1. Сети – основные понятия.
Компьютерная сеть – это совокупность компьютеров и различных устройств, обеспечивающих информационный обмен между компьютерами в сети без использования каких-либо промежуточных носителей информации.
Компьютерная сеть – это совокупность компьютеров и различных устройств, обеспечивающих информационный обмен между компьютерами в сети без использования каких-либо промежуточных носителей информации.
Общая классификация
Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по группе признаков:
1. Территориальная распространенность;
2. Ведомственная принадлежность;
3. Скорость передачи информации;
4. Тип среды передачи;
По территориальной распространенности сети могут быть локальными, глобальными, и региональными. Локальные – это сети, перекрывающие территорию в пределах нескольких километров, региональные – расположенные на территории города или области, глобальные на территории государства или группы государств, например, всемирная сеть Internet.
По принадлежности различают ведомственные и государственные сети. Ведомственные принадлежат одной организации и располагаются на ее территории. Государственные сети – сети, используемые в государственных структурах.
Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по группе признаков:
1. Территориальная распространенность;
2. Ведомственная принадлежность;
3. Скорость передачи информации;
4. Тип среды передачи;
По территориальной распространенности сети могут быть локальными, глобальными, и региональными. Локальные – это сети, перекрывающие территорию в пределах нескольких километров, региональные – расположенные на территории города или области, глобальные на территории государства или группы государств, например, всемирная сеть Internet.
По принадлежности различают ведомственные и государственные сети. Ведомственные принадлежат одной организации и располагаются на ее территории. Государственные сети – сети, используемые в государственных структурах.
По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на низко-, средне- и высокоскоростные.
По типу среды передачи разделяются на сети коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные, с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне.
Компьютеры могут соединяться кабелями, образуя различную топологию сети (звездная, шинная, кольцевая и др.).
По типу среды передачи разделяются на сети коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные, с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне.
Компьютеры могут соединяться кабелями, образуя различную топологию сети (звездная, шинная, кольцевая и др.).
1.2. Локальные и глобальные сети
LAN (Local Area Network) – локальные сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг. Термин «LAN» может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть уровня большого завода, занимающего несколько сотен гектаров.
LAN (Local Area Network) – локальные сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг. Термин «LAN» может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть уровня большого завода, занимающего несколько сотен гектаров.
WAN (Wide Area Network) – глобальная сеть, покрывающая большие географические регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства.
Можно выделить следующие отличительные признаки локальной сети:
• высокая скорость передачи, большая пропускная способность;
• низкий уровень ошибок передачи (или, что то же самое, высококачественные каналы связи);
• эффективный, быстродействующий механизм управления обменом;
• ограниченное, точно определенное число компьютеров, подключаемых к сети.
• высокая скорость передачи, большая пропускная способность;
• низкий уровень ошибок передачи (или, что то же самое, высококачественные каналы связи);
• эффективный, быстродействующий механизм управления обменом;
• ограниченное, точно определенное число компьютеров, подключаемых к сети.
При таком определении понятно, что глобальные сети отличаются от локальных тем, что рассчитаны на неограниченное число абонентов и используют, как правило, не слишком качественные каналы связи и сравнительно низкую скорость передачи, а механизм управления обменом в них в принципе не может быть гарантированно быстрым. В глобальных сетях гораздо важнее не качество связи, а сам факт ее существования.
Иногда выделяют еще один класс компьютерных сетей - городские сети – MAN (Metropolitan Area Network), которые обычно бывают ближе к глобальным сетям, хотя иногда имеют некоторые черты локальных сетей - например, высококачественные каналы связи и сравнительно высокие скорости передачи. В принципе городская сеть может быть действительно локальной, со всеми ее преимуществами.
Иногда выделяют еще один класс компьютерных сетей - городские сети – MAN (Metropolitan Area Network), которые обычно бывают ближе к глобальным сетям, хотя иногда имеют некоторые черты локальных сетей - например, высококачественные каналы связи и сравнительно высокие скорости передачи. В принципе городская сеть может быть действительно локальной, со всеми ее преимуществами.
1.3. Эталонная модель OSI
При передаче по сети вся передаваемая информация проходит много этапов обработки. Прежде всего она разбивается на блоки, каждый из которых снабжается управляющей информацией. Полученные блоки оформляются в виде сетевых пакетов, эти пакеты кодируются, передаются с помощью электрических или световых сигналов по сети в соответствии с выбранным методом доступа, затем из принятых пакетов вновь восстанавливаются заключенные в них блоки данных, блоки соединяются в данные, которые и становятся доступны другому приложению.
Часть из указанных процедур реализуется только программно, другая - аппаратно, а какие-то операции могут выполняться как программами, так и аппаратурой. Упорядочить все выполняемые процедуры, разделить их на уровни и подуровни, взаимодействующие между собой, как раз и призваны модели сетей.
При передаче по сети вся передаваемая информация проходит много этапов обработки. Прежде всего она разбивается на блоки, каждый из которых снабжается управляющей информацией. Полученные блоки оформляются в виде сетевых пакетов, эти пакеты кодируются, передаются с помощью электрических или световых сигналов по сети в соответствии с выбранным методом доступа, затем из принятых пакетов вновь восстанавливаются заключенные в них блоки данных, блоки соединяются в данные, которые и становятся доступны другому приложению.
Часть из указанных процедур реализуется только программно, другая - аппаратно, а какие-то операции могут выполняться как программами, так и аппаратурой. Упорядочить все выполняемые процедуры, разделить их на уровни и подуровни, взаимодействующие между собой, как раз и призваны модели сетей.
Наибольшее распространение получила в настоящее время так называемая эталонная модель обмена информацией открытой системы OSI (Open System Interchange). Под термином «открытая система» в данном случае понимается незамкнутая в себе система, имеющая возможность взаимодействия с какими-то другими системами (в отличие от закрытой системы).
Модель OSI была предложена Международной организацией стандартов ISO (International Standards Organization) в 1984 году. С тех пор ее используют (более или менее строго) все производители сетевых продуктов.
Все сетевые функции в модели разделены на 7 уровней. При этом вышестоящие уровни выполняют более сложные, глобальные задачи, для чего используют в своих целях нижестоящие уровни, а также управляют ими. Цель нижестоящего уровня — предоставление услуг вышестоящему уровню, причем вышестоящему уровню не важны детали выполнения этих услуг. Нижестоящие уровни выполняют более простые, более конкретные функции. В идеале каждый уровень взаимодействует только с теми, которые находятся рядом с ним (выше него и ниже него). Верхний уровень соответствует прикладной задаче, работающему в данный момент приложению, нижний - непосредственной передаче сигналов по каналу связи.
Реальную связь абоненты одной сети имеют только на самом нижнем, первом, физическом уровне. В передающем абоненте информация проходит все уровни, начиная с верхнего и заканчивая нижним. В принимающем абоненте полученная информация совершает обратный путь: от нижнего уровня к верхнему.
Большинство функций двух нижних уровней модели (1 и 2) обычно реализуются аппаратно (часть функций уровня 2 - программным драйвером сетевого адаптера). Именно на этих уровнях определяется скорость передачи и топология сети, метод управления обменом и формат пакета, то есть то, что имеет непосредственное отношение к типу сети (Ethernet, Token-Ring, FDDI). Более высокие уровни не работают напрямую с конкретной аппаратурой, хотя уровни 3,4 и 5 еще могут учитывать ее особенности. Уровни 6 и 7 вообще не имеют к аппаратуре никакого отношения.
Все сетевые функции в модели разделены на 7 уровней. При этом вышестоящие уровни выполняют более сложные, глобальные задачи, для чего используют в своих целях нижестоящие уровни, а также управляют ими. Цель нижестоящего уровня — предоставление услуг вышестоящему уровню, причем вышестоящему уровню не важны детали выполнения этих услуг. Нижестоящие уровни выполняют более простые, более конкретные функции. В идеале каждый уровень взаимодействует только с теми, которые находятся рядом с ним (выше него и ниже него). Верхний уровень соответствует прикладной задаче, работающему в данный момент приложению, нижний - непосредственной передаче сигналов по каналу связи.
Реальную связь абоненты одной сети имеют только на самом нижнем, первом, физическом уровне. В передающем абоненте информация проходит все уровни, начиная с верхнего и заканчивая нижним. В принимающем абоненте полученная информация совершает обратный путь: от нижнего уровня к верхнему.
Большинство функций двух нижних уровней модели (1 и 2) обычно реализуются аппаратно (часть функций уровня 2 - программным драйвером сетевого адаптера). Именно на этих уровнях определяется скорость передачи и топология сети, метод управления обменом и формат пакета, то есть то, что имеет непосредственное отношение к типу сети (Ethernet, Token-Ring, FDDI). Более высокие уровни не работают напрямую с конкретной аппаратурой, хотя уровни 3,4 и 5 еще могут учитывать ее особенности. Уровни 6 и 7 вообще не имеют к аппаратуре никакого отношения.
Уровни OSI
1.3.1. Уровень 1, физический
Физический уровень (Physical) получает пакеты данных от вышележащего канального уровня и преобразует их в оптические или электрические сигналы, соответствующие 0 и 1 бинарного потока. Эти сигналы посылаются через среду передачи на приемный узел. Механические и электрические/оптические свойства среды передачи определяются на физическом уровне и включают в себя:
• Тип кабелей и разъемов
• Разводку контактов в разъемах
• Схему кодирования сигналов для значений 0 и 1
• К числу наиболее распространенных спецификаций физического уровня относятся:
• EIA-RS-232-C, CCITT V.24/V.28 - механические/электрические характеристики несбалансированного последовательного интерфейса.
• EIA-RS-422/449, CCITT V.10 - механические, электрические и оптические характеристики сбалансированного последовательного интерфейса.
• IEEE 802.3 -- Ethernet
• IEEE 802.5 -- Token ring
1.3.2. Уровень 2, канальный
Канальный уровень или уровень управления линией передачи (Data link) обеспечивает создание, передачу и прием кадров данных. Этот уровень обслуживает запросы сетевого уровня и использует сервис физического уровня для приема и передачи пакетов. Здесь же производится управление доступом к сети,
Физический уровень (Physical) получает пакеты данных от вышележащего канального уровня и преобразует их в оптические или электрические сигналы, соответствующие 0 и 1 бинарного потока. Эти сигналы посылаются через среду передачи на приемный узел. Механические и электрические/оптические свойства среды передачи определяются на физическом уровне и включают в себя:
• Тип кабелей и разъемов
• Разводку контактов в разъемах
• Схему кодирования сигналов для значений 0 и 1
• К числу наиболее распространенных спецификаций физического уровня относятся:
• EIA-RS-232-C, CCITT V.24/V.28 - механические/электрические характеристики несбалансированного последовательного интерфейса.
• EIA-RS-422/449, CCITT V.10 - механические, электрические и оптические характеристики сбалансированного последовательного интерфейса.
• IEEE 802.3 -- Ethernet
• IEEE 802.5 -- Token ring
1.3.2. Уровень 2, канальный
Канальный уровень или уровень управления линией передачи (Data link) обеспечивает создание, передачу и прием кадров данных. Этот уровень обслуживает запросы сетевого уровня и использует сервис физического уровня для приема и передачи пакетов. Здесь же производится управление доступом к сети,
обнаруживаются ошибки передачи и производится повторная пересылка приемнику ошибочных пакетов.
Спецификации IEEE 802.x делят канальный уровень на два подуровня:
• Верхний подуровень управления логическим каналом (LLC - Logical Link Control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня, устанавливает виртуальный канал связи (часть его функций выполняется программой драйвера сетевого адаптера).
• Нижний подуровень управления доступом к среде (MAC - Media Access Control) осуществляет непосредственный доступ к среде передачи информации и напрямую связан с аппаратурой сети.
Наиболее часто используемые на уровне 2 протоколы включают:
• HDLC для последовательных соединений (основной компонент PPP на канальном уровне)
• IEEE 802.2 LLC (тип I и тип II) обеспечивают MAC для сред 802.x
• Ethernet
• Token ring
• FDDI
• X.25
• Frame relay
1.3.3. Уровень 3, сетевой
Сетевой уровень (Network) отвечает за адресацию пакетов и перевод логических имен в физические сетевые адреса (и обратно), а также за выбор маршрута, по которому пакет доставляется по назначению (если в сети имеется несколько маршрутов).
Наиболее часто на сетевом уровне используются протоколы:
• IP (Internet Protocol) – TCP/IP протокол для негарантированной передачи пакетов без установления соединений и маршрутизации пакетов;
• IPX (Internetwork Packet Exchange) – протокол компании Novell для негарантированной передачи пакетов и маршрутизации пакетов;
• NWLink – реализация протокола IPX/SPX компании Microsoft;
• NetBEUI – протокол, обеспечивающий услуги транспортировки данных для сеансов и приложений NetBIOS.
Спецификации IEEE 802.x делят канальный уровень на два подуровня:
• Верхний подуровень управления логическим каналом (LLC - Logical Link Control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня, устанавливает виртуальный канал связи (часть его функций выполняется программой драйвера сетевого адаптера).
• Нижний подуровень управления доступом к среде (MAC - Media Access Control) осуществляет непосредственный доступ к среде передачи информации и напрямую связан с аппаратурой сети.
Наиболее часто используемые на уровне 2 протоколы включают:
• HDLC для последовательных соединений (основной компонент PPP на канальном уровне)
• IEEE 802.2 LLC (тип I и тип II) обеспечивают MAC для сред 802.x
• Ethernet
• Token ring
• FDDI
• X.25
• Frame relay
1.3.3. Уровень 3, сетевой
Сетевой уровень (Network) отвечает за адресацию пакетов и перевод логических имен в физические сетевые адреса (и обратно), а также за выбор маршрута, по которому пакет доставляется по назначению (если в сети имеется несколько маршрутов).
Наиболее часто на сетевом уровне используются протоколы:
• IP (Internet Protocol) – TCP/IP протокол для негарантированной передачи пакетов без установления соединений и маршрутизации пакетов;
• IPX (Internetwork Packet Exchange) – протокол компании Novell для негарантированной передачи пакетов и маршрутизации пакетов;
• NWLink – реализация протокола IPX/SPX компании Microsoft;
• NetBEUI – протокол, обеспечивающий услуги транспортировки данных для сеансов и приложений NetBIOS.
1.3.4. Уровень 4, транспортный
Транспортный уровень (Transport) производит разбивку передаваемых данных на блоки, помещаемые в пакеты, обеспечивает доставку пакетов и восстановление принимаемых данных. Доставка пакетов возможна как с установлением соединения (виртуального канала), так и без. Транспортный уровень является пограничным и связующим между верхними тремя, сильно зависящими от приложений, и тремя нижними уровнями, сильно привязанными к конкретной сети.
Наиболее распространенные протоколы транспортного уровня:
• TCP (Transmission Control Protocol) – протокол стека TCP/IP, гарантирует доставку при передаче данных
Транспортный уровень (Transport) производит разбивку передаваемых данных на блоки, помещаемые в пакеты, обеспечивает доставку пакетов и восстановление принимаемых данных. Доставка пакетов возможна как с установлением соединения (виртуального канала), так и без. Транспортный уровень является пограничным и связующим между верхними тремя, сильно зависящими от приложений, и тремя нижними уровнями, сильно привязанными к конкретной сети.
Наиболее распространенные протоколы транспортного уровня:
• TCP (Transmission Control Protocol) – протокол стека TCP/IP, гарантирует доставку при передаче данных
• UDP (User Datagram Protocol) - протокол стека TCP/IP, не гарантирует доставку при передаче данных
• SPX – протокол стека IPX/SPX (Internetwork Packet Exchange/Sequential Packet Exchange) компании Novell, гарантирует доставку при передаче данных
• NWLink – реализация протокола IPX/SPX компании Microsoft;
• NetBEUI – (NetBIOS Extended User Interface, расширенный интерфейс NetBIOS) – устанавливает сеансы связи между компьютерами (NetBIOS) и предоставляет верхним уровням транспортные услуги (NetBEUI).
1.3.5. Уровень 5, сеансовый
Сеансовый уровень (Session) управляет проведением сеансов связи (то есть устанавливает, поддерживает и прекращает связь). Этот уровень предусматривает три режима установки сеансов: симплексный (передача данных в одном направлении), полудуплексный (передача данных поочередно в двух направлениях) и полнодуплексный (передача данных одновременно в двух направлениях). Сеансовый уровень может также вставлять в поток данных специальные контрольные точки, которые позволяют контролировать процесс передачи при разрыве связи. Этот же уровень распознает логические имена абонентов, контролирует предоставленные им права доступа.
1.3.6. Уровень 6, уровень представления
Представительский уровень (Presentation) или уровень представления данных отвечает за возможность диалога между приложениями на разных машинах, выполняя функцию переводчика. Этот уровень обеспечивает преобразование данных (шифрование, сжатие и т.п.) прикладного уровня в поток информации для транспортногоуровня.
• SPX – протокол стека IPX/SPX (Internetwork Packet Exchange/Sequential Packet Exchange) компании Novell, гарантирует доставку при передаче данных
• NWLink – реализация протокола IPX/SPX компании Microsoft;
• NetBEUI – (NetBIOS Extended User Interface, расширенный интерфейс NetBIOS) – устанавливает сеансы связи между компьютерами (NetBIOS) и предоставляет верхним уровням транспортные услуги (NetBEUI).
1.3.5. Уровень 5, сеансовый
Сеансовый уровень (Session) управляет проведением сеансов связи (то есть устанавливает, поддерживает и прекращает связь). Этот уровень предусматривает три режима установки сеансов: симплексный (передача данных в одном направлении), полудуплексный (передача данных поочередно в двух направлениях) и полнодуплексный (передача данных одновременно в двух направлениях). Сеансовый уровень может также вставлять в поток данных специальные контрольные точки, которые позволяют контролировать процесс передачи при разрыве связи. Этот же уровень распознает логические имена абонентов, контролирует предоставленные им права доступа.
1.3.6. Уровень 6, уровень представления
Представительский уровень (Presentation) или уровень представления данных отвечает за возможность диалога между приложениями на разных машинах, выполняя функцию переводчика. Этот уровень обеспечивает преобразование данных (шифрование, сжатие и т.п.) прикладного уровня в поток информации для транспортногоуровня.
1.3.7. Уровень 7, прикладной
Прикладной уровень (Application), или уровень приложений, обеспечивает непосредственное взаимодействие приложений пользователя с сетью. Например, сюда относятся: программные средства передачи файлов, доступа к базам данных, средства электронной почты, службы регистрации на сервере. Этот уровень управляет остальными шестью уровнями.
К числу наиболее распространенных протоколов верхних уровней относятся:
• HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) – основной протокол передачи файлов глобальной сети сети Internet
• FTP (File Transfer Protocol) – протокол глобальной сети Интернет для передачи файлов;
• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – протокол глобальной сети Интернет для обмена электронной почтой;
• SNMP (Simple Network Management Protocol) – протокол для мониторинга сети, контроля за работой сетевых компонентов и управления ими;
• Telnet – протокол глобальной сети Интернет для регистрации на удаленных серверах и обработки данных на них;
• SMB (Server Message Blocks) – протокол доступа к файлам и принтерам в операционных системах компании Microsoft
• NCP (Novell NetWare Core Protocol) – протокол доступа к файлам и принтерам в операционных системах компании Novell
• X.400 – протокол CCITT для международного обмена электронной почтой;
Прикладной уровень (Application), или уровень приложений, обеспечивает непосредственное взаимодействие приложений пользователя с сетью. Например, сюда относятся: программные средства передачи файлов, доступа к базам данных, средства электронной почты, службы регистрации на сервере. Этот уровень управляет остальными шестью уровнями.
К числу наиболее распространенных протоколов верхних уровней относятся:
• HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) – основной протокол передачи файлов глобальной сети сети Internet
• FTP (File Transfer Protocol) – протокол глобальной сети Интернет для передачи файлов;
• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – протокол глобальной сети Интернет для обмена электронной почтой;
• SNMP (Simple Network Management Protocol) – протокол для мониторинга сети, контроля за работой сетевых компонентов и управления ими;
• Telnet – протокол глобальной сети Интернет для регистрации на удаленных серверах и обработки данных на них;
• SMB (Server Message Blocks) – протокол доступа к файлам и принтерам в операционных системах компании Microsoft
• NCP (Novell NetWare Core Protocol) – протокол доступа к файлам и принтерам в операционных системах компании Novell
• X.400 – протокол CCITT для международного обмена электронной почтой;
• Х.500 – протокол CCITT служб файлов и каталогов на нескольких системах;
1.4. Протоколы IEEE 802
Помимо модели OSI существует также модель IEEE Project 802, принятая в феврале 1980 года (отсюда и число 802 в названии), которую можно рассматривать как модификацию, развитие, уточнение модели OSI. IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) является профессиональной организацией (США), определяющей стандарты, связанные с сетями и другими аспектами электронных коммуникаций. Часть стандартов IEEE (802.1 - 802.11) была адаптирована ISO (8801-1 - 8802-11, соответственно), получив статус международных стандартов. В литературе, однако, гораздо чаще упоминаются исходные стандарты, а не международные (IEEE 802.3, а не ISO/IEC 8802-3).
Стандарты, определяемые этой моделью (так называемые 802-спецификации) относятся к нижним двум уровням модели OSI и делятся на двенадцать категорий, каждой из которых присвоен свой номер:
802.1 – объединение сетей с помощью мостов и коммутаторов
802.2 – управление логической связью на подуровне LLC.
802.3 – локальная сеть с методом доступа CSMA/CD и топологией шина (Ethernet).
802.4 – локальная сеть с топологией шина и маркерным доступом (Token-Bus).
802.5 – локальная сеть с топологией кольцо и маркерным доступом (Token-Ring).
802.6 – городская сеть (Metropolitan Area Network, MAN) с расстояниями между абонентами более 5 км.
802.7 – широкополосная технология передачи данных.
802.8 – оптоволоконная технология.
802.9 – интегрированные сети с возможностью передачи речи и данных.
802.10 – безопасность сетей, шифрование данных.
802.11 – беспроводная сеть по радиоканалу (WLAN – Wireless LAN).
802.12 – локальная сеть с централизованным управлением доступом по приоритетам запросов и топологией звезда (100VG-AnyLAN).
1.4. Протоколы IEEE 802
Помимо модели OSI существует также модель IEEE Project 802, принятая в феврале 1980 года (отсюда и число 802 в названии), которую можно рассматривать как модификацию, развитие, уточнение модели OSI. IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) является профессиональной организацией (США), определяющей стандарты, связанные с сетями и другими аспектами электронных коммуникаций. Часть стандартов IEEE (802.1 - 802.11) была адаптирована ISO (8801-1 - 8802-11, соответственно), получив статус международных стандартов. В литературе, однако, гораздо чаще упоминаются исходные стандарты, а не международные (IEEE 802.3, а не ISO/IEC 8802-3).
Стандарты, определяемые этой моделью (так называемые 802-спецификации) относятся к нижним двум уровням модели OSI и делятся на двенадцать категорий, каждой из которых присвоен свой номер:
802.1 – объединение сетей с помощью мостов и коммутаторов
802.2 – управление логической связью на подуровне LLC.
802.3 – локальная сеть с методом доступа CSMA/CD и топологией шина (Ethernet).
802.4 – локальная сеть с топологией шина и маркерным доступом (Token-Bus).
802.5 – локальная сеть с топологией кольцо и маркерным доступом (Token-Ring).
802.6 – городская сеть (Metropolitan Area Network, MAN) с расстояниями между абонентами более 5 км.
802.7 – широкополосная технология передачи данных.
802.8 – оптоволоконная технология.
802.9 – интегрированные сети с возможностью передачи речи и данных.
802.10 – безопасность сетей, шифрование данных.
802.11 – беспроводная сеть по радиоканалу (WLAN – Wireless LAN).
802.12 – локальная сеть с централизованным управлением доступом по приоритетам запросов и топологией звезда (100VG-AnyLAN).
Комментариев нет:
Отправить комментарий