4 Кбайт.

Содержимое трейлера зависит от протокола связи (протокол —

это набор правил или стандартов для осуществления связи и обмена

информацией между компьютерами). Чаще всего трейлер содержит

информацию для проверки ошибок, называемую избыточным

циклическим кодом (Cyclical Redundancy Check, CRC). CRC — это число,

получаемое в результате математических преобразований данных

пакета и исходной информации. Когда пакет достигает места

назначения, эти преобразования повторяются. Если результат совпадает с

CRC — пакет принимается без ошибок. В противном случае

передача пакета повторяется.

Формат и размер пакета зависят от типа сети. Максимальный

размер пакета определяет количество пакетов, которое будет

создано сетевой ОС для передачи большого блока данных.

7.6.3. Сети Ethernet

Ethernet — самая популярная сейчас архитектура. Используется

в сетях любого размера. Ethernet — это промышленный стандарт,

362

нашедший широкую поддержку среди производителей сетевого

оборудования. Поэтому проблем, связанных с использованием устройств

разных производителей, почти не существует.

В конце 60-х гг. Гавайский университет разработал ГВС под

названием ALOHA. Университет, расположенный на обширной

территории, решил объединить в сеть все компьютеры. Одной из

ключевых характеристик созданной сети стал метод доступа CSMA/CD. Эта

сеть послужила основой для современных сетей Ethernet. В 1972 г. в

исследовательском центре Пало Альто фирмы Xerox разработали

кабельную систему и схему передачи сигналов, а в 1975 г. — первый

продукт Ethernet. Первоначальная версия Ethernet представляла

собой систему со скоростью передачи 2,94 Мбит/с и объединяла более

100 Компьютеров с помощью кабеля длиной 1 км. Сеть Ethernet

фирмы Xerox имела такой успех, что компании Xerox, Intel Corporation

и Digital Equipment Corporation разработали стандарт Ethernet со

скоростью передачи 10 Мбит/с. Сегодня его рассматривают как

спецификацию, описывающую метод совместного использования среды

передачи компьютерами и системами обработки данных.

Спецификация Ethernet выполняет те же функции, что Физический и

Канальный уровни модели OSI.

Ethernet использует немодулированную передачу, топологию

шина и метод доступа CSMA/CD. Другие используемые топологии —

звезда-шина. Спецификация — IEEE 802.3. Скорость передачи

данных — 10 или 100 Мбит/с. Кабельная система — толстый и тонкий

коаксиальный кабель, UTP.

Ethernet разбивает данные на пакеты (кадры), формат которых

отличается от формата пакетов в других сетях. Длина 64—1518

байтов, но сама структура использует 18 байтов, поэтому остается 46—

1500 байтов.

Максимальная общая длина сети 925 м. Общее число

компьютеров в сети достигает 1024.

7.6.4. Сети Token Ring

Версия сети Token Ring была представлена IBM в 1984 г. как

часть предложенного фирмой способа объединения в сеть всего ряда

выпускаемых IBM компьютеров и компьютерных систем. В 1985 г.

363

Token Ring стала стандартом ANSI/IEEE (ANSI — представитель ISO

в США).

Сеть Token Ring является реализацией стандарта IEEE 802.5. От

других сетей ее отличает не только наличие уникальной кабельной

системы, но и использование метода доступа с передачей маркера.

Топология типичной сети — звезда/кольцо. Соединение

выполняется через концентратор в виде звезды, а физическое кольцо

реализуется в концентраторе. Кабельная система - UTP и STR Скорость

передачи — 4 и 16 Мбит/с.

Когда в сети начинает работать первый компьютер, он

генерирует маркер. Маркер проходит по кольцу от компьютера к

компьютеру (направление движения маркера зависит от оборудования), пока

один из них не сообщит о готовности передать данные и не возьмет

управление маркером на себя. Маркер — это предопределенная

последовательность бит, которая позволяет компьютеру отправить

данные по кабелю. Когда маркер захвачен каким-либо компьютером,

другие передавать данные не могут. Захватив маркер, компьютер

отправляет кадр данных в сеть. Кадр проходит по кольцу, пока не

достигнет узла с адресом, соответствующим адресу приемника в кадре.

Компьютер-приемник копирует кадр в буфер приема и делает

пометку в поле статуса кадра о получении информации. Кадр продолжает

передаваться по кольцу, пока не достигнет отправившего его

компьютера, который и удостоверяется, что передача прошла успешно.

Компьютер изымает кадр из кольца и возвращает туда маркер. В сети

одномоментно может передаваться только один маркер, причем

только в одном направлении.

Передача маркера — детерминистический процесс. Это значит,

что самостоятельно начать работу в сети (как при методе доступа

CSMA/CD) компьютер не может. Он может передавать данные

только после получения маркера. Каждый компьютер действует как

однонаправленный повторитель, регенерируя маркер и посылая его

дальше по кольцу.

Основным компонентом сетей Token Ring является

концентратор, реализующий физическое кольцо. В сети с передачей маркера

вышедший из строя компьютер или соединение останавливают

движение маркера, что ведет к прекращению работы всей сети.

Концентраторы разработаны таким образом, чтобы обнаруживать вышедшую

из строя плату СА и вовремя отключать ее. Эта процедура позволяет

364

обойти отказавший компьютер, поэтому маркер продолжает

циркулировать по сети.

7.7. Сетевые протоколы

Протоколы — это набор правил и процедур, регулирующих

порядок осуществления некоторой связи. Протоколы реализуются во

всех областях деятельности человека, например, дипломатических.

В сетевой среде — это правила и технические процедуры,

позволяющие нескольким компьютерам общаться друг с другом.

Различают три определяющих свойства протоколов:

1. Каждый протокол предназначен для различных задач и имеет

свои преимущества и недостатки.

2. Протоколы работают на разных уровнях модели OSI.

Функции протокола определяются уровнем, на котором он работает.

3. Несколько протоколов могут работать совместно. В этом

случае они образуют так называемый стек, или набор протоколов. Как

сетевые функции распределяются по всем уровням модели OSI, так

и протоколы совместно работают на различных уровнях стека.

Например, Прикладной уровень протокола TCP/IP соответствует

уровню Представления модели OSI. В совокупности протоколы

определяют полный набор функций и возможностей стека.

Передача данных по сети должна быть разбита на ряд

последовательных шагов, каждому из которых соответствует свой протокол.

Эти шаги должны выполняться на каждом сетевом компьютере в

одной и той же последовательности. На компьютере-отправителе они

выполняются сверху вниз, а на компьютере-получателе — снизу

вверх.

Компьютер-отправитель в соответствии с протоколом

выполняет следующие действия: разбивает данные на небольшие блоки —

пакеты, с которыми может работать протокол; добавляет к пакетам

адресную информацию, чтобы компьютер-получатель мог

определить, что эти данные предназначены именно ему; подготавливает

данные к передаче через плату СА по сетевому кабелю.

Компьютер-получатель в соответствии с протоколом выполняет

те же действия, но в обратном порядке. Он принимает пакеты

данных из сетевого кабеля и через плату СА передает пакеты в

компьютер. Затем он удаляет из пакета всю служебную информацию, добав-

365

ленную компьютером-отправителем; копирует данные из пакета в

буфер для их объединения в исходный блок данных; передает

приложению собранный из пакетов блок данных в том формате, который

использует это приложение.

И компьютеру-отправителю, и компьютеру-получателю

необходимо выполнять каждое действие одинаковым способом, чтобы

отправленные данные совпали с полученными.

До середины 80-х гг. большинство ЛВС были изолированными.

С развитием ЛВС и увеличением объема передаваемой ими

информации они стали компонентами больших сетей. Данные,

передаваемые из одной локальной сети в другую по одному из возможных

маршрутов, называются маршрутизированными, а протоколы,

поддерживающие передачу данных между сетями по нескольким

маршрутам, — маршрутизируемыми. Такие протоколы служат для

объединения локальных сетей, поэтому их роль постоянно возрастает.

Модель OSI помогает определить, какие протоколы нужно

использовать на каждом ее уровне. Продукты разных производителей,

которые соответствуют этой модели, способны вполне корректно

взаимодействовать друг с другом. ISO, IEEE, ANSI, ITU (International

Telecommunications Union) и другие организации по стандартизации

разработали протоколы, соответствующие некоторым уровням

модели OSI.

TCP/IP — стандартный промышленный набор протоколов,

обеспечивающий связь в неоднородной среде, т.е. между компьютерами

разных типов. Совместимость — одно из основных преимуществ

TCP/IP, поэтому его поддерживают большинство ЛВС. Кроме того,

TCP/IP предоставляет маршрутизируемый протокол для

корпоративных сетей и доступ в Интернет. Из-за своей популярности TCP/IP

стал стандартом де-факто для межсетевого взаимодействия. У TCP/

IP есть два главных недостатка: большой размер и недостаточная

скорость работы. Но для современных ОС это не является

проблемой (проблема только у DOS-клиентов), а скорость работы

сравнима со скоростью работы протокола IPX.

Стек TCP/IP включает и другие протоколы:

• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) — для обмена E-mail;

• FTP (File Transfer Protocol) - для обмена файлами;

• SNMP (Simple Network Management Protocol) — для

управления сетью.

366

TCP/IP разрабатывался специалистами МО США как

маршрутизируемый, надежный и функциональный протокол. Он также

представляет собой набор протоколов для ГВС. Его назначение —

обеспечивать взаимодействие между узлами даже в случае ядерной войны.

Сейчас ответственность за разработку TCP/IP возложена на

сообщество Интернет в целом. Установка и настройка TCP/IP требует

знаний и опыта со стороны пользователя, однако применение TCP/IP

предоставляет ряд существенных преимуществ.

Протокол TCP/IP в точности не соответствует модели OSI.

Вместо семи уровней в нем используется только четыре:

1. Уровень сетевого интерфейса.

2. Межсетевой уровень.

3. Транспортный уровень.

4. Прикладной уровень.

Каждый из них соответствует одному или нескольким уровням

модели OSI.

Уровень сетевого интерфейса, относящийся к Физическому и

Канальному уровням модели OSI, напрямую взаимодействует с

сетью. Он реализует интерфейс между сетевой архитектурой (Ethernet

или Token Ring) и Межсетевым уровнем.

Межсетевой уровень, относящийся к Сетевому уровню модели

OSI, использует несколько протоколов для маршрутизации и

доставки пакетов. Для этого используются маршрутизаторы, которые

работают на Сетевом уровне и могут переадресовывать и

маршрутизировать пакеты через множество сетей, обмениваясь информацией

между отдельными сетями.

Транспортный уровень, соответствующий Транспортному уровню

модели OSI, отвечает за установку и поддержание соединения

между двумя хостами. Транспортный уровень отвечает также за

отправку уведомлений о получении данных, управление потоком,

упорядочение пакетов и их повторную передачу. Transmission Control Protocol

(TCP) отвечает за надежную передачу данных между узлами. Это

ориентированный на соединение протокол, поэтому он устанавливает

сеанс связи между двумя компьютерами прежде, чем начать передачу.

Прикладной уровень, соответствующий Сеансовому,

Представительскому и Прикладному уровням модели OSI, соединяет в сети

приложения.

367

7.8. Среда клиент-сервер

Раньше сетевые системы основывались на модели

централизованных вычислений, в которой один мощный сервер — мейнфрейм

выполнял основную работу в сети, а пользователи получали доступ к

нему при помощи недорогих и низкопроизводительных

компьютеров — терминалов. В результате развития персональных

компьютеров централизованную модель заменила модель клиент-сервер,

предоставляющая при той же производительности возможности сетевой

обработки данных.

В настоящее время большинство сетей использует модель клиент-

сервер. Сеть архитектуры клиент-сервер — это сетевая среда, в

которой компьютер-клиент инициирует запрос компьютеру-серверу,

выполняющему этот запрос. Рассмотрим работу модели на примере

системы управления БД — приложения, часто используемого в среде

клиент-сервер. В модели клиент-сервер ПО клиента использует язык

структурированных запросов SQL (Structured Query Language),

который переводит запрос с языка, понятного пользователю, на язык,

понятный машине. SQL близок к естественному английскому.

Клиент (пользователь) генерирует запрос с помощью

интерфейсного приложения, которое обеспечивает интерфейс пользователя,

формирует запросы и отображает данные, полученные с сервера.

В клиент-серверной среде сервер не наделяется пользовательским

интерфейсом. Представлением данных в удобной форме занимается сам

клиент. Компьютер-клиент получает инструкции от пользователя,

готовит их для сервера, а затем по сети посылает ему запрос. Сервер

обрабатывает запрос, проводит поиск необходимых данных и

отсылает их клиенту. Клиент в удобной для пользователя форме

отображает полученную информацию. В клиент-серверной среде

пользователь компьютера-клиента имеет дело с экранной формой. В ней он

задает необходимые параметры информации. Интерфейсная часть

одну и ту же информацию может представлять в различном виде.

Сервер в клиент-серверной среде обычно предназначен для

хранения данных и управления ими. Именно сервер выполняет

большинство операций с данными. Сервер называют также прикладной

частью модели клиент-сервер, так как именно он выполняет

запросы клиентов. Обработка данных на сервере состоит из их сортиров-

368

ки, извлечения затребованной информации и отправки ее по адресу

пользователя. ПО предусматривает также обновление, удаление,

добавление и защиту информации.

Технология клиент-сервер создает мощную среду, обладающую

множеством реальных преимуществ. В частности, хорошо

спланированная клиент-серверная система обеспечивает относительно

недорогую платформу, которая обладает в то же время вычислительными

возможностями мэйнфрейма и легко настраивается на выполнение

конкретных задач. Кроме того, в среде клиент-сервер резко

уменьшается сетевой трафик, так как по сети пересылаются только

результаты запросов. Файловые операции выполняются в основном более

мощным сервером, поэтому запросы лучше обслуживаются. Это

означает, что нагрузка на сеть распределяется более равномерно, чем в

традиционных сетях на основе файл-сервера. Уменьшается

потребность компьютеров-клиентов в ОЗУ, так как вся работа с файлами

выполняется на сервере. По этой же причине на

компьютерах-клиентах уменьшается потребность в дисковом пространстве.

Упрощается управление системой, контроль ее безопасности становится

проще, так как все файлы и данные размещаются на сервере.

Упрощается резервное копирование.