stále vzácnější najít počítače, které nejsou nijak spojeny s ostatními. Jestliže se pro podniky a organizace ukázalo jako nejdůležitější nasazení lokálních sítí, pak domácí uživatele stále více přitahují globální sítě – internet, někdy FIDO.
Před dvěma nebo třemi desetiletími si jen velká organizace mohla dovolit byť jen jeden počítač, protože stál statisíce dolarů, vyžadoval hodně místa a potřeboval kvalifikované, a tedy i vysoce placené pracovníky údržby. Počítače pak zpravidla pracovaly v dávkovém režimu, uživatel (většinou programátor) nikdy nemohl ani vidět počítač vykonávající jeho úkoly. Programy byly nahrávány na speciální formuláře, podle kterých operátoři připravovali děrné štítky a nakonec program v podobě balíčku děrných štítků musel být předán správci systému, který úkol zařadil do fronty a po jeho dokončení poskytl výtisk s výsledky.
Tento režim nelze nazvat pohodlným (ačkoli v tomto režimu je účinnost počítače maximální) a o deset let později se objevily terminály - zařízení, která obsahovala displej a klávesnici. Terminál byl propojen s centrálním počítačem kabelem. První terminály byly málo inteligentní, dokonce se jim říkalo „hloupé“ (hloupé): jediné, co mohli udělat, bylo říct centrálnímu počítači, která klávesa byla stisknuta, a poté, co od něj obdrželi ovládací příkaz, zobrazit znak na displeji. (Nejprve se jako terminály používaly dálnopisné komunikační zařízení - dálnopisy, odtud špatná sestava jejich schopností.) O něco později si uvědomili, že kdyby byl terminál vybaven vlastním jednoduchým procesorem a operační pamětí RAM, pak by centrální počítač sám měl dělat méně neproduktivní práci.
Také se ukázalo jako výhodné, pokud je terminál na stole osoby, která jej používá, i když tento stůl není ve stejné budově jako centrální počítač. Tak se objevily modemy, které poskytovaly terminálům schopnost komunikovat s jejich centrálními počítači přes telefonní sítě.
Doposud informační a finanční agentury (například Reiter a Bloomberg) poskytují přístup ke svým informacím pomocí terminálů. Právě z řešení problémů komunikace mezi terminály a centrálními počítači vyrostlo celé odvětví sítí pro přenos dat.
Je třeba si uvědomit, že na Západě je problém „zděděných“ systémů stále velmi akutní: mnoho velkých organizací při své práci stále používá sálové počítače a terminály a tam se nachází kritické množství jejich dat. Ve stejné době začala masová počítačová automatizace v Rusku na konci 80. let a byla téměř výhradně založena na IBM PC kompatibilním. osobní počítače. Pouze ve vzácných velkých organizacích vedla potřeba rozsáhlého výpočetního výkonu a / nebo zvýšené požadavky na spolehlivost k použití „velkých“ počítačů, jako je IBM AS / 400, různé servery a pracovní stanice od Sunu atd. Počítače třídy IBM System / 360 (počítače ES), na západě tak rozšířené, že Microsoft zařadil komunikační server s takovými počítači (SNA Server) do svého balíku serverových aplikací BackOffice, v Rusku prakticky přestaly existovat.
Obvyklá cesta k sítím pro naše organizace a firmy vypadala takto: existuje několik počítačů kompatibilních s IBM PC. Zadávají se na ně texty, sestavují se tabulky, provádějí se výpočty. Textové soubory, soubory tabulkových procesorů, výkresy, data a výsledky výpočtů je třeba neustále přenášet z počítače do počítače. K tomu se používají diskety. Zatímco objemy dat jsou malé a tato data lze zpracovávat postupně, speciální problémy se nevyskytuje. Brzy se však objeví potřeba například shromažďovat všechna prodejní data do databáze a vytvořit to tak, aby několik prodejců mohlo současně vystavovat faktury a evidovat platby za zboží, aby ostatní mohli tyto nové faktury a záznamy plateb okamžitě vidět. Je nereálné spouštět s disketou po každé vystavené faktuře. A pak se ukáže, že si můžete koupit levné síťové karty pro každý z počítačů, propojit je kabelem, nainstalovat speciální síťový software a problém může být vyřešen. To je cesta „z pohodlí“.
Další cesta k sítím leží „z ekonomiky“. Proč utrácet peníze za několik plnohodnotné počítače pro písaře, pokud si můžete koupit jeden počítač výkonnější, s velkým objemem diskové úložiště, několik aut bez pevné disky a připojte je k síti. Pak budou moci slabší počítače využít místo na disku výkonnějšího počítače. To jsou úspory – náklady na několik pevných disků jsou mnohem vyšší než náklady na požadované síťové vybavení. Konečně cesta "z módy." Když všichni známí, sousedé a konkurenti již nainstalovali místní sítě, pak to pravděpodobně dává smysl. A přestože zatím není naléhavá potřeba, vyplatí se držet frontu technický pokrok. Zpravidla se i v tomto případě ukazuje, že síť pomáhá zjednodušit život a je prospěšná.
OBECNÉ ZÁSADY STAVEBNÍCH SÍTÍ
©2015-2019 web
Všechna práva náleží jejich autorům. Tato stránka si nečiní nárok na autorství, ale poskytuje bezplatné použití.
Datum vytvoření stránky: 2016-02-16
MÍSTNÍ POČÍTAČOVÉ SÍTĚ (LCN)
GLOBÁLNÍ POČÍTAČOVÉ SÍTĚ
ÚVOD
Dnes je na světě více než 130 milionů počítačů a více než 80 % z nich je připojeno v různých informačních a výpočetních sítích od malých lokálních sítí v kancelářích až po globální sítě jako je Internet, FidoNet, FREEnet atd. Celosvětový trend směrem k počítačům v síti je způsoben řadou důležitých důvodů, jako je rychlejší přenos informační zprávy, schopnost rychle si vyměňovat informace mezi uživateli, přijímat a odesílat zprávy (faxy, e-mailové dopisy, elektronické konference atd.) bez opuštění pracoviště, schopnost okamžitě přijímat jakékoli informace odkudkoli na světě, stejně jako výměna informací mezi počítači různých výrobců pracujícími pod různým softwarem.
Tak obrovské potenciály, které počítačová síť nese, a nový potenciál, který informační komplex zažívá, stejně jako výrazné zrychlení výrobního procesu, nám nedávají právo je ignorovat a neaplikovat v praxi.
Často je potřeba vyvinout zásadní řešení problematiky organizace ICT (informačně-počítačové sítě) založené na stávajícím počítačovém parku a softwarovém balíku, který odpovídá moderním vědeckým a technickým požadavkům, s ohledem na rostoucí potřeby a možnost další postupný rozvoj sítě v důsledku vzniku nových technických a softwarových řešení.
PRINCIP STAVBY POČÍTAČOVÝCH SÍTÍ
Počítačová síť je soubor počítačů a různá zařízení, poskytující výměnu informací mezi počítači v síti bez použití jakéhokoli mezilehlého paměťového média.
Celá řada počítačových sítí může být klasifikována podle skupiny funkcí:
1) teritoriální prevalence;
2) odborová příslušnost;
3) rychlost přenosu informací;
4) Typ přenosového média;
Podle územní prevalence mohou být sítě lokální, globální a regionální. Místní - jedná se o sítě, které pokrývají plochu nepřesahující 10 m 2, regionální - nacházející se na území města nebo regionu, globální - na území státu nebo skupiny států, například, celosvětovou internetovou síť.
Podle příslušnosti se rozlišují resortní a státní sítě. Rezortní patří pod jednu organizaci a nacházejí se na jejím území. Státní sítě - sítě používané ve vládních strukturách.
Podle rychlosti přenosu informací se počítačové sítě dělí na nízko-, středně- a vysokorychlostní.
Podle typu přenosového média se dělí na koaxiální, kroucené dvoulinky, optické sítě, s přenosem informací rádiovými kanály, v infračervené oblasti.
Počítače mohou být propojeny kabely, které tvoří jinou topologii sítě (hvězda, sběrnice, kruh atd.).
Je třeba rozlišovat počítačové sítě a terminálové sítě (terminální sítě). Počítačové sítě propojují počítače, z nichž každý může pracovat autonomně. Terminálové sítě se obvykle připojují výkonné počítače(sálové počítače) a v některých případech PC se zařízeními (terminály), která mohou být poměrně složitá, ale mimo síť je jejich práce buď nemožná, nebo zcela nesmyslná. Například síť bankomatů nebo pokladen pro prodej letenek. Jsou postaveny na zcela jiných principech než počítačové sítě, a dokonce i na jiné výpočetní technice.
V klasifikaci sítí existují dva hlavní pojmy: LAN a WAN.
LAN ( místní oblast Network) - místní sítě, které mají uzavřenou infrastrukturu, než se dostanou k poskytovatelům služeb. Termín "LAN" může popisovat jak síť malých kanceláří, tak i velkou tovární síť o rozloze několika stovek hektarů. Zahraniční zdroje dokonce uvádějí blízký odhad – asi šest mil (10 km) v okruhu; použití vysokorychlostních kanálů.
ochabnout ( široký prostor Network) – globální síť pokrývající velké geografické oblasti, včetně místních sítí a dalších telekomunikačních sítí a zařízení. Příkladem WAN je paketově přepínaná síť (Frame Relay), jejímž prostřednictvím spolu mohou různé počítačové sítě „mluvit“.
Termín " firemní síť“ se také v literatuře používá k označení kombinace několika sítí, z nichž každá může být postavena na jiných technických, softwarových a informačních principech.
Výše uvažované typy sítí jsou sítě uzavřeného typu, přístup k nim je povolen pouze omezenému okruhu uživatelů, pro které práce v takové síti přímo souvisí s jejich odborná činnost. globální sítě zaměřené na obsluhu jakéhokoli uživatele.
Na obrázku 1 zvažte způsoby přepínání počítačů a typy sítí.
Obrázek 1 - Způsoby přepínání počítačů a typy sítí .
MÍSTNÍ POČÍTAČOVÉ SÍTĚ (LCN)
Klasifikace LKS
Lokální sítě jsou rozděleny do dvou radikálně odlišných tříd: sítě peer-to-peer (jednoúrovňové nebo peer to peer) a hierarchické (víceúrovňové).
sítě peer-to-peer.
Síť peer-to-peer je síť peer počítačů, z nichž každý má jedinečný název (název počítače) a obvykle heslo pro jeho zadání při spouštění operačního systému. Přihlašovací jméno a heslo přiděluje majitel PC používajícího OS. Sítě peer-to-peer lze organizovat pomocí operačních systémů, jako je LANtastic, Windows'3.11, Novell NetWare Lite. Tyto programy pracují s DOSem i Windows. Sítě peer-to-peer lze organizovat také na základě všech moderních 32bitových operačních systémů - Windows'95 OSR2, verze Windows NT Workstation, OS / 2) a některých dalších.
Hierarchické sítě.
Hierarchické sítě LAN mají jednu nebo více speciální počítače– servery, které ukládají informace sdílené různými uživateli.
Server v hierarchických sítích je trvalé úložiště sdílených zdrojů. Samotný server může být pouze klientem serveru na vyšší úrovni v hierarchii. Proto jsou hierarchické sítě někdy označovány jako sítě vyhrazených serverů. Servery jsou obvykle vysoce výkonné počítače, případně s několika procesory pracujícími paralelně, s vysokokapacitními pevnými disky, s vysokorychlostními síťová karta(100 Mbps nebo více). Počítače, ze kterých se přistupuje k informacím na serveru, se nazývají stanice nebo klienti.
LKS jsou klasifikovány podle jejich účelu:
· Sítě terminálových služeb. Zahrnují počítače a periferní zařízení používané ve výhradním režimu počítačem, ke kterému je připojeno, nebo se jedná o celosíťový zdroj.
· Sítě, na kterých jsou budovány systémy řízení výroby a institucionální činnosti. Sjednocuje je skupina standardů MAP/TOP. MAP popisuje standardy používané v průmyslu. TOP popisuje standardy pro sítě používané v kancelářských sítích.
· Sítě, které spojují automatizaci, navrhují systémy. Pracovní stanice takových sítí jsou obvykle založeny na dostatečně výkonných osobní počítače jako je Sun Microsystems.
· Sítě, na jejichž základě jsou vybudovány distribuované výpočetní systémy.
Podle klasifikačních kritérií se místní počítačové sítě dělí na kruhové, sběrnicové, hvězdicové, stromové;
na základě rychlosti - nízkorychlostní (do 10 Mbps), střední rychlost (do 100 Mbps), vysokorychlostní (nad 100 Mbps);
podle typu přístupové metody - náhodný, proporcionální, hybridní;
podle typu fyzického přenosového média - kroucená dvoulinka, koaxiální nebo optický kabel, infračervený kanál, rozhlasový kanál.
Struktura LKS
Způsob připojení počítačů se nazývá struktura sítě nebo topologie. Ethernetové sítě mohou mít sběrnicové a hvězdicové topologie. V prvním případě jsou všechny počítače propojeny jedním společným kabelem (sběrnicí), v druhém případě je speciální centrální zařízení (hub), ze kterého jdou "paprsky" do každého počítače, tzn. každý počítač je připojen vlastním kabelem.
Struktura přípojnic, obrázek 2(a), je jednodušší a ekonomičtější, protože nevyžaduje další zařízení a spotřebovává méně kabelu. Je ale velmi citlivý na poruchy kabelového systému. Pokud je kabel poškozen alespoň na jednom místě, pak jsou problémy pro celou síť. Místo poruchy je obtížné najít.
V tomto smyslu je "hvězda", obrázek 2(b), stabilnější. Poškozený kabel je problémem pro jeden konkrétní počítač, nemá vliv na provoz sítě jako celku. Není potřeba žádné úsilí při odstraňování problémů.
V síti mající strukturu "kruhového" typu, obr. 2(c), jsou informace přenášeny mezi stanicemi podél kruhu s přeskakováním v každém síťovém řadiči. Příjem se provádí pomocí vyrovnávací paměti vytvořené na základě paměťových zařízení s náhodným přístupem, takže pokud jeden síťový řadič selže, může být narušen provoz celého kruhu.
Výhodou prstencové struktury je snadná implementace zařízení a nevýhodou nízká spolehlivost.
Všechny uvažované struktury jsou hierarchické. Z výše uvedených typů struktur však lze díky použití mostů, speciálních zařízení, která kombinují lokální sítě s různými strukturami, budovat sítě se složitou hierarchickou strukturou.
| a B C) |  |
Obrázek 2 - konstrukční struktura (a) sběrnice, (b) prstenec, (c) hvězda
Fyzické přenosové médium v lokálních sítích
Velmi důležitým bodem je zohlednění faktorů ovlivňujících výběr fyzického přenosového média (kabelového systému). Mezi nimi jsou následující:
1) Požadovaná šířka pásma, přenosová rychlost sítě;
2) Velikost sítě;
3) Požadovaný soubor služeb (data, řeč, multimédia atd.), který je třeba organizovat.
4) Požadavky na úroveň hluku a odolnost proti hluku;
5) Celková cena projektu včetně nákupu zařízení, instalace a následného provozu.
Hlavním přenosovým médiem pro LAN data je nestíněná kroucená dvojlinka, koaxiální kabel, multimódové optické vlákno. Vzhledem k tomu, že náklady na jednovidové a vícevidové vlákno jsou zhruba stejné, jsou jednovidová zakončení výrazně dražší, ačkoli poskytují delší vzdálenosti. Proto se v LCS používá především multimódová optika.
Hlavní technologie LKS: Ethernet, ATM. Technologie FDDI(2 kruhy), dříve používané pro jádrové sítě a mající dobrý výkon pokud jde o vzdálenost, rychlost a odolnost proti chybám, je nyní málo používán, zejména kvůli vysokým nákladům, stejně jako prsten Technologie tokenů Ring, i když oba jsou stále podporovány vysoká úroveň všemi předními dodavateli a v některých případech (například použití FDDI pro celoměstskou páteřní síť, kde je potřeba vysoká odolnost proti chybám a garantované doručování paketů) může být použití těchto technologií stále opodstatněné.
Typy LKS
Ethernet je původně kolizní technologie založená na společné sběrnici, na kterou se počítače připojují a „bojují“ mezi sebou o právo vysílat paket. Hlavním protokolem je CSMA/CD (Carrier Sensitivity Multiple Access with Collision Detection). Faktem je, že pokud začnou vysílat dvě stanice současně, dojde ke kolizní situaci a síť nějakou dobu „čeká“, než se přechodné procesy „uklidní“ a znovu nastane „ticho“. Existuje další přístupová metoda - CSMA / CA (Collision Avoidance) - stejná, ale s výjimkou kolizí. Tato metoda se používá v bezdrátové technologii Radio Ethernet nebo Apple Local Talk – před odesláním jakéhokoli paketu proběhne sítí oznámení, že nyní proběhne přenos a stanice se jej již nepokoušejí iniciovat.
Ethernet může být poloduplexní (Half Duplex) pro všechna přenosová média: zdroj a přijímač „mluví postupně“ (klasická kolizní technologie) a plně duplexní (Full Duplex), kdy dva páry přijímače a vysílače na zařízení mluví současně . Tento mechanismus funguje pouze u kroucené dvoulinky (jeden pár pro vysílání, jeden pár pro příjem) a optických vláken (jeden pár pro vysílání, jeden pár pro příjem).
Ethernet se liší v rychlostech a metodách kódování pro různá fyzická média a také v typu paketů (Ethernet II, 802.3, RAW, 802.2 (LLC), SNAP).
Ethernet se liší rychlostí: 10 Mbps, 100 Mbps, 1000 Mbps (Gigabit). Vzhledem k tomu, že standard Gigabit Ethernet pro kroucenou dvojlinku kategorie 5 byl nedávno ratifikován, lze říci, že vlákno s kroucenou dvojlinkou, single-mode (SMF) nebo multi-mode (MMF) lze použít pro jakoukoli ethernetovou síť. V závislosti na tom existují různé specifikace:
· 10 Mbps Ethernet: 10BaseT, 10BaseFL, (10Base2 a 10Base5 existují pro koaxiální kabel a již se nepoužívají);
· 100Mbps Ethernet: 100BaseTX, 100BaseFX, 100BaseT4, 100BaseT2;
Gigabit Ethernet: 1000BaseLX, 1000BaseSX (optický) a 1000BaseTX (twisted pair)
Existují dvě možnosti implementace Ethernetu koaxiál, nazývaný "tenký" a "tlustý" Ethernet (Ethernet na tenkém 0,2" kabelu a Ethernet na tlustém 0,4" kabelu).
Tenký Ethernet Používá kabel typu RG-58A/V (průměr 0,2 palce). Pro malou síť se používá kabel s odporem 50 ohmů. Koaxiální kabel vede z počítače do počítače. U každého počítače je ponecháno malé množství kabelu pro případ, že jej lze přesunout. Délka segmentu je 185 m, počet počítačů připojených na sběrnici až 30.
Po připojení všech kabelových segmentů s BNC konektory (Bayonel-Neill-Concelnan) do T-konektorů (název je dán tvarem konektoru, podobný písmenu „T“), získáte jediný kabelový segment. Terminátory („zástrčky“) jsou instalovány na obou koncích. Terminátor je konstrukčně BNC konektor (je nasazen i na T-konektor) s pájeným odporem. Hodnota tohoto odporu musí odpovídat hodnotě vlnové impedance kabelu, tzn. Ethernet vyžaduje 50 ohmové zakončení.
Tlustý Ethernet- síť na silném koaxiálním kabelu o průměru 0,4 palce a vlnový odpor 50 ohmů. Maximální délka kabelového segmentu je 500 m.
Samotné položení kabelu je u všech typů koaxiálního kabelu téměř stejné.
Pro připojení počítače k silnému kabelu se používá přídavné zařízení zvané transceiver. Transceiver je připojen přímo k síťovému kabelu. Od něj k počítač jede speciální kabel transceiveru, maximální délka což je 50 m. Na obou koncích jsou 15pinové DIX konektory (Digital, Intel a Xerox). Jeden konektor se připojuje k transceiveru a druhý konektor se připojuje k síťové kartě počítače.
Transceivery eliminují potřebu vést kabel ke každému počítači. Vzdálenost od počítače k síťový kabel určeno délkou kabelu transceiveru.
Vytvoření sítě pomocí transceiveru je velmi pohodlné. Dokáže doslova „protáhnout“ kabel kamkoli. Tento jednoduchý postup zabere málo času a výsledné spojení je velmi spolehlivé.
Kabel se neřeže na kusy, lze jej položit bez starostí o přesné umístění počítačů a poté nainstalovat transceivery na správná místa. Transceivery se montují zpravidla na stěny, což je zajištěno jejich konstrukcí.
v případě potřeby zakryjte lokální síť oblast větší, než dovoluje uvažovaný kabelové systémy, aplikováno přídavná zařízení– opakovače (opakovače). Opakovač má 2portové provedení, tzn. může kombinovat 2 segmenty po 185 m. Segment je připojen k repeateru pomocí T-konektoru. K jednomu konci T-konektoru je připojen segment a na druhém konci je umístěn terminátor.
V síti nemohou být více než čtyři opakovače. To vám umožní získat síť o maximální délce 925 m.
K dispozici jsou 4portové opakovače. K jednomu takovému opakovači lze připojit 4 segmenty najednou.
Délka segmentu pro Ethernet na silném kabelu je 500 m, na jeden segment lze připojit až 100 stanic. S kabely transceiveru o délce až 50 m může silný Ethernet pokrýt mnohem větší oblast v jednom segmentu než tenký. Tyto opakovače mají konektory DIX a lze je připojit pomocí transceiverů buď na konec segmentu nebo kamkoli jinam.
Kombinované opakovače jsou velmi pohodlné; vhodné pro tenké i tlusté kabely. Každý port má dvojici konektorů: DIX a BNC, ale nelze je používat současně. Pokud je potřeba kombinovat segmenty na jiném kabelu, pak se tenký segment připojí na BNC konektor jednoho portu opakovače a silný segment se připojí na DIX konektor druhého portu.
Opakovače jsou velmi užitečné, ale neměli byste je zneužívat, protože zpomalují síť.
Ethernet přes kroucenou dvojlinku.
Kroucený pár jsou dva izolované vodiče stočené dohromady. Ethernet používá 8žilový kabel sestávající ze čtyř kroucený pár. Pro ochranu před vlivy prostředí má kabel vnější izolační povlak.
Hlavním krouceným párovým uzlem je rozbočovač (v překladu se mu říká pohon, rozbočovač nebo jednoduše rozbočovač). Každý počítač k němu musí být připojen pomocí vlastního kabelového segmentu. Délka každého segmentu by neměla přesáhnout 100 m. Na koncích kabelových segmentů jsou instalovány konektory RJ-45. Jeden konektor připojuje kabel k rozbočovači, druhý k síťové desce. Konektory RJ-45 jsou velmi kompaktní, mají plastové tělo a osm miniaturních padů.
Hub je centrální zařízení v kroucené dvoulinkové síti, na které závisí jeho výkon. Měl by být umístěn na snadno dostupném místě, abyste mohli snadno připojit kabel a sledovat indikaci portu.
Náboje jsou vydávány dne jiná částka porty - 8, 12, 16 nebo 24. Podle toho k němu lze připojit stejný počet počítačů.
Hlavním cílem síťových počítačů bylo sdílení zdrojů: uživatelé počítačů připojených k síti nebo aplikací běžících na těchto počítačích mají přístup ke zdrojům počítačů v síti, jako jsou:
periferní zařízení, jako jsou disky, tiskárny, plotry, skenery atd.;
data uložená v paměti RAM nebo na externích úložných zařízeních;
výpočetní výkon.
Síťová rozhraní
Pro připojení zařízení musí být nejprve vybavena externími rozhraními.
Rozhraní - v širokém slova smyslu - formálně definovaná logická a/nebo fyzická hranice mezi vzájemně se ovlivňujícími nezávislými objekty. Rozhraní definuje parametry, procedury a charakteristiky interakce objektů.
Oddělené fyzické a logické rozhraní
Fyzické rozhraní (také nazývané port) je definováno sadou elektrických připojení a charakteristik signálu. Obvykle se jedná o konektor se sadou kontaktů, z nichž každý má specifický účel.
Logické rozhraní (také nazývané protokol) je sada informačních zpráv určitého formátu, které si vyměňují dvě zařízení nebo dva programy, a také sada pravidel, která určují logiku pro výměnu těchto zpráv.
Rýže. 2.2. Sdílení tiskárny v počítačové síti
Rozhraní mezi počítači umožňuje výměnu informací mezi dvěma počítači. Na každé straně je implementován ve dvojicích:
hardwarový modul nazývaný síťový adaptér nebo karta síťového rozhraní;
ovladač síťové karty - speciální program, manažerské práce karta síťového rozhraní.
Rozhraní počítač-periferie (v tomto případě rozhraní počítač-tiskárna) umožňuje počítači řídit provoz periferní zařízení(PU), Toto rozhraní je implementováno:
na straně počítače karta rozhraní a ovladač PU (tiskárny) podobný kartě síťového rozhraní a jejímu ovladači;
ze strany PU - řadičem PU (tiskárny), obvykle hardwarovým zařízením, které z počítače přijímá jak data, například bajty informací, které je třeba vytisknout na papír, tak příkazy, které zpracovává řízením elektromechanických částí periferní zařízení, například vysouváním listu papíru z tiskárny nebo pohybem magnetické hlavy disku.
Problémy s komunikací s více počítači
Topologie fyzických vazeb
Při zasíťování více (více než dvou) počítačů je nutné rozhodnout, jak je k sobě propojit, v opačném případě zvolit konfiguraci fyzických připojení, případně topologii.
Topologií sítě se rozumí konfigurace grafu, jehož vrcholy odpovídají koncovým uzlům sítě (například počítačům) a komunikačnímu zařízení (například směrovačům) a hrany odpovídají fyzickým nebo informačním vazbám mezi vrcholy.
Můžete připojit každý počítač ke každému, nebo je můžete zapojit do série, za předpokladu, že budou komunikovat a předávat si zprávy „v tranzitu“. Jako tranzitní uzel může fungovat jak univerzální počítač, tak specializované zařízení.
Vlastnosti sítě výrazně závisí na volbě topologie linky:
přítomnost několika cest mezi uzly zvyšuje spolehlivost sítě a umožňuje rozložení zátěže mezi jednotlivé kanály.
snadné přidávání nových uzlů, které je vlastní některým topologiím, umožňuje snadnou rozšiřitelnost sítě.
ekonomické úvahy často vedou k volbě topologií, které se vyznačují minimální celkovou délkou komunikačních linek.
Mezi mnoha možnými konfiguracemi se rozlišují plně připojené a ne zcela připojené.
Plně propojená topologie odpovídá síti, ve které je každý počítač přímo připojen ke všem ostatním. Tato možnost se ukazuje jako těžkopádná a neefektivní. V tomto případě musí mít každý počítač v síti velký počet komunikačních portů. Plně propojené topologie v velké sítě zřídka aplikován. Častěji se tento typ topologie používá ve vícepočítačových komplexech nebo v sítích, které sdružují malý počet počítačů.
Rýže. 2.10. Typické síťové topologie
Všechny ostatní možnosti jsou založeny na topologiích bez sítě, kde výměna dat mezi dvěma počítači může vyžadovat přenos dat přes jiné síťové uzly.
Prstencová topologie. Data jsou přenášena po kruhu z jednoho počítače do druhého. Hlavní výhodou prstenu je, že ze své podstaty poskytuje redundantní odkazy. Data v kruhu se po úplném otočení vrátí do zdrojového uzlu. Zdroj tedy může řídit doručení dat do cíle. Tato vlastnost se používá k testování síťového připojení a nalezení uzlu, který nepracuje správně. Zároveň je v sítích s kruhovou topologií nutné přijmout speciální opatření, aby v případě poruchy nebo vypnutí počítače nedošlo k přerušení komunikačního kanálu mezi zbývajícími uzly kruhu.
Hvězdicová topologie nastane, když je každý počítač připojen přímo ke společnému centrálnímu zařízení zvanému rozbočovač. Funkcí hubu je směrovat informace přenášené počítačem do jednoho nebo všech ostatních počítačů v síti. Hub může být buď počítač pro všeobecné použití, nebo specializované zařízení. Nevýhody hvězdicové topologie: vyšší cena síťového zařízení z důvodu nutnosti nákupu specializovaného centrálního zařízení; schopnost zvýšit počet uzlů v síti je omezena počtem hub portů.
Někdy má smysl vybudovat síť pomocí několika rozbočovačů propojených hierarchicky hvězdicovými spoji. Výsledná struktura se nazývá hierarchická hvězda nebo strom. Strom je v současné době nejběžnější komunikační topologií, a to jak v lokálních, tak v rozlehlých sítích.
Zvláštním speciálním případem hvězdy je běžný autobus. Zde pasivní kabel působí jako centrální prvek (mnoho sítí využívajících bezdrátová komunikace- roli společné sběrnice zde hraje společné rádiové prostředí). Přenášené informace jsou distribuovány po kabelu a jsou dostupné současně všem počítačům připojeným k tomuto kabelu. Výhody: nízká cena a snadné připojování nových uzlů do sítě a nevýhody - nízká spolehlivost (jakákoli závada kabelu zcela paralyzuje celou síť) a nízký výkon (po síti může v jeden okamžik přenášet data pouze jeden počítač, takže šířka pásma je omezená). rozděleny mezi všechny uzly sítě).
Rýže. 2.11. Smíšená topologie
Malé sítě mají typickou topologii - hvězda, kruh nebo společná sběrnice, velké sítě se vyznačují přítomností libovolných spojení mezi počítači. V takových sítích je možné vyčlenit samostatné libovolně spojené fragmenty (podsítě), které mají typickou topologii, proto se nazývají sítě se smíšenou topologií.
Adresování hostitele
Jedním z problémů, se kterými je nutné počítat při propojování tří a více počítačů, je problém adresování, a to adresování jejich síťových rozhraní. Jeden počítač může mít více síťových rozhraní. Například pro vytvoření plně propojené struktury N počítačů je nutné, aby každý z nich měl N - 1 rozhraní.
Podle počtu adresovatelných rozhraní lze adresy klasifikovat takto:
k identifikaci jednotlivých rozhraní se používá jedinečná adresa (unicast);
multicastová adresa identifikuje několik rozhraní najednou, takže data označená multicastovou adresou jsou doručena každému z uzlů ve skupině;
data zasílaná na broadcast adresu (broadcast) musí být doručena všem síťovým uzlům;
adresa anycast definovaná v nová verze Protokol IPv6, stejně jako multicastová adresa, určuje skupinu adres, data zasílaná na tuto adresu však musí být doručena nikoli na všechny adresy této skupiny, ale na kteroukoli z nich.
Adresy mohou být číselné (například 129.26.255.255 nebo 81. Los Angeles. ff. ff) a symbolické (site.domen.ru).
Symbolické adresy (jména) jsou vhodné pro lidské vnímání, a proto obvykle nesou sémantickou zátěž.
Množina všech adres, které jsou platné v rámci nějakého adresovacího schématu, se nazývá adresní prostor.
Adresový prostor může mít plochou (lineární) organizaci nebo hierarchickou organizaci.
Při ploché organizaci není mnoho adres nijak strukturováno. Příkladem ploché číselné adresy je MAC adresa, která je navržena tak, aby jednoznačně identifikovala síťová rozhraní v lokálních sítích. Takovou adresu obvykle používá pouze hardware a zapisuje se jako binární nebo hexadecimální číslo, například 0081005e24a8. MAC adresy jsou zabudovány do hardwaru výrobcem, proto se jim také říká hardwarové adresy.
S hierarchickou organizací je adresní prostor strukturován ve formě vnořených podskupin, které postupně zužují adresovatelnou oblast a případně definují samostatné síťové rozhraní.
Typickými představiteli hierarchických číselných adres jsou síťové IP a IPX adresy. Podporují dvouúrovňovou hierarchii, adresa je rozdělena na horní část - číslo sítě a spodní - číslo uzlu. Toto rozdělení umožňuje posílat zprávy mezi sítěmi pouze na základě čísla sítě a číslo uzlu je vyžadováno poté, co byla zpráva doručena požadovanou síť. V praxi se obvykle používá několik schémat adresování najednou, takže síťové rozhraní počítače může mít současně několik jmen adres. Každá adresa se používá v situaci, kdy je odpovídající typ adresování nejvhodnější. A pro převod adres z jedné formy do druhé se používají speciální pomocné protokoly, které se nazývají protokoly pro rozlišení adres.
Přepínání
Nechť jsou počítače fyzicky propojeny podle nějaké topologie. Pak se musíte rozhodnout, jak přenášet data mezi koncovými uzly?
Spojení koncových uzlů prostřednictvím sítě tranzitních uzlů se nazývá přepínání. Posloupnost uzlů ležících na cestě od odesílatele k příjemci tvoří cestu.
Například v síti znázorněné na obr. 2.14 jsou uzly 2 a 4, které spolu nejsou přímo spojeny, nuceny přenášet data přes tranzitní uzly, kterými mohou být např. uzly 1 a 5. Uzel 1 musí přenášet data mezi svými rozhraními A a B a uzel 5 - mezi rozhraními F a B. V tomto případě je trasa sekvence: 2-1-5-4, kde 2 je vysílací uzel, 1 a 5 jsou tranzitní uzly, 4 je cílový uzel.
Rýže. 2-14. Přepínání účastníků prostřednictvím sítě tranzitních uzlů
Generalizovaný problém se spínáním
Obecně lze problém přepínání reprezentovat jako následující vzájemně související konkrétní problémy.
Definice informační toky pro které chcete směrovat.
Směrování toku.
Flow forwarding, tedy rozpoznávání toků a jejich lokální přepínání v každém tranzitním uzlu.
Multiplexování a demultiplexování toků.
Směrování
Úloha směrování zase zahrnuje dva dílčí úkoly:
definice trasy;
upozornění sítě na zvolenou trasu.
Definujte trasu znamená zvolit posloupnost tranzitních uzlů a jejich rozhraní, přes která musí být data přenášena, aby byla doručena adresátovi. Určení trasy je obtížný úkol, zvláště když je konfigurace sítě taková, že mezi dvojicí spolupracujících síťových rozhraní existuje více cest. Nejčastěji se výběr zastaví na jedné optimální trase podle nějakého kritéria. Kritériem optimality může být například nominální propustnost a zatížení komunikačních kanálů; zpoždění způsobené kanály; počet intervalů tranzitních uzlů; spolehlivost kanálů a tranzitních uzlů.
Trasu může určit empiricky („ručně“) správce sítě, ale tento přístup k určování tras není příliš vhodný pro velkou síť se složitou topologií. V tomto případě se používají automatické metody pro určování tras. K tomu jsou koncové uzly a další síťová zařízení vybaveny speciálním softwarem, který organizuje vzájemnou výměnu servisních zpráv a umožňuje každému uzlu vytvořit si vlastní „pohled“ na síť. Poté se na základě shromážděných dat určí racionální cesty softwarovými metodami.
Při výběru trasy se často omezuje pouze na informace o topologii sítě. Tento přístup je znázorněn na Obr. 2.15. K přenosu provozu mezi koncovými uzly A a C, existují dvě alternativní cesty: A-1-2-3-C A A-1-3-C. Pokud vezmeme v úvahu pouze topologii, pak je volba nasnadě – trasa A-1-3-C, která má méně tranzitních uzlů.
Rýže. 2.15. Výběr trasy
Propagace dat
Nechte si tedy definovat cesty, pořizují se o nich záznamy do tabulek všech tranzitních uzlů, vše je připraveno pro přenos dat mezi účastníky (přepínání účastníků).
Odesílatel musí nejprve odeslat data na své rozhraní, ze kterého nalezená trasa začíná, a všechny tranzitní uzly musí data z jednoho svého rozhraní vhodně „přenést“ do druhého, jinými slovy provést přepínánírozhraní. Zavolá se zařízení, jehož funkcí je přepínání přepínač. Na Obr. 2.16 ukazuje přepínač, který přepíná informační toky mezi svými čtyřmi rozhraními.
Rýže. 2.16. Přepínač
Přepínač může být buď specializovaným zařízením nebo počítač pro všeobecné použití s vestavěným softwarovým přepínacím mechanismem, v tomto případě se přepínač nazývá software.
Multiplexování a demultiplexování
Aby bylo možné určit, na které rozhraní mají být příchozí data odeslána, musí přepínač zjistit, ke kterému proudu patří. Tento problém je nutné vyřešit bez ohledu na to, zda na vstup přepínače vstupuje pouze jeden „čistý“ nebo „smíšený“ proud.
Demultiplexování je rozdělení celkového agregovaného toku do několika toků, které jej tvoří.
Multiplexování - vytvoření společného agregovaného toku z několika samostatných toků, který je přenášen přes jeden fyzický komunikační kanál,
Jinými slovy, multiplexování je způsob rozdělení jednoho dostupného fyzického kanálu mezi několik simultánních komunikačních relací mezi předplatiteli sítě.
Obr.2.18 . Operace multiplexování a demultiplexování toků při přepojování
Jedním z hlavních způsobů multiplexování streamů je časové děleníani. S touto metodou každé vlákno čas od času (s pevnou nebo náhodnou periodou) obdrží fyzický kanál, který má k dispozici, a přenáší přes něj svá data. Také běžné frekvenční separace kanál, když každý tok přenáší data ve frekvenčním rozsahu, který je mu přidělen.
Rýže. 2.19. Multiplexer a demultiplexor
Typy spínání
Mezi mnoha možnými přístupy k řešení problému přepojování účastníků v sítích jsou dva základní, které zahrnují přepojování okruhů a přepojování paketů.