Методические указания

Этот раздел пособия необходим для понимания общих принципов построения и функционирования компьютерной сети. Он содержит следующие ключевые моменты:

• компьютерные сети играют важную роль в информационной экономике, которая приходит на смену индустриальному обществу;

• компьютерная сеть представляет собой два или более компьютеров, соединенных между собой и способных обмениваться сообщениями;

• компьютерные сети делятся на локальные (LAN), региональные (WAN) и глобальные (GAN);

• LAN располагается в пределах отдельных зданий и сооружений и имеет сетевую топологию типа шина, звезда, кольцо;

• WAN объединяет LAN в рамках отдельных регионов и областей с помощью специальных устройств типа: мост, маршрутизатор и шлюз;

• GAN включает в себя WAN, национальные сети стран, материков. Самой мощной GAN является сеть Internet, содержащая сотни миллионов компьютеров;

• компьютерная сеть состоит из двух основных компонент: коммуникационной подсети и сетевых абонентов;

• коммуникационная подсеть предназначена для обеспечения соединения сетевых абонентов между собой и содержит коммуникационные узлы (маршрутизаторы) и каналы связи;

• сетевые абоненты представляют собой LAN, мощные многопроцессорные HOST-компьютеры, персональные компьютеры, подключенные к коммуникационной подсети;

• взаимодействие абонентов компьютерной сети осуществляется с помощью сетевых протоколов;

• сетевой протокол представляет собой строго формализованную процедуру взаимодействия сетевых абонентов через коммуникационную подсеть;

• сетевая модель ISO/OSI содержит семь функциональных уровней, каждому из которых соответствует свой собственный сетевой протокол;

• физический уровень управляет передачей двоичных данных по каналам связи, состоящим из линий связи (систем связи) и аппаратуры передачи данных;

• канальный уровень формирует кадры данных и управляет их передачей между двумя соседними компьютерами (маршрутизаторами);

• сетевой уровень выполняет функции коммутации (соединения) сетевых абонентов, маршрутизации пакетов и управления потоками данных через коммуникационную подсеть;

• транспортный уровень осуществляет фрагментацию и сборку передаваемых сообщений, удаленный доступ к файлам данных, передачу и удаленный запуск командных файлов;

• сеансовый уровень формирует каталог сетевых процессов (приема-передачи данных) и управляет их выполнением;

• представительный уровень формирует каталог передаваемых (выходных) и удаленных (входных) файлов, а также осуществляет преобразование входных файлов в формат, необходимый для решения сетевой задачи;

• прикладной уровень совместно с операционной системой осуществляет решение сетевой задачи;

• процесс взаимодействия абонентов компьютерной сети заключается в последовательном выполнении протоколов сетевых уровней: сверху - вниз при передаче и снизу-вверх при приеме.

Глава 2. Локальные компьютерные сети

2.1. Общие принципы построения локальных компьютерных сетей

Локальная компьютерная сеть (LAN) - это коммуникационная система, расположенная в пределах отдельного здания или другой ограниченной территории, поддерживающая один или несколько высокоскоростных цифровых каналов связи, предоставляемых подключенным к ним компьютерам в кратковременное монопольное использование.

LAN имеет следующие характеристики:

• общая протяженность LAN составляет несколько тысяч метров;

• скорость передачи данных изменяется в пределах от нескольких Мбит/с до нескольких Гбит/с;

• LAN позволяет осуществлять простое подключение новых компьютеров и отключение старых без нарушения работы сети ;

• для устройств коллективного доступа (например, серверов) в LAN обеспечен равноправный доступ для всех компьютеров;

• вероятность передачи пакета, содержащего необнаруженную ошибку, составляет 10-Е14  10-Е16.

Комитетом по стандартизации LAN IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) был разработан проект стандарта LAN, который получил название стандарт 802. Как и модель ISO/OSI, модель LAN стандарта IEEE 802 содержит основные рекомендации, которыми следует руководствоваться при построении конкретных LAN.

При разработке стандарта IEEE 802 за основу была принята модель ISO/OSI. Однако комитет по LAN выполнил дальнейшую декомпозицию уровней 1 и 2. Основные отличия моделей ISO/OSI и IEEE 802 представлены на рис. 19.

В модели IEEE 802 канальный уровень делится на два подуровня: управление логическим каналом LLC (Logical Link Control) и управление доступом к передающей среде MAC (Medium Access Control). В функции LLC входит передача кадров между станциями, включая исправление ошибок. LLC не зависит от алгоритмов доступа к среде. MAC реализует алгоритм доступа к среде и задает адресацию станций. Кроме того, модель IEEE 802, в отличие от семиуровневой модели ISO/OSI, характеризуется наличием средств для широковещательных передач.

Физический уровень делится на три подуровня: передача физических сигналов PS (Physical Signalling), интерфейс с устройством доступа AUI (Access-Unit Interface) и подключение к физической среде PMA (Physical Medium Attachment).

PS выделяется с целью облегчения схемной интеграции с канальным уровнем. PMA согласует сигналы из PS с требованиями передающей среды, обеспечивая тем самым возможность использования определенного PS с несколькими различными типами передающей среды. AUI представляет собой кабель и позволяет размещать PS (и подключенный компьютер) на некотором расстоянии от передающей среды.

В модели IEEE 802 введен нулевой уровень, определяющий физическую среду передачи данных.

Определим характеристики LAN в рамках модели IEEE 802.

7. Прикладной уровень		7. Прикладной уровень
6. Представительный уровень		6. Представительный уровень
5. Сеансовый уровень		5. Сеансовый уровень
4. Транспортный уровень		4. Транспортный уровень
3. Сетевой уровень		3. Сетевой уровень
2. Канальный уровень		2.2.Управление логическим каналом (LLC)
		2.1.Управление доступом к среде (MAC)
1. Физический уровень		1.3.Передача физических сигналов (PS)
		1.2. Интерфейс с устройством доступа (AUI)
		1.1. Средства подключения к физической среде (PMA)
		0. Физическая среда

Модель ISO/OSI Модель IEEE 802

Рис. 19. Модель ISO/OSI компьютерной сети общего назначения и модель IEEE 802 локальной компьютерной сети