Здравствуйте, уважаемые читатели блога сайт! Сегодня мы поговорим об общих элементах коммуникации – источнике, назначении и канале связи, а также о том, как сообщения передаются по сети (механизмы сегментации, мультиплексирования и маркировки).

Кроме того мы рассмотрим основные компоненты сети, а именно конечные и промежуточные сетевые устройства, соединения и службы.

Элементы Коммуникации

Во-вторых, сегментация может увеличить надежность . Отдельные фрагменты каждого сообщения не идут по сети от источника к адресату одним и тем же путем. Если один из путей становится перегруженным трафиком или нарушается, отдельные фрагменты сообщения могут по прежнему направляться к получателю посредством альтернативных путей. Если часть сообщения теряется и не доставляется адресату, потребуется переотправить только потерянные фрагменты.

Отрицательной стороной использования сегментации и мультиплексирования является дополнительный уровень сложности, который добавляется к процессу. Представьте, что Вы должны отправить 100-страничное письмо, но каждый конверт может содержать только одну страницу. Процесс адресации, подписывания, отправки, получения и открытия целой сотни конвертов был бы время затратным как для отправителя, так и для получателя.

В сетевых коммуникациях каждый сегмент сообщения должен пройти примерно один и тот же процесс для гарантии того, что оно дойдет до адресата и может быть заново собрано в оригинальное сообщение.

Являются физическими элементами или оборудованием сети. Оборудование обычно представляет из себя видимые компоненты сетевой платформы, например, лэптоп, персональный компьютер (PC), коммутатор , или кабели, используемые для соединения устройств. Хотя, некоторые компоненты сети могут быть и невидимыми. В случае беспроводного соединения, сообщения передаются по воздуху, используя невидимые радио частоты или инфракрасные волны.

Службы и процессы являются коммуникационными программами, называемыми программным обеспечением, которое работает на сетевых устройствах. обеспечивает информацию в ответ на запросы. Службы включают ряд распространенных сетевых приложений, которые люди используют каждый день, наподобие сервисов хостинга электронноый почты или служб веб хостинга. Процессы обеспечивают функциональность, посредством которой направляются и перемещаются сообщения по сети. Процессы менее заметны для нас, но являются решающими для работы сетей.

Конечные Устройства и их Роль в Сети

С которыми люди знакомы в большей степени, называются конечными устройствами . Эти устройства формируют интерфейс между социальной сетью и лежащей в ее основе коммуникационной сетью. Некоторые примеры конечных устройств:

• Компьютеры (рабочие станции, лэптопы, файловые серверы, веб серверы)
• Сетевые принтеры
• VoIP телефоны
• Камеры безопасности
• Мобильные наладонные устройства (такие как беспроводные сканеры штрих кода, КПК, коммуникаторы и т.п.)

В контексте сети конечные устройства называют хостами. Хостовое устройство является либо источником, либо приемником сообщения, передаваемого по сети. Чтобы отличать один хост от другого, каждый хост в сети должен идентифицироваться с помощью адреса. Когда хост инициирует коммуникацию, он использует адрес хоста назначения, чтобы указать, куда сообщение должно быть послано.

В хост может выступать в роли клиента , сервера или того и другого. Программное обеспечение, установленное на хосте, определяет, какую роль он играет в сети.

Серверы являются хостами, на которых установлен софт, позволяющий им предоставлять информацию и службы, наподобие электронной почты или веб страниц, для других хостов сети.

Клиенты – это хосты, имеющие установленное ПО, позволяющее им запрашивать и отображать информацию, полученную с сервера.

Промежуточные Устройства и их Роль в Сети

Помимо конечных устройств, с которыми люди хорошо знакомы, сети также зависят от промежуточных устройств , обеспечивающих связность и работающих “за сценой”, чтобы осуществлять потоки данных по сети. Эти устройства подключают отдельные хосты к сети и могут соединять несколько сетей, формируя объединенную сеть, или сетевой комплекс. Примеры промежуточных сетевых устройств :

• Устройства Сетевого Доступа (Хабы, коммутаторы, и точки беспроводного доступа)
• Устройства Межсетевого Обмена (маршрутизаторы)
• Коммуникационные Серверы и Модемы
• (брандмауэры)

Управление , также является задачей промежуточных устройств. Эти устройства используют адрес хоста назначения, а также информацию о сетевых взаимосвязях, для определения маршрута, который должно пройти сообщение по сети. Процессы, происходящие в промежуточных сетевых устройствах, выполняют эти функции:

• Регенерация и переотправка сигналов данных
• Обслуживание информации о том, какие маршруты существуют в сети и между сетями сетевого комплекса
• Уведомление остальных устройств об ошибках и коммуникационных сбоях
• Направление данных вдоль альтернативных маршрутов, когда имеет место сбой или повреждение
• Классификация и направление сообщений в соответствии с (QoS)
• Разрешение или запрет потока данных на основе сигнала, которое должно произойти перед передачей сообщения, различно для каждого типа соединения. В металлических проводниках данные кодируются в электрические импульсы, которые соответствуют определенным шаблонам. Передачи по оптоволокну основаны на импульсах света внутри инфракрасного диапазона или диапазона видимого света. При беспроводной передаче шаблоны электромагнитных волн обозначают различные двоичные значения.

  Разные типы сетевых соединений имеют различные особенности и преимущества. Не все имеют одни и те же характеристики и подходят для одной и той же цели. Критериями выбора сетевых соединений являются:

  • Расстояние, через которое соединение может успешно передавать сигнал.
  • Среда, в которой соединение должно устанавливаться.
  • Количество данных и скорость, с которой они должны передаваться.
  • Расходы на материалы соединений и их установку

  Спасибо за внимание!.

Архитектура открытых информационных систем . Современная тенденция развития информационных систем, в составе которых или ресурсы которых могут использовать системы управления, состоит по сути в том, что структура системы должна удовлетворять следующим требованиям, обеспечивающим ее живучесть, способность к развитию и совершенствованию:

Система должна обладать открытой архитектурой;

Система должна быть распределённой.

Только с развитием микропроцессорной техники и сетевых технологий стало возможно и экономически оправданно строить системы автоматики, действительно удовлетворяющие этим требованиям. Стало целœесообразным выделять в общей структуре системы отдельные локальные задачи, решение которых поручать локальным контроллерам. Сеть же позволяет контроллерам в качестве аргументов для вычисления управляющего вектора использовать переменные других контроллеров, обеспечивая связанность системы управления в целом. Такая архитектура существенно увеличивает производительность, надежность и масштабируемость систем. Международная организация по стандартизации (ISO) в 1984 ᴦ. сформулировала модель взаимодействия открытых систем (OSI), выделив семь уровней такого взаимодействия.

Эталонная модель взаимодействия открытых систем декларирует не только взаимодействие, но и архитектуру таких систем. Всякая открытая система является иерархически построенной, и внутренняя архитектура системы подобна глобальной архитектуре, в которую входит множество подсистем. Это означает, что программное обеспечение для систем любого уровня создаётся на общих принципах и является достаточно универсальным. Предполагается, что непосредственная связь между физически различными системами или подсистемами осуществляется на физическом уровне. В идеальном случае каждый из уровней должен взаимодействовать непосредственно лишь с двумя прилежащими к нему уровнями.

Уровни модели взаимодействия открытых систем (снизу вверх) означают следующее:

1. Физический уровень (нижний). Отвечает за физическую среду передачи: кабели, разъемы, согласование линий связи, электрическое преобразование сигналов.

2. Канальный уровень. Основная задача - логическое управление линией передачи, управление доступом к сети, обнаружение ошибок передачи и их исправления.

3. Сетевой уровень. Отвечает за адресацию пакетов данных, связывает физические сетевые адреса и логические имена, осуществляет выбор маршрута доставки данных.

4. Транспортный уровень. Здесь осуществляется создание пакетов данных и доставка этих пакетов. При крайне важно сти используются процедуры восстановления потерянных данных.

5. Сеансовый уровень. Сеанс связи означает, что между абонентами сети установлено логическое соединœение, определœены логические имена, контролируются права доступа.

6. Представительский уровень. На этом уровне происходит преобразование рабочей информации в логическую и физическую форму, пригодную для передачи в сети (сжатие, шифрование, преобразование форматов данных и пр.).

7. Прикладной уровень (уровень приложений). Уровень программ пользователя. Верхний уровень, непосредственно взаимодействующий с пользователœем.

Структура уровней такова, что замена аппаратной части сказывается лишь на уровнях 1 и 2, вышестоящие уровни этой замены не должны заметить.

Локальные управляющие вычислительные сети . Для передачи информации в системах автоматики всё шире используются не традиционные каналы связи (многожильные кабели, телœефонные каналы и т.п.), а локальные сети. Существенная разница при этом заключается не столько в виде физической среды передачи информации, сколько в гораздо более сложных и эффективных способах кодирования и сжатия информации. К сожалению, современные решения для построения локальных и глобальных информационных сетей не всœегда оказываются приемлемыми в силу негарантированного времени доставки информации, что малопригодно для систем реального времени, и сложности аппаратных решений, особенно для скоростных сетей.

В системах автоматики часто используют сегменты обычных локальных и глобальных сетей. Большинство локальных сетей имеет выход в глобальную сеть, но характер передаваемой информации, принципы организации обмена, режимы доступа к ресурсам внутри локальной сети, как правило, сильно отличаются от тех, что приняты в глобальной сети. По локальной сети может передаваться самая разная цифровая информация: данные, изображения, телœефонные разговоры, электронные письма и т.д. Задача передачи полноцветных динамических изображений предъявляет самые высокие требования к быстродействию сети. Чаще всœего локальные сети используются для совместного использования таких ресурсов, как дисковое пространство, принтеры и выход в глобальную сеть, но это лишь часть возможностей локальных сетей. К примеру, они позволяют осуществлять обмен информацией между компьютерами разных типов. Абонентами (узлами) сети бывают не только компьютеры, но и другие устройства (принтеры, плоттеры, сканеры). Локальные сети дают возможность организовать систему параллельных вычислений на всœех компьютерах сети, что позволяет многократно ускорить решение сложных математических задач. С их помощью можно также управлять работой сложной технологической системы или исследовательской установки с нескольких компьютеров одновременно.

Упомянем о таких важнейших понятиях теории сетей, как сервер и клиент. Сервером принято называть абонент (узел) сети, который предоставляет свои ресурсы другим абонентам, но сам не использует ресурсы других абонентов. Серверов в сети должна быть несколько, и не обязательно сервер - самый мощный компьютер.
Размещено на реф.рф
Выделœенный сервер - это сервер, занимающийся только сетевыми задачами. Невыделœенный сервер может заниматься помимо обслуживания сети и другими задачами. Клиентом (рабочей станцией) принято называть абонент сети, который только использует сетевые ресурсы, но сам свои ресурсы в сеть не отдает. В принципе, каждый компьютер должна быть одновременно как клиентом, так и сервером. Под сервером и клиентом часто понимают не сами компьютеры, а работающие на них программные приложения.

Топологии локальных сетей . Под топологией (компоновкой, конфигурацией, структурой) компьютерной сети принято понимать физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ их соединœения линиями связи. Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, методы управления обменом, надежность работы, возможности расширения сети. На разных уровнях сетевой архитектуры различают также:

Физическую топологию, схему расположения компьютеров и прокладки кабелœей.

Логическую топологию, структуру логических связей и способов передачи сигналов.

Информационную топологию, пути распространения информации по сети.

Существует три базовых топологии сети:

‣‣‣ шина (bus), при которой всœе компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи и информация от каждого компьютера одновременно передается всœем остальным компьютерам.

‣‣‣ звезда (star), при которой к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует свою отдельную линию связи.

‣‣‣ кольцо (ring), при которой каждый компьютер передает информацию всœегда только одному компьютеру, следующему в цепочке, а получает информацию только от предыдущего в цепочке компьютера, и эта цепочка замкнута в ʼʼкольцоʼʼ.

На практике используют и любые комбинации базовых топологий, но большинство сетей ориентированы именно на эти три.

Топология ʼʼшинаʼʼ (или ʼʼобщая шинаʼʼ) предполагает идентичность сетевого оборудования компьютеров и равноправие всœех абонентов. При таком соединœении линия связи единственная и в шинœе реализуется режим полудуплексного (half duplex) обмена в обоих направлениях, но по очереди. Какой-либо центральный абонент, через которого передается вся информация, отсутствует, что увеличивает ее надежность (при отказе центра перестает функционировать вся система).

Так как разрешение возможных конфликтов в данном случае ложится на сетевое оборудование каждого абонента͵ аппаратура сетевого адаптера получается сложнее, чем при других топологиях. Шинœе не страшны отказы отдельных компьютеров. На концах шины крайне важно предусматривать включение согласующих устройств - терминаторов, для исключения отражений от концов линии. Отказ сетевого оборудования в шинœе трудно локализовать, так как всœе адаптеры включены параллельно. При прохождении по ʼʼшинœеʼʼ информационные сигналы ослабляются, что накладывает ограничения на суммарную длину линий связи. Каждый абонент может получать из сети сигналы разного уровня исходя из расстояния до передающего абонента. Это предъявляет дополнительные требования к приемным узлам сетевого оборудования. Для увеличения длины сети используют сегментирование шины, с соединœением сегментов через специальные восстановители сигналов - репитеры.

Топология ʼʼзвездаʼʼ - это топология с явно выделœенным центром, к которому подключаются всœе остальные абоненты. Обмен информацией идет через центральный компьютер, как правило, самый мощный в сети. Никакие конфликты в сети в принципе невозможны. Выход из строя периферийного компьютера не отражается на функционировании сети, но любой отказ центрального компьютера делает сеть неработоспособной.

В звезде на каждой линии связи находятся только два абонента: центральный и один из периферийных. К каждому периферийному абоненту может подходить как один кабель (передача в обоих направлениях), так и два кабеля (с передачей в одном направлении). Проблема затухания сигналов в линии связи решается проще, каждый приемник получает сигнал одного уровня.

Недостаток топологии ʼʼзвездаʼʼ - ограничение количества абонентов. Обычно центральный абонент может обслуживать не более 8-16 периферийных абонентов. Иногда в звезде предусматривается возможность подключения вместо периферийного абонента еще одного центрального абонента͵ в результате получается топология из нескольких соединœенных между собой звезд.

Большое достоинство звезды состоит в том, что всœе точки подключения собраны в одном месте, что позволяет легко контролировать работу сети, а также ограничивать доступ посторонних лиц к жизненно важным для сети точкам подключения.

Существует топология, называемая пассивной звездой, которая только внешне похожа на звезду. В центре сети с данной топологией помещается не компьютер, а концентратор (hub), выполняющий ту же функцию, что и репитер.
Размещено на реф.рф
Он восстанавливает приходящие сигналы и пересылает их в другие линии связи. Фактически мы имеем дело с шинной топологией, так как информация от каждого компьютера одновременно передается ко всœем остальным компьютерам, а центрального абонента не существует.

Топология ʼʼкольцоʼʼ - это топология, в которой каждый компьютер соединœен линиями связи только с двумя другими: от одного он только получает информацию, а другому только передает. Важная особенность кольца состоит в том, что каждый компьютер ретранслирует (восстанавливает) приходящий к нему сигнал, то есть выступает в роли репитера. Четко выделœенного центра в сети нет, однако часто в кольце выделяется специальный абонент, который управляет обменом или контролирует обмен. Наличие управляющего абонента снижает надежность сети.

Максимальное количество абонентов в кольце должна быть до тысячи и больше. Кольцевая топология обычно является самой устойчивой к перегрузкам, она обеспечивает уверенную работу с самыми большими потоками передаваемой по сети информации. В ней, как правило, нет конфликтов. Так как сигнал в кольце проходит через всœе компьютеры, выход из строя хотя бы одного из них или его сетевого оборудования нарушает работу всœей сети. В этой топологии обычно предусматривают прокладку двух (или более) параллельных линий связи, одна из которых находится в резерве. В то же время крупное преимущество кольца состоит в том, что ретрансляция сигналов каждым абонентом позволяет существенно увеличить размеры всœей сети в целом (порой до нескольких десятков километров).

Иногда топология ʼʼкольцоʼʼ выполняется на базе двух кольцевых линий связи, передающих информацию в противоположных направлениях, что позволяет увеличить скорость передачи информации, а при повреждении одного из кабелœей работать с одним кабелœем.

литература

1. Мирошник И.В. Теория автоматического управления. Линœейные системы: Учебное пособие для вузов. - СПб.: Питер, 2005. - 336 с.

10. Туманов М.П. Технические средства автоматизации и управления: Учебное пособие. – М.: МГИЭМ, 2005, 71 с. URL: http://rs16tl.rapidshare.com/files/21651582/2889232/ Tehnicheskie_sredstva_avtomatizatsii_i_upravleniya.rar

11. Михайлов В.С. Теория управления. – К.: Выща школа, 1988.

12. Зайцев Г.Ф. Теория автоматического управления и регулирования. – К.: Выща школа, 1989.

О замеченных опечатках, ошибках и предложениях по дополнению: [email protected].

Компьютерная сеть (информационно-вычислительная сеть) –это система распределенных на территории средств ввода/вывода, хранения и обработки информации, связанных между собой каналами передачи данных.

Сети могут обеспечить:

удаленный доступ пользователей к ресурсам сети (базам и банкам данных, экспертным системам, высокопроизводительным ЭВМ, высококачественным принтерам и графопостроителям и др.);

создание распределенных банков данных, что снижает стоимость их эксплуатации и уменьшает время доступа пользователя к информации;

предоставление пользователям различных услуг (службы информации, электронной почты, телеконференций и др.).

Обобщенная структура взаимосвязанных сетей показана на рис.28.

Рис.28. Структура взаимосвязанных сетей

Компоненты сети:

ЭВМ – вычислительные средства сети, которые могут быть разных классов и типов и работать под управлением различных операционных систем. Для работы в сети ЭВМ должна быть укомплектована необходимыми техническими средствами (например: сетевым адаптером, модемом для телефонных каналов связи, устройством преобразования сигналов для телеграфных каналов, абонентской радиостанцией для радиоканалов и др.) и программами, поддерживающими работу этих устройств.

ЦУС – центр управления сетью, где работает администратор сети. В ЦУС, как правило, устанавливается ЭВМ, обладающая наивысшей производительностью и большим объемом памяти и оснащенная специальным программным обеспечением.

Администратор сети – это человек или группа лиц, которые выполняют следующие функции:

проверку работоспособности компонентов сети, отключение неисправных, подключение отремонтированных или новых компонентов;

установление конфигурации сети;

определение дисциплины (порядка) обслуживания пользователей;

учет времени работы пользователей и компонентов сети.

Терминалы (Т) – устройства ввода/вывода информации без ее обработки.

Средства коммуникаций (СК) – комплекс технических и программных средств для обеспечения информационного взаимодействия между компонентами сети. В сетях используются каналы связи с различными физическими средствами передачи сигналов: проводными, оптоволоконными и по радио.

Так как в разные годы сети разрабатывали различные организации, ориентируя их на определенные типы ЭВМ, классы задач и сферы применения, то исторически сложилось так, что среди компьютерных сетей нет единообразия. Поэтому взаимодействие между сетями осуществляется в рамках протоколов.

Протокол – это система соглашений, которые определяют все аспекты информационного взаимодействия между компонентами одной сети или разных сетей. Протокол включает правила, процедуры, алгоритмы и требования, касающиеся порядка взаимодействия между компонентами сети. Связь сетей с разными протоколами производится через шлюзы, а с одинаковыми протоколами – через мосты. Шлюзы и мосты осуществляют согласование различных протоколов.

Шлюз (Ш) – комплекс технических и программных средств для организации взаимодействия между неоднородными сетями, т.е. включающими программно-несовместимые ЭВМ.

Мост (М) – комплекс технических и программных средств для организации взаимодействия между однородными сетями, т.е. в которые входят программно-совместимые ЭВМ.

Требования к сетям и их классификация

Чтобы сеть отвечала своему назначению, к ней предъявляются следующие общие требования:

Простота доступа пользователя к сети.

Открытость – возможность включения разнотипных ЭВМ.

Развиваемость – возможность наращивания ресурсов сети и абонентов.

Автономность – работа пользователя на своей ЭВМ не должна ограничиваться тем, что ЭВМ включена в сеть.

Интегральность – возможность обработки и передачи информации различного вида: символьной, графической, речевой.

Защищенность – возможность пресечения несанкционированного доступа к ресурсам сети.

Небольшое время ответа, обеспечивающее эффективную работу пользователя в диалоговом режиме в соответствии с назначением сети.

Непрерывность работы – возможность отключения или подключения ЭВМ к сети без прерывания ее работы (или с небольшим перерывом).

Помехоустойчивость – способность достоверно передавать информацию в условиях промышленных, бытовых и атмосферных помех.

Оперативное получение необходимой справки (помощи) по использованию ресурсов сети.

Высокая надежность функционирования компонентов сети.

Приемлемая стоимость услуг сети.

Часть этих требований содержится в международных и национальных стандартах, другие являются предметами международных соглашений и допущений.

Многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по ряду признаков:

По территориальному размещению:

глобальные (WАN –Widе Аrеа Nеtwоrk) –на территории страны или нескольких стран;

региональные (MАN – Muniсiраl Аrеа Nеtwоrk) – на территории района, области, региона;

локальные (LАN – Lосаl Аrеа Nеtwоrk) – в пределах организации, предприятия, фирмы.

По типу решаемых задач:

специализированные (например: электронная система торгов Белорусской фондовой биржи);

многофункциональные (например: государственная сеть БелПак).

По типу средств коммуникаций:

телефонные и телеграфные каналы связи;

наземные, подземные и подводные кабельные линии связи;

наземные телевизионные, радиорелейные и радиолинии связи;

спутниковые радиолинии связи.

По дисциплине обслуживания пользователей (по способу доступа пользователей к сети):

приоритетные (задаются ЦУП), когда пользователи получают доступ к сети в соответствии с присвоенными им приоритетами (приоритеты пользователей могут быть постоянными или изменяющимися, например, в зависимости от новизны или ценности информации и др.);

неприоритетные, когда все пользователи сети имеют равные права доступа к сети.

Логическая структура сети

С появлением первых сетей была осознана необходимость разработки стандартов, определяющих взаимодействие между компонентами одной сети, а так же разных сетей. В 1978 г. Международная организация по стандартизации (МСЩ) опубликовала первые стандарты для взаимодействия открытых систем. Система является открытой, если она соответствует эталонной модели, разработанной МОС. Функции взаимодействия между компонентами сети делятся на уровни. Эталонная модель взаимодействия открытых систем (ЭМВОС) определяет, что каждая система должна содержать семь уровней взаимодействия (рис. 29).

Рис.29. Структура взаимосвязанных сетей

Процессы взаимодействия должны подчиняться определенным протоколам.

Пользователь, желая воспользоваться услугами сети (например, передать данные другому пользователю, привлечь определенную ЭВМ сети для решения своей задачи, получить информацию из банка данных и др.), должен выполнить необходимые действия, определяемые протоколами общения пользователей с сетью.

Дальнейшее преобразование информации, введенной получателем, осуществляется уже без его участия. Информация от пользователя до ЭВМ обязательно проходит через все семь уровней взаимодействия, преобразуясь в соответствии с протоколами уровней.

7-й (прикладной или пользовательский) уровень. Уровни с 7-го по 3-й реализуются программными средствами ПС. Программы прикладного уровня обеспечивают:

§ проверку полномочий пользователя;

§ подключение пользователя к сети;

§ доступ пользователя к справочнику сети;

§ доступ пользователя к ресурсам и услугам сети.

6-й (представительный) уровень обеспечивает представление и преобразование данных, которые передаются между компонентами сетей. Задача преобразования данных связана с тем, что в сети могут быть ЭВМ различного типа с разными формами представления данных, системами команд и операционными системами. Программы этого уровня представляют в единой форме все виды информации.

5-й (сеансовый) уровень выполняет организацию сеанса связи между пользователями и обеспечивает:

§ начало сеанса связи;

§ взаимодействие пользователей: дуплексное (одновременный диалог), полудуплексное (попеременный диалог), симплексное (монолог) взаимодействие;

§ синхронизацию сеанса, что позволяет повторить часть сеанса с определенного времени;

§ конец сеанса связи.

4-й (транспортный) уровень связывает машинозависимые уровни с верхними – машинно-независимыми. Это граница между средствами формирования данных и средствами передачи данных. На этом уровне формируется пакет данных, который состоит из заголовка с адресом получателя, непосредственно сообщения и концевика (кода, который используется у получателя для установления искажений в сообщении при передачи пакета по линии связи). При получении сообщения от источника на 4, 3 и 2-м уровнях осуществляется обнаружение определенных ошибок в сообщении, появившихся при ее передачи, частичная ликвидация ошибок и формирование специального сообщения на вышележащий уровень о неисправленных ошибках.

3-й (сетевой) уровень определяет маршрут движения сообщения, т.е. те узлы коммутации (в различной литературе: узлы, узловые станции, коммутаторы каналов), через которые должно пройти сообщение от источника до получателя. В Узлах коммутации (УК) реализованы три нижних уровня ЭМВОС.

2-й (канальный) уровень реализуется программными и техническими средствами (ТС). Он обеспечивает установление, поддержание и разъединение соединений между пользователями. Канальный уровень задает метод доступа к сети.

1-й (физический) уровень сопрягает канальный уровень с физической средой передачи данных. Он реализуется техническими средствами. На физическом уровне осуществляется:

§ электромеханическое соединение с физической средой;

§ последовательно-параллельное (или наоборот) преобразование данных.

Построение реальных сетей в соответствии с ЭМВОС позволяет легко сопрягать различных абонентов с сетью и разные сети между собой.

ЛОКАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ

10.1. Международные требования к сетям

Локальные сети делятся на учрежденческие (офисные сети фирм, сети организационного управления и другие сети, отличающиеся по терминологии, но практически одинаковые по своей идеологической сути) и сети управления технологическими процессами на предприятиях.

Локальные сети характерны тем, что расстояния между компонентами сети сравнительно не велики, как правило, не превышают нескольких километров. Локальные сети различаются по роли и значению ПЭВМ в сети, структуре, методам доступа пользователей к сети, способам передачи данных между компонентами сети и др. Каждой из предлагаемых на рынке сетей присущи свои достоинства и недостатки. Выбор сети определяется числом подключаемых пользователей, их приоритетом, необходимой скоростью и дальностью передачи данных, требуемой пропускной способностью, надежностью и стоимостью сети.

В настоящее время Международная организация стандартов разработала более 25 стандартов на локальные сети. Рассмотрим основные требования стандартов к учрежденческим сетям:

§ возможность подключения современных, ранее разработанных и перспективных ПЭВМ и периферийных устройств;

§ скорость передачи данных должна быть не менее 1 Мбит/с;

§ отключение и подключение компонентов сети не должно нарушать общую работу сети более чем на 1 с;

§ средства обнаружения ошибок, имеющиеся в сети, должны выявлять все сообщения, содержащие 4 и более искаженных битов;

§ надежность сети должна обеспечивать не более 20 мин простоя сети в год.

Международные стандарты предъявляют высокое требование к локальным сетям. Поэтому требованиям международных стандартов удовлетворяют лишь ряд сетей, выпускаемых ведущими электронными фирмами мира.

Классификация сетей

Локальные сети, широко используемые в научных, управленческих, организационных и коммерческих технологиях, можно классифицировать по следующим признакам:

1. По роли ПЭВМ в сети:

§ сети с сервером;

§ одноранговые (равноправные) сети;

2. По структуре (топологии) сети:

§ одноузловые («звезда»);

§ кольцевые («кольцо»);

§ магистральные («шина»);

§ комбинированные;

3. По способу доступа пользователей к ресурсам и абонентам сети:

§ сети с подключением пользователя по указанным адресам абонентов по принципу коммутации каналов («звезда»);

§ сети с централизованным (программным) управлением подключения пользователей к сети («кольцо» и «шина»);

§ сети со случайной дисциплиной обслуживания пользователей («шина»).

4. По виду коммуникационной среды передачи информации:

§ сети с использованием существующих учрежденческих телефонных сетей;

§ сети на специально проложенных кабельных линиях связи;

§ комбинированные сети, совмещающие кабельные линии и радиоканалы.

5. По дисциплине обслуживания пользователей (способу доступа пользователей к сети):

§ приоритетные, задающиеся ЦУС, когда пользователи получают доступ к сети в соответствии с присвоенными им приоритетами (постоянными или изменяющимися);

§ неприоритетные, когда все пользователи сети имеют равные права доступа к сети.

6. По размещению данных в компонентах сети:

§ с центральным банком данных;

§ с распределенным банком данных;

§ с комбинированной системой размещения данных.

Роль ПЭВМ в сети

Сети с сервером

Компонентами сети являются рабочие ПЭВМ (рабочие станции) и серверы.

Сервер – это специально выделенная в сети ПЭВМ, в задачу которой входит управление всей сетью или частью сети (например: в комбинированных сетях), прием, хранение, обновление и выдача пользователям информации, управление высококачественными принтерами и графопостроителями. Поэтому к серверу предъявляются более высокие требования по производительности, объему памяти и надежности.

Рабочие станции (клиенты, абоненты) – это менее мощные ПЭВМ, которые могут использовать ресурсы (например, дисковое пространство) сервера.

Достоинства сети:

§ Более эффективное централизованное управление сетью;

§ рабочие станции могут быть достаточно простыми и дешевыми;

§ операционная система, поддерживающая работу сети (например, Windоws 95/98), может устанавливаться только на сервере.

Недостатки:

§ более высокая стоимость установки;

§ сложная настройка системы.

Одноранговые сети

Все ПЭВМ в сети равноправны. Каждый пользователь предоставляет в сеть какие-то ресурсы: жесткий диск, высококачественный принтер, графопостроитель и др.

Достоинства:

§ меньшие затраты на установку сети;

§ возможность использование каждым пользователем ресурсов других ПЭВМ;

§ удобство и простота работы пользователей в сети.

Недостатки:

§ число ПЭВМ в сети не превышает 25-30;

§ операционная система, поддерживающая работу сети (например, Windоws 95/98), устанавливается на каждой ПЭВМ.

Структура сетей

Одноузловые сети

В локальных сетях применяются в основном одноузловые (звездообразные) сети. В качестве средств коммуникаций могут использоваться телефонные линии связи и АТС организаций, предприятий, фирм и др., специально проложенные кабельные линии и каналы передачи сигналов по радио.

Компьютерная сеть состоит из трех основных аппаратных компонент и двух программных, которые должны работать согласованно. Для корректной работы устройств в сети их нужно правильно инсталлировать и установить рабочие параметры.

4.1. Основные компоненты

Основными аппаратными компонентами сети являются следующие:

1. Абонентские системы: компьютеры (рабочие станции или клиенты и серверы); принтеры; сканеры и др.

2. Сетевое оборудование: сетевые адаптеры; концентраторы (хабы); мосты; маршрутизаторы и др.

3. Коммуникационные каналы: кабели; разъемы; устройства передачи и приема данных в беспроводных технологиях.

Основными программными компонентами сети являются следующие:

1. Сетевые операционные системы, где наиболее известные из них это: MS Windows; LANtastic; NetWare; Unix; Linux и т.д.

2. Сетевое программное обеспечение (Сетевые службы): клиент сети; сетевая карта; протокол; служба удаленного доступа.

ЛВС (Локальная вычислительная сеть) – это совокупность компьютеров, каналов связи, сетевых адаптеров, работающих под управлением сетевой операционной системы и сетевого программного обеспечения.

В ЛВС каждый ПК называется рабочей станцией, за исключением одного или нескольких компьютеров, которые предназначены для выполнения функций серверов. Каждая рабочая станция и сервер имеют сетевые карты (адаптеры), которые посредством физических каналов соединяются между собой. В дополнение к локальной операционной системе на каждой рабочей станции активизируется сетевое программное обеспечение, позволяющее станции взаимодействовать с файловым сервером.

Компьютеры, входящие в ЛВС клиент – серверной архитектуры, делятся на два типа: рабочие станции, или клиенты, предназначенные для пользователей, и серверы, которые, как правило, недоступны для обычных пользователей и предназначены для управления ресурсами сети.

Рабочие станции

Рабочая станция (workstation) – это абонентская система, специализированная для решения определенных задач и использующая сетевые ресурсы. К сетевому программному обеспечению рабочей станции относятся следующие службы:

Клиент для сетей;

Служба доступа к файлам и принтерам;

Сетевые протоколы для данного типа сетей;

Сетевая плата;

Контроллер удаленного доступа.

Рабочая станция отличается от обычного автономного персонального компьютера следующим:

Наличием сетевой карты (сетевого адаптера) и канала связи;

На экране во время загрузки ОС появляются дополнительные сообщения, которые информируют о том, что загружается сетевая операционная система;

Перед началом работы необходимо сообщить сетевому программному обеспечению имя пользователя и пароль. Это называется процедурой входа в сеть;

После подключения к ЛВС появляются дополнительные сетевые дисковые накопители;

появляется возможность использования сетевого оборудования, которое может находиться далеко от рабочего места.

Сетевые адаптеры

Для подключения ПК к сети требуется устройство сопряжения, которое называют сетевым адаптером, интерфейсом, модулем, или картой. Оно вставляется в гнездо материнской платы. Карты сетевых адаптеров устанавливаются на каждой рабочей станции и на файловом сервере. Рабочая станция отправляет запрос через сетевой адаптер к файловому серверу и получает ответ через сетевой адаптер, когда файловый сервер готов.

Сетевые адаптеры вместе с сетевым программным обеспечением способны распознавать и обрабатывать ошибки, которые могут возникнуть из-за электрических помех, коллизий или плохой работы оборудования.

Различные типы сетевых адаптеров отличаются не только методами доступа к каналу связи и протоколами, но еще и следующими параметрами:

Скорость передачи;

Объем буфера для пакета;

Тип шины;

Быстродействие шины;

Совместимость с различными микропроцессорами;

Использованием прямого доступа к памяти (DMA);

Адресация портов ввода/вывода и запросов прерывания;

конструкция разъема.

Сетевые операционные системы

Сетевые операционные системы NOS (Network Operating System) – это комплекс программ, обеспечивающих в сети обработку, хранение и передачу данных.

Для организации сети кроме аппаратных средств, необходима также сетевая операционная система. Операционные системы сами по себе не могут поддерживать сеть. Для дополнения какой-нибудь ОС сетевыми средствами необходима процедура инсталляции сети.

NOS необходима для управления потоками сообщений между рабочими станциями и файловым сервером. Она является прикладной платформой, предоставляет разнообразные виды сетевых служб и поддерживает работу прикладных процессов, реализуемых в сетях.
NOS используют архитектуру клиент-сервер или одноранговую архитектуру.

NOS определяет группу протоколов, обеспечивающих основные функции сети. К ним относятся:

Адресация объектов сети;

Функционирование сетевых служб;

Обеспечение безопасности данных;

Управление сетью.

Типовой состав оборудования локальной сети

На рис. 4.1 приведен фрагмент вычислительной сети. Фрагмент вычислительной сети включает основные типы коммуникационного оборудования, применяемого сегодня для образования локальных сетей и соединения их через глобальные связи друг с другом.

Для построения локальных связей между компьютерами используются различные виды кабельных систем, сетевые адаптеры, концентраторы, повторители. Для связей между сегментами локальной вычислительной сети используются концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и шлюзы.

Рис. 4.1. Фрагмент сети

Для подключения локальных сетей к глобальным связям используются:

Специальные выходы (WAN–порты) мостов и маршрутизаторов;

Аппаратура передачи данных по длинным линиям – модемы (при работе по аналоговым линиям);

Устройства подключения к цифровым каналам (TA – терминальные адаптеры сетей ISDN, устройства обслуживания цифровых выделенных каналов типа CSU/DSU и т.п.).

В операционной системе WindowsXP любой способ связи компьютеров между собой (йапрямую, через;кж;шьную сеть, через Интернет) описывается термином сетевое not ,<лючение. Для создания и настройки подключений используется с медиальная папка Сетевые подключения (Пуск > Настройка > Сетевые подключения). Любое подключение можно настроить на выполнение всех необходимых сетевых операций.

Каковы основные категории сетевых подключений?

Все виды сетевых подключений можно i)азделить на исходящие и входящие. В исходящих подключениях компьютер гам инициирует процесс установки связи, во входящих он получает защни: извне и дает свое согласие на то, чтобы установить связь. Исходящие подключения различаются методом связи, который полностью настраивается в рамках конкретного подключения. От любой программы, пользующейся подключением, все внутренние подробности скрыты.

Какие типы сетевых подключений бывают?

Операционная система Windows XP учитывает пять основных типов сетевых подключений.

Подключение удаленного доступа используется для временного подсоединения к другой сети. К этому типу относятся все подключения, использующие модем.

Подключение по локальной сети - это постоянно действующее:tf? подключение. Именно оно используется в рамках локальной %! 1 сети. Некоторые типы подключения к Интернету (ADSL, кабельный модем) тоже относятся к этой категории.

Подключение виртуальной частной сети используется для бе- ,$&. зопасной передачи данных через открытую среду. Все данные шифруются. Чаще всего такое подключение представляет собой разновидность подключения удаленного доступа.

Прямое подключение позволяет установить соединение между двумя компьютерами без использования специальных сетевых аппаратных средств. Недостаток этого метода обычно состоит в ограниченной пропускной способности такого подключения, а также в том, что в такой связи участвуют только два компьютера.

Входящее подключение может относиться к любому из перечнеленных выше типов, кроме подключения по локальной сети. Оно позволяет компьютеру отвечать на запросы извне.

Какое оборудование необходимо для организации сетевогоподключения?

В зависимости от конфигурации системы и типов предполагаемых подключений может понадобиться следующее оборудование.

Сетевой адаптер для подключения к локальной сети;

Модем (и доступ к аналоговой, телефонной линии);

Устройство ADSL или кабельный модем, для подключения которых часто также необходим сетевой адаптер. Дополнительно необходимы различные типы соединительных кабелей. Сетевые подключения и сетевые компоненты

Как создать новое подключение?

Если в компьютере установлен сетевой адаптер, операционная система Windows XP автоматически обнаруживает его и создает подключение по локальной сети. Более того, при каждом включении компьютера операционная система проверяет наличие досту г-а к сети и немедленно подключается к ней. Другие типы сетевых подключений необходимо создавать вручную. Для этого откройте папку Сетевые подключения (Пуск* Настройка > Сетевые подключения) и дайте команду Файл > Новое подключение. Можно также воспользоваться ссылкой Создание нов< < ~о подключения в области задач. При этом запустится Мастер новых подключений, который позволяет задать необходимые параметры подключения.

Как изменить настройку подключения?

Чтобы изменить настройку ранее создан ного подключения, откройте папку Сетевые подключения (Пуск? Настройка > Сетевые подключения). Щелкните на значке нужного подключения пра-юй кнопкой мыши и выберите в открывшемся контекстном меню nyeiK Свойства. Откроется диалоговое окно свойств выбранного подключение. Основные настройки доступны на вкладке Общие.

Какие основные элементы настройки доступны для подключения?

На сетевых компьютерах, работающих под управлением Windows XP, возможна настройка пяти отдельных программных сетевых компонентов. Это собственно сетевой адаптер (поле Подключение через на вкладке Общие диалогового окна свойств подключен им), а также сетевой клиент, сетевая служба, планировщик и сетевой протокол. Они перечислены в списке Отмеченные компоненты используются этим подключением. Чтобы изменить настройку компонента, выберите его F с (иске и щелкните на кнопке Свойства. Если эта кнопка неактивна, зн.ач;ST выбранный компонент не имеет настраиваемых параметров. В разных i \ i дкл ючениях могут использоваться разные сетевые компоненты, например, из-за того, что компьютер одновременно входит в состав нескольких ceitiii.

Что такое протокол?

Сетевой протокол представляет собой набор правил, используемый компьютером при взаимодействии с другим устройством через сеть. Чтобы такое взаимодействие действительно оказалось возможным, разные компьютеры сети должны использовать один и тот же протокол. Таким образом, выбор протокола осуществляется при создании сети.

Какие виды протоколов используются в типичных сетях?

Одноранговая локальная сеть под управлением Windows XP опирается на протокол TCP/IP, который применяется и при подключении к Интернету. В предыдущих версиях Windows в локальной сети применялся протокол NetBEUI (в Windows XP его поддержка прекращена). Локальная сеть под управлением сервера Novell NetWare использует протокол 1PX/SPX. Другие протоколы, скорее всего, вам не понадобятся. При настройке сети не следует устанавливать те протоколы, которые не будут использоваться, так как это увеличивает нагрузку на компьютер и снижает эффективность работы,

Как настроить сетевой протокол?

Изменение настройки сетевого протокола относится только к конкретному подключению. Чтобы выполнить такую настройку, откройте папку Сетевые подключения (ПусО Настройка» Сетевые подключения). Щелкните на значке нужного подключения правой кнопкой мыши и выберите в открывшемся контекстном меню пункт Свойства. Выберите в списке Отмеченные компоненты используются этим подключением настраиваемый протокол и щелкните на кнопке Свойства. Диалоговое окно свойств протокола содержит ряд вкладок, количество и состав которых зависит от используемого протокола и типа подключения.

Что такое сетевой адаптер?

Сетевой адаптер (сетевая плата) - это аппаратное средство, обеспечивающее физическое подключение компьютера к сети. Это либо специальная плата расширения, содержащая гнездо для подключения сетевых кабелей, либо отдельное устройство, подключаемое через порт USB. У современных компьютеров сетевой адаптер нередко интегрируется прямо в материнскую плату. Для использования сетевого адаптера требуется установка соответствующих драйверов.

Как установить сетевой адаптер?

Если сетевой адаптер удовлетворяет стандарту plug-and-play, то установка драйверов производится автоматически. Кроме того, установку сетевого адаптера можно провести так же, как любого другого устройства, то есть с помощью мастера Установка оборудования,

Как настроить сетевой адаптер?

Доступ к средствам настройки сетевой;, адаптера возможен двумя способами. Во-первых, можно использовагь Диспетчер устройств (Пуск > Настройка > Панель управления > Система > Оборудование > Диспетчер устройств). Во-вторых, открыв папку Сетевые подключения (Пуск > Настройка * Сетевые подключения), можно щелкнут;. правой кнопкой мыши на значке подключения, использующего этот адап rep, и выбрать в контекстном меню пункт Свойства. На вкладке Общие щелкните на кнопке Настроить. Специальные возможности настройки сетевого адаптера обычно представлены на вкладке Дополнительно.

Что такое сетевой клиент?

Сетевой клиент - это специальное up траммное обеспечение, обеспечивающее доступ к сети и работу с ней, С< ^евые клиенты предназначены для использования определенного сетевого протокола и должны быть привязаны к нему.

Как выбирается сетевой клиент?

Сетевой клиент, который должен бьп i. установлен, определяется в соответствии с используемым сетевым про соколом. Протокол TCP/IP использует Клиент для сетей Microsoft. Если сеть основана на использовании протокола IPX/SPX, нужен Клиент для сетей NetWare.

Как настроить сетевой клиент?

Для настройки сетевого клиента нядо открыть диалоговое окно свойств соответствующего подключения (Пуск * Настройка * Сетевые подключения * Свойства) и выбрать вкладку Общие, Ь списке используемых сетевых компонентов выберите настраиваемый клиент и щелкните на кнопке Свойства. Возможности изменения настроек к. шента минимальны. Если сетевой клиент вообще не допускает настроек кнопка Свойства будет пригашена.

Что такое сетевая служба?

Сетевая служба представляет собой:етевую подсистему, предназначенную для выполнения конкретной зад;. ти. Например, в одноранговой сети Windows совместный доступ к файлам и принтерам обеспечивается альной службой. В Интернете работа электронной почты, передача файлов и многие другие возможности также обеспечиваются особыми службами. Различным образом организованные локальные сети могут обеспечивать и другие виды служб.

Как настроить сетевую службу?

Для настройки сетевой службы надо открыть диалоговое окно свойств соответствующего подключения (Пуск > Настройка? Сетевые подключения > Свойства) и выбрать вкладку Общие. В списке используемых сетевых компонентов выберите настраиваемую службу и щелкните на кнопке Свойства. Набор настроек, доступных в диалоговом окне свойств службы, зависит от конкретной службы.

Как добавить дополнительный программный сетевой компонент?

Добавлять дополнительные сетевые компоненты без необходимости не следует. Как правило, операционная система Windows вполне успешно справляется ео стоящими перед ней задачами, автоматически добавляя сетевые компоненты, если в них возникает нужда. Но эту операцию можно выполнить и вручную. Откройте диалоговое окно свойств подключения (Пуск * Настройка > Сетевые подключения > Свойства) и выберите вкладку Общие. Щелкните на кнопке Установить. В диалоговом окне Выбор типа сетевого компонента выберите нужный тип (Клиент, Служба или Протокол) и щелкните на кнопке Добавить. Далее можно выбрать нужный компонент из числа предложенных операционной системой или воспользоваться отдельным дистрибутивным носителем (кнопка Установить с диска).

Как удалить сетевой компонент?

Для удаления сетевого компонента откройте диалоговое окно свойств подключения (Пуск > Настройка > Сетевые подключения > Свойства) и выберите вкладку Общие. Выберите в списке компонент, который необходимо удалить, и щелкните на кнопке Удалить. При удалении указанного компонента автоматически удаляются и компоненты, работа которых основывается на нем. Как и в случае установки сетевых компонентов, прибегать к этой операции следует только в крайнем случае - обычно операционная система сама делает все что НУЖНО. Кроме того, имейте в виду, что удаление компонента распространяется на все подключения, в которых он используется. После выдачи команды на удаление операционная система напомнит об этом и попросит подтвердить выданную команду.

Как соединить компьютеры напрямую?

При прямом кабельном соединении должны быть связаны однотипные порты компьютеров (последовательный с последовательным или параллельный с параллельным). Возможна также беспроводное соединение, использующее инфракрасные порты компьютера. При соединении последовательных портов используется так называемый нуль-модемный кабель (обеспечивающий правильное сочетании исходящих и входящих сигналов). Для соединения параллельных порто» также необходим специальный кабель. Прямое соединение через параллельные порты работает заметно быстрее, так как в этом случае даннь.е передаются не побитно, а сразу целыми байтами.

Как настраиваются подключения при прямом соединении компьютеров?

При прямом соединении компьютеров < айн из компьютеров является ведущим, а другой ведомым. Ведущий компьютер инициирует соединение, в то время как ведомый принимает запрос и отвечает на него. Такое соединение обеспечивает ведущему компьютеру доступ к ресурсам ведомого компьютера.

Как настроить компьютер для работы в режиме прямого соединения?

Открыв папку Сетевые подключения, дайте команду Файл V Новое подключение. В окне мастера новых подключений щелкните на кнопке Далее. Затем установите переключатель Установить прямое подключение к другому компьютеру и щелкните на кнопке Далее. Установите переключатель Подключаться напрямую к другому комгыстеру и щелкните на кнопке Далее. На следующем этапе работы мастера нужно установить переключатель Ведущий компьютер или Ведомый KOMI " эютер в зависимости от роли, которую будет играть данная система прг прямом соединении. Щелкните на кнопке Далее. Для ведущего компьют ера на последующих этапах работы Мастера надо указать имя компьютер; i к которому производится подключение, и порт, который будет использс оатъся для связи. Для ведомого компьютера можно указать пользователей которым разрешается подключение.

Как установить прямое соединение между компьютерами?

После того как на ведущем и ведомом компьютерах созданы прямые подключения, можно установить связь между ними. У ведомого компьютера значок прямого подключения имеет подпись Входящие подключения. На ведущем компьютере надо дважды щелкнуть на значке прямого подключения. Откроется диалоговое окно Подключение, в котором надо указать имя пользователя и пароль для подключения к ведомому компьютеру. Операционная система Windows XP дает возможность включить режим сохранения пароля. После щелчка на кнопке Подключение процесс установки соединения продолжается автоматически.

Для чего используется удаленный доступ к сети?

Удаленный доступ к сети позволяет подключить к сети удаленный компьютер через телефонную линию. На период действия соединения удаленный компьютер (как правило, переносной) получает такие же права, как компьютер, постоянно подключенный к данной сети. В настоящее время эта возможность используется, главным образом, для подключения отдельных (домашних) компьютеров к Интернету через локальную сеть поставщика услуг Интернета. Эта возможность также может применяться для подключения сотрудников организации к корпоративной сети, когда они находятся не на рабочем месте.