51. Архитектура компьютерных сетей.

Модель взаимодействия открытых систем

Для определения задач, поставленных перед сложным объектом, а также для выделения главных характеристик и параметров, которыми он должен обладать, создаются общие модели таких объектов. Общая модель вычислительной сети определяет характеристики сети в целом и характеристики и функции входящих в нее основных компонентов.

Архитектура вычислительной сети - описание ее общей модели.

Многообразие производителей вычислительных сетей и сетевых программных продуктов поставило проблему объединения сетей различных архитектур. Для ее решения МОС разработала модель архитектуры открытых систем.

Открытая система - система, взаимодействующая с другими системами в соответствии с принятыми стандартами.

Предложенная модель архитектуры открытых систем служит базой для производителей при разработке совместимого сетевого оборудования. Эта модель не является неким физическим телом, отдельные элементы которого можно осязать. Модель представляет собой самые общие рекомендации для построения стандартов совместимых сетевых программных продуктов. Эти рекомендации должны быть реализованы как в аппаратуре, так и в программных средствах вычислительных сетей.

52.Протоколы компьютерных сетей.

ПРОТОКОЛЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ

Понятие протокола

Протокол - набор правил, определяющий взаимодействие двух одноименных уровней модели взаимодействия открытых систем в различных абонентских ЭВМ.

Протокол - это не программа. Правила и последовательность выполнения действий при обмене информацией, определенные протоколом, должны быть реализованы в программе. Обычно функции протоколов различных уровней реализуются в драйверах для различных вычислительных сетей.

В соответствии с семиуровневой структурой модели можно говорить о необходимости существования протоколов для каждого уровня.

Концепция открытых систем предусматривает разработку стандартов для протоколов различных уровней. Легче всего поддаются стандартизации протоколы трех нижних уровней модели архитектуры открытых систем, так как они определяют действия и процедуры, свойственные для вычислительных сетей любого класса.

Труднее всего стандартизовать протоколы верхних уровней, особенно прикладного, из-за множественности прикладных задач и в ряде случаев их уникальности. Если по типам структур, методам доступа к физической передающей среде, используемым сетевым технологиям и некоторым другим особенностям можно насчитать примерно десяток различных моделей вычислительных сетей, то по их функциональному назначению пределов не существует.

Основные типы протоколов

Проще всего представить особенности сетевых протоколов на примере протоколов канального уровня, которые делятся на две основные группы: байт-ориентированные и бит-ориентированные.

Байт-ориентированный протокол обеспечивает передачу сообщения по информационному каналу в виде последовательности байтов. Кроме информационных байтов в канал передаются также управляющие и служебные байты. Такой тип протокола удобен для ЭВМ, так как она ориентирована на обработку данных, представленных в виде двоичных байтов. Для коммуникационной среды байт-ориентированный протокол менее удобен, так как разделение информационного потока в канале на байты требует использования дополнительных сигналов, что в конечном счете снижает пропускную способность канала связи.

Наиболее известным и распространенным байт-ориентированным протоколом является протокол двоичной синхронной связи BSC (Binary Synchronous Communication), разработанный фирмой IBM. Протокол обеспечивает передачу двух типов кадров: управляющих и информационных. В управляющих кадрах передаются управляющие и служебные символы, в информационных - сообщения (отдельные пакеты, последовательность пакетов). Работа протокола BSC осуществляется в три фазы: установление соединения, поддержание сеанса передачи сообщений, разрыв соединения. Протокол требует на каждый переданный кадр посылки квитанции о результате его приема. Кадры, переданные с ошибкой, передаются повторно. Протокол определяет максимальное число повторных передач.

53. Лока́льная вычисли́тельная сеть (ЛВС, локальная сеть, сленг. локалка) — компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры). Несмотря на такие расстояния, подобные сети всё равно относят к локальным.

54. Топологией ЛВС называется схема соединения рабочих станций с сервером и между собой в локально-вычислительной сети (ЛВС). Всего существует четыре типа топологий, используемых на практике при создании ЛВС:

• топология типа "звезда",

• кольцевая топология,

• логическая кольцевая топология,

• шинная топология.

Топология ЛВС типа "звезда"

Топология "звезда" предусматривает такую схему соединения, при которой все рабочие станции имеют непосредственное подключение к серверу, являющемуся центром "звезды". При такой схеме подключения, запрос от любого сетевого устройства направляется прямиком к серверу, где он обрабатывается с различной скоростью, зависящей от аппаратных возможностей центральной машины. Обращение одного компьютера к другому в ЛВС типа "звезда" проходит через центральную машину. Такая схема подключения хороша тем, что возникновение в ней коллизий полностью исключено. Соединение рабочих станций и сервера по топологии "звезда" осуществляется очень просто, но затраты на создание такой сети могут быть значительными из-за того, что сервер располагается, зачастую, совсем не в центре сети. Для подключения новых станций всегда приходится прокладывать новые кабельные каналы так как уже задействованные не могут быть использованы. Производительность ЛВС, построенной по топологии "звезда" - наибольшая по сравнению с сетями других топологий, но она сильно зависит от вычислительной мощности центральной машины. Управление ЛВС, построенной по топологии "звезда" осуществляется, как правило, сервером.

Кольцевая топология сети

В кольцевой топологии среда передачи данных и запросов (сетевой кабель) образует замкнутый контур, включающий в себя рабочие станции, каждая из которых имеет непосредственное соединение лишь с двумя соседними компьютерами. Пакеты данных в сети, построенной по кольцевой топологии, циркулируют по замкнутому контуру. При этом, выполняемые любой рабочей станцией, запросы ставятся в очередь в порядке их поступления в ЛВС. Из-за этой очередности, а также из-за того, что пакеты данных циркулируют по кругу, скорость передачи данных в кольцевой топологии может быть не очень высока, и она прямо пропорциональна количеству сетевых устройств в ЛВС. Так как компьютеры в сети далеко не всегда имеют физическое кольцевое расположение, объединение рабочих станций по кольцевой топологии может быть довольно сложным занятием, которое, вдобавок, требует немалых расходов. Кроме того, выход из строя любой рабочей станции парализует работу всей ЛВС. Чтобы подключить новое сетевое устройство, также, придется на некоторое время приостановить работу всей сети.

Логическая кольцевая топология

Логическая кольцевая топология характеризуется соединением сегментов, производящимся, как в топологии "звезда", но управление сетью осуществляется, как в кольцевой топологии. Каждому компьютеру в сети присевается статический адрес, и управление ЛВС осуществляется по схеме: от старшего адреса к младшему и от самого младшего адреса к самому старшему. С точки зрения компьютерной логики, логическая кольцевая топология ничем не отличается от кольцевой. Но если в случае с кольцевой топологией, работа сети прекращалась при разрыве соединения, то в логической кольцевой топологии, разрыв соединения актуален только для нижерасположенного (ближайшего) сетевого узла, а остальная часть ЛВС продолжает функционировать.

Шинная топология

Если компьютеры в сети подключаются к одной незамкнутой магистрали (шине), то такая топология называется "шинной". В такой сети, любая рабочая станция может обращаться непосредственно к любому и каждому устройству в сети. Самое главное преимущество шинной топологии заключается в том, что работа сети не может быть нарушена в связи с отключением или потерей работоспособности какой-либо машины. К тому же, подключение новых сетевых устройств осуществляется быстро и не вызывает затруднений.

Выбор топологии локальной вычислительной сети осуществляется в зависимости от приоритета следующих характеристик в строящейся сети:

• легкость и быстрота подключения новых компьютеров к существующей сети и планируемые объемы затрат;

• обеспечение максимально-возможной производительности ЛВС;

• бесперебойность и непрерывность работы ЛВС;

• количество компьютеров в сети;

• физическая удаленность компьютеров друг от друга.