КС. Основные понятия компьютерных сетей (КС) Коммуникационная сеть
 Скачать 183.49 Kb.
|
|
Основные понятия компьютерных сетей (КС) Коммуникационная сеть – система, состоящая из объектов, называемых узлами сети, и выполняющих функции создания, преобразования, хранения, потребления какого-то продукта, а также линии передачи выполняющих передачу продукта между узлами. Информационно вычислительная сеть – это коммуникационная сеть, в которой продуктом является информация, а узлами сети вычислительное оборудование. Рабочая станция – любой компьютер в сети не являющийся сервером. Требование к рабочим станциям определяется кругом задач станции. Серверы – компьютеры которые управляют работой сети и накапливают данные рабочих станция. Они работают в автоматическом режиме, могут быть без клавиатуры и без монитора. Администратор сети – лицо в обязанности которого входят все вопросы связанные с установкой и эксплуатации сети, а также решение всех проблем связанных с сетью. Причины объединения компьютеров в сеть: 1) Совместные доступ к информации 2) Совместный доступ к компьютеру 3) Централизованное администрирование и поддержка Классификация информационно-вычислительных сетей (17.01) 1) В зависимости от расстояния между узлами, территориальная WAN (охватываю большое географическое пространство) 1.1 Региональные(MAN) 1.2 LAN локальная (удаленность узлов 10 и 100 метров) 1.3 Корпоративная сеть (охватывает территорию 1-го предприятия) 2) В зависимости от типологии соединении узлов 2.1 Шинной – имеется общая шина, к которой подключены отдельные рабочие станции.  2.2 Кольцевой – узлы соедини попарно таким образом, что образует кольцо.  2.3 Звездообразной – используется центральное коммутирующее устройство, к которому отдельными кабелями подключаются рабочие станции.  2.4 Гибридной топологии – о объединение нескольких простых топологий. 3) В зависимости от способа управления 3.1 Клиент-сервер – выделяется 1 или несколько узлов выполняющие или специальные обслуживающие функции. Остальные узлы являются рабочими станциями, на них работают пользователи. 3.2 Одно ранговые – все узлы равноправны. Классификация сетей типа клиент-сервер 1) Файловый сервер – предоставляет доступ к общему дисковому пространству, хранит файлы общие для всей сети. 2) Сервер печать – комп. программа или специальное устройство обеспечивающее доступ рабочим станциям к общему принтеру. 3) Коммуникационный сервер – для управлением доступа интернет рабочих станций. 4) Сервер приложений (VB)– выполняет прикадные задачи которые пользователь запускает с рабочих станций, задачи пользователя выполняются на сервере приложений, по сети на удаленный компъютер передается изображение экрана, обратно на серер передается информация о нажатых клавийшах и движении мыши. 5) Сервер баз данных – специализированнная программа или компъютер хранящий базы данных и учетные записи пользователей, для работами с базами данных используется специальный язык SQL позволяющий передавать между сервером и робочими станциями не все базы данных, а только те которые нужны пользователю. (пример) SELECT fam, name FROM student WHERE group=27 Сетевые топологии Топология – расположение компов в сети относительно друг друга и способ соединения линиями связи. Топология шина – все узлы подключаются к общей шины при помощи BNC разъемов на концах кабеля устанавливаются терминаторы для предотвращения отражения сигнала одни из терминаторов заземляется. Способы разделения общей шины: 1) Временное разделение (работают по очереди в 1 квант) - каждому узлу выделяется квант времени, в течении которого узел монопольно использует линию связи. 2) Частотное разделение – каждому узлу присваивается своя частота на которой осуществляется прием и передача информации. 3) Кодовое разделение (3G/4G и т.д.) – каждому узлу выделяется уникальный код, который используется для шифрования передаваемой информации. Преимущества: требуется меньше кабеля чем в других топологиях, простота настройки, выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети. Недостатки: обрыв кабеля или неисправность терминатора полностью блокируют работу всей сети. Сложный поиск неисправностей. Чем больше рабочих станций, тем меньше скорость. Топология звезда – имеется центральное коммутирующее устройство, к которому отдельными кабелями подключаются узлы, коммутирующим устройством может быть switch или концентратор (кому нужны данный, только тому они и передаются). Преимущества: неисправность 1-го узла не отражается на работе всей сети, хороша масштабируемость сети, легкий поиск неисправности и обрывов, высокая скорость передачи данных. Недостатки: неисправность коммутатора приводит неработоспособности сети, требуется больше кабеля чем для других топологий, кол-во узлов ограничено кол-вом портов в коммутаторе. Кольцевая топология – компы соединены попарно таким образом, что образуется кольцо, используется либо 2 отдельные сетевые карты на каждом узле, либо специальная сетевая карта с 2-я разъемами, данные передаются только в 1-м направлении, каждый промежуточный комп принимает участие в передачи данных: сигнал принимается, восстанавливаются исходные данные, формируется новый сигнал и пускается дальше по кольцу. Для управления процесса передачи применяется марка, он передается циклически от 1-го узла к другому, узел может передавать свои данные только если владеет маркером. Для повышения надежности сети, часто используют двойное кольцо. Чаще всего используется в оптоволоконных сетях. Преимущества: кол-во узлов (ПК) может быть большим так как промежуточные узлы усиливают сигнал, меньший расход кабеля по сравнению с топологией звезда, устойчивая работа при большой нагрузке на сеть (маркерный доступ). Недостатки: неисправность 1-го узла или обрыв кабеля приводят к неработоспособности сети, сложность настройки, сложность поиска неисправностей. Гибридные топологии - если имеется много узлов, то обычно используют гибридные топологии, которые являются комбинацией нескольких базовых топологий, чаще всего используют звездно-шинную и звездно кольцевую топологию.  В гибридных топологиях стараются объединить преимущества нескольких базовых топологий, например, меньший расход кабеля и возможность автономной работы отдельных сегментов сети в случае обрыва кабеля. Многозначность понятия топологий: Д/З письменная работа по топологиям Эталонная модель передачи данных OSI (Open System Interconnection) При разработке КС сложной структуры возникают особенности: 1) Могут использоваться различные средства связи 2) Могут использоваться различные ПК, в том числе и несовместимые между собой 3) Могут использоваться несовместимые ОС Необходимо разработать такие стандарты, которые позволили-бы пользователям обмениваться данными, не задумываясь о структуре сетей. Что-бы передавать данные в сетях нужно выделить 3 уровня: 1) Прикладной – на нем взаимодействуют межу собой сетевые программы. (Почтовый клиент и сервер) Для каждой сетевой программы используются свои стандарты. 2) Сетевой – на нем определяется адресация узлов и передача данных между узлами. 3) Физический – на нем выполняется передача отдельных бит по конкретному каналу связи, для каждой линии передачи используются свои стандарты. Разработчики сетевых стандартов создали эталонную модель передачи данных по оси, включающую в себя семь уровней. Сетевой протокол – стандартный набор правил определяющий порядок сетевого взаимодействия системы, для передачи данных система должна использовать одинаковые протоколы. Стек протоколов – набор отдельных сетевых протоколов каждый из которых решает свой круг задач при этом сетевые протоколы взаимодействуют друг с другом. Уровни эталонной модели оси Сетезависивые: 7 – прикладной – отвечает за доступ приложений в сеть, на этом уровне нет конкретных приложений, но есть протоколы, поддерживающие работу приложений. Примеры протоколов: HTTP – протокол передачи гипертекста SMTP – протокол для отправки эл. почты POP3 – протокол для получения эл. Почты 6 – представительный – отвечает за то чтобы информация, пересылаемая из прикладного уровня одной системы, была читаема для прикладного уровня другой системы. Решаются задачи: Перекодировка текстовой информации Сжатие и распаковка Шифрование Пример протокола: SSL Сетенезависивые: 5 – сеансовый – устанавливает, управляет и завершает сеансы взаимодействия между прикладными задачами, взаимодействие приложений может быть в 1-м из 3-х режимов: 1) симплексный – данные передаются только в 1-м направлении (Оптоволокно) 2) полудуплексный – данные могут передаваться в 2-х направлениях, но неодновременно (WI-FI) 3) дуплексный – данные одновременно могут передаваться в 2-х направлениях (кабель “витая пара”) 4 – транспортный – основная функция – принять данные от сеансового уровня разделить их на небольшие части (пакеты) и передать их 3-му сетевому уровню. Пример протокола: TCP – Transport Control Protocol - работает с установкой соединения, перед начало передачи определяется готовность получателя принимать данные, в процессе передачи получатель высылает информацию о успешной доставке пакетов, по завершению передачи соединение разрывается. UDP- User Datagram Protocol – протокол без установки соединения  3 – Сетевой – комплексный уровень, который обеспечивает возможность соединения и выбор маршрута между двумя конечными узлами. Основные функции: - выборка информации из источника, преобразование её в пакеты, добавление её к каждому пакету адреса отправителя и адреса получателя, и правильная передача данных к узлу назначения. Пример протокола: IP-Internet Protocol  (И наоборот при преем данных из сети.) 2 – канальный – обеспечивает передачу данных через физический канал между двумя узлами. На этом уровне отдельные биты группируются в наборы, называемые кадрами. В начало и конец кадра добавляются биты для отделения кадров. К каждому кадру добавляется контрольная сумма. Если после передач контрольная сумма не совпадает, кадр передается повторно. Примеры протоколов: FDDI TokenRing Ethernet В локальных сетях канальный уровень используется сетевыми адаптерами, коммутаторами, маршрутизаторами. 10111011->[n][kc]1011[k] [n][ks]1011[k] 1 – физический – определяет электротехнические, механические, определяет процедурные и функциональные характеристики установления, поддержания физического канала связи. Рассматриваемые вопросы: Какое напряжение исп. для двоичной 1 и 0, сколько микросекунд длится бит, из какого кол-ва проводов состоит кабель. Физический уровень реализуется во всех устройствах, подключенных к сети. Виды кабеля для передачи данных в локальных сетях Коаксиальный – (как телевизионный) состоит из центральной медной жилы, вокруг которой слой изоляции, вокруг изоляции металлическая оплетка, сверху внешний слой изоляции, скорость передачи до 500 Мбит/с, расстояние передачи до километра, металлическая оплетка защищает от электромагнитных помех и должна быть заземлена. Используется в топологии шина. На концах кабеля должны быть терминаторы. Существует 2 разновидности коаксиального кабеля: -Тонкий (0.5 см, более гибкий) в нем двойная оплетка, разделенная изоляцией, используется для увеличения расстояние передачи и увеличения скорости, сложнее в установке и дороже тонкого кабеля. -Толстый (1 см, более жесткий) подсоединяется к компьютеру при помощи устройства «трансивера». Витая пара представляет собой 1-у или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой. (переплетение для того что бы было меньше помех) Переплетение проводников используется для уменьшения электромагнитных помех, подключение кабеля выполняется при помощи разъема 8P8C (RJ45). Разновидности витой пары (в зависимости от защиты): -UTP (неэкранированная витая пара) -FTP (фольгированная витая пара) – используется фольга вокруг кабеля, для использования фольгированной витой пары применяются коннекторы с металлическим корпусом. -STP (Экранированная витая пара) – экран для каждой пары и общий внешний экран -S/FTP (Фольгированная экранированная витая пара) – внешний экран из внешней оплетки и каждый пара в фольге -SF/UTP (Незащищенная экранированная витая пара) – двойной внешний экран из медной оплетки, но без внешней изоляции. Для уличных работ можно использовать витую пару с изоляцией устойчивой к ультрафиолету. Если кабель протягивается по воздух лучше использовать кабель с металлической проволокой для закрепления. Максимальная длинна отрезка – 100 метров. Категории кабеля витая пара: -CAT1 – телефонный кабель, 1-а пара (для локальных сетей не используется) -CAT2 – 2-е пары, 4 Мбит/сек -CAT3 – 4-е пары, 10-100 Мбит/сек -CAT4 – 4-е пары, 16 Мбит/сек по 1-й паре -CAT5 – 4-е пары при использовании 2-х пар 100 Мбит/сек -CAT5e – 4-е пары при использовании 100 Мбит/сек и 1Гбит/сек при использовании 4-х -CAT6 – 4-е пары 10 Гбит/сек на расстоянии до 50 м или 1 Гбит/сек -CAT6a – 4-е пары 10 или 40 Гбит/сек -CAT7 – 4-е пары 10 Гбит/сек, общий экран и экраны вокруг каждой пары -CAT7a – 40 Гбит/сек Оптоволокно Внутри оптоволокна находится сердечник, из стекловолокна или специального пластика. Вокруг него отражающая оболочка. Вокруг отражающей оболочки буферный слой и внешняя изоляция. Оптический сигнал отражается от внутренних стен сердечника почти без ослаблений. Способен передаваться без промежуточных усилителей до 60 Км. Преимущества: -высокая скорость передачи (40 Гбит/сек для 1-го волокна) -большое расстояние передачи -защита от внешних электромагнитных помех -трудно подключится для несанкционированного просушивания Недостатки: -высокая сложность монтажа (требуется сваривание или склеивание) -данные передаются только в 1-м направлении -оптоволоконный кабель менее прочный чем электрический и менее гибкий (радиус изгиба 10-20 см) -чувствителен к резким перепадам температуры и к механическим воздействиям Есть 2 типа: 1) Одномодовый – диаметр сердцевины (7-10 микронов), передается только 1 мода излучения, исключается влияние искажений.  2) Многомодовый кабель – более дешевый, но менее качественный (диаметр сердцевины 50-60 микрон), распространяется несколько мод излучения, увеличивается кол-во искажений.  Для подключения используются ST коннекторы круглой формы, SC коннекторы квадратной формы. Беспроводные каналы передачи данных Радиорелейные каналы передачи – состоят из последовательности станций, являющихся ретрансляторами, связь выполняется в пределах прямой видимости, широко используется в технологиях 3G и 4G. Спутниковые каналы передачи – используются 3 основных типа спутника, которые находятся на геостационарных орбитах, средних или низких орбитах. При использовании геостационарных орбит (36 Тыс. км) скорость вращения спутника совпадает со скоростью вращения земли, в результате спутник находится над одной и той же точной над поверхностью земли, это позволяет организовать покрытие поверхности земного шара 4-я спутниками. Такие спутники широко применяются для доступа в интернет или для спутникового телевидения. В низкоорбитальных системах обслуживание пользователя происходит по переменно разным спутникам, широко используется в спутниковой телефонии. Пример: Сеть Iridium имеет 66 спутников. Сотовые каналы передачи – вся территория делится на небольшие зоны (соты), в центре зоны маломощный радиопередатчик, для каждой соты выделяется своя радиочастота, через определенной расстояние радиочастота используется повторно. Стр. 52 (письменная по всем средствам передачи данных) |