АППАРАТНЫЕ И ПРОГРАММНЫЕ КОМПОНЕНТЫ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ

Компьютерная сеть состоит из трех основных компонентов:

• сети передачи данных, включающей каналы передачи данных и средства коммутации;

• компьютеров, связанных сетью передачи данных;

• сетевого программного обеспечения.

Компьютер подключается к сетевому кабелю с помощью специального сетевого адаптера, который вставляется в обычные разъемы расширения на системной плате компьютера и выполняет аппаратные функции приема и передачи пакетов данных в сети. На данный момент подавляющая часть компьютерных сетей использует для соединения и передачи сигналов между компьютерами три вида кабелей: коаксиальный кабель, витую пару (twisted pair), оптоволоконный кабель.

Коаксиальный кабель до недавнего времени был самым распространенным. Этот кабель недорогой, легкий, гибкий, удобный, безопасный и простой в установке. Существует два типа коаксиальных кабелей: тонкий (спецификация 10Base2) и толстый (спецификация 10Base5).

Тонкий коаксиальный кабель — гибкий, диаметром 0,64 см (0,25"). Он прост в применении и подходит практически для любого типа сети; подключается непосредственно к плате сетевого адаптера; передает сигнал на 185 м практически без затухания.

Толстый коаксиальный кабель — жесткий, диаметром 1,27 см (0,5"). Его иногда называют стандартный Ethernet (первый кабель в популярной сетевой архитектуре). Жила этого кабеля толще, затухание меньше. Он передает сигнал без затухания на 500 м. Толстый кабель используют в качестве магистрали, соединяющей несколько небольших сетей.

Витая пара — это два перевитых изолированных медных провода. Несколько витых пар проводов часто помещают в одну защитную оболочку. Переплетение проводов позволяет избавиться от электрических помех, наводимых соседними проводами и другими внешними источниками, например двигателями, трансформаторами, мощными реле.

В оптоволоконном кабеле цифровые данные распространяются по оптическим волокнам в виде модулированных световых импульсов. Из-за отсутствия электрических сигналов оптоволоконный кабель нельзя вскрыть и перехватить данные. Оптоволоконные линии предназначены для перемещения больших объемов данных на очень высоких скоростях (от 100 Мбит/с) и на многие километры. Кабель не подвержен электрическим помехам. Существенным недостатком этой технологии является дороговизна и сложность в установке и подключении.

Для объединения компьютеров в сеть и объединения нескольких сетей используются специальные устройства: концентраторы, коммуникаторы, маршрутизаторы и шлюзы.

Концентраторы (или хабы — от англ. hub) — устройства, которые объединяют близко расположенные компьютеры и соединяют их с сегментом (участком) сети.

Коммуникаторы (или переключатели, англ. switch) — устройства, соединяющие сегменты одной и той же сети или разных сетей, имеющих одинаковый сетевой протокол.

Шлюзы (англ. GateWay) применяются в случаях, когда соединяемые сети имеют различные сетевые протоколы. Поступивший в шлюз пакет из одной сети преобразуется в пакет, соответствующий требованиям другой сети. С помощью шлюзов сети также подсоединяются к мэйнфреймам — мощным универсальным компьютерам — и суперкомпьютерам. Все сети строятся на основе трех базовых схем соединения (топологий): «звезда», «общаяшина» и «кольцо».

В случае топологии «звезда» (рис. 1.) каждый персональный компьютер (ПК) через специальный сетевой адаптер (СА) подключается отдельным кабелем к центральному узлу — концентратору (К).

Рис.1. Топология Звезда

Недостатком такой топологии является низкая надежность, так как выход из строя центрального узла приводит к остановке всей сети, а также большая протяженность кабелей, зависящая от числа компьютеров.

Топология «общая шина» предполагает использование одного кабеля, к которому подключаются все компьютеры. Информация по нему передается компьютерами поочередно (рис. 2).

Рис.2. Топология Шина

Для гашения сигналов на концах кабеля устанавливаются терминаторы (Т). Достоинством такой топологии являются, как правило, меньшая протяженность кабеля и более высокая надежность, чем у «звезды», так как выход из строя отдельной PC не влечет за собой нарушения работоспособности всей сети.

Недостаток заключается в том, что обрыв основного кабеля приводит к неработоспособности всей сети.

При кольцевой топологии данные передаются от одного компьютера к другому по эстафете (рис. 3). Если некоторый компьютер получает данные, не предназначенные ему, то он передает их дальше по кольцу. Компьютер-адресат предназначенные ему данные дальше никуда не передает.

Рис.3. Топология Кольцо

Достоинством кольцевой топологии является более высокая надежность системы при разрывах кабелей, чем для «общей шины», так как к каждому компьютеру есть два пути доступа. К недостаткам этой топологии следует отнести большую протяженность кабеля, невысокое быстродействие по сравнению со « звездой », а также слабую защищенность информации, как и при топологии с общей шиной.

Управление работой сети в зависимости от ее протяженности, числа объединяемых компьютеров и интенсивности обмена данными осуществляет сетевая операционная система. В качестве такой ОС могут использоваться, например, MS Windows 98/ME — для нескольких десятков компьютеров, MS Windows NT/2000/XP — для нескольких сотен компьютеров, Novell, Unix — для нескольких тысяч компьютеров. Для упорядочения разработки сетевого ПО и обеспечения возможности взаимодействия любых компьютерных сетей Международной организацией по стандартизации (International Standard Organization — ISO) была разработана эталонная модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnecting — OSI).

С точки зрения распределения аппаратных и информационных ресурсов различают два типа сетей: одноранговую и с выделенным сервером.

Одноранговой сетью называют такое объединение компьютеров, при котором каждый компьютер может предоставлять свои ресурсы (файлы и устройства) для общего доступа. Ресурсы компьютера, выделяемые для общего доступа в сети, называются сетевыми, остальные ресурсы компьютера — локальными. Одноранговые сети могут объединять до нескольких десятков компьютеров и работать под управлением MS Windows 98/ME/NT/2000/ ХР. Все пользователи одноранговой сети равноправны. Каждый пользователь сам принимает решение о типе доступа ко всем ресурсам своего компьютера и может в любой момент изменить тип доступа к любому ресурсу.

В сетях с выделенным сервером на один из компьютеров — сервер сети — устанавливается сетевая операционная система, управляющая всеми ресурсами сети и регулирующая доступ к ним. Такой операционной системой может быть MS Windows NT/2000/XP, Novell, Unix. Ее обслуживает специалист — администратор сети, в обязанности которого входят такие вопросы, как разделение прав доступа ко всем ресурсам сети, защита данных, обеспечение информационной безопасности, поддержание в работоспособном состоянии прикладных программных ресурсов с общим доступом. Для организации взаимодействия компьютеров в локальной сети Международным институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике IEEE (Institute of Electrical and Electronical Engineers) были разработаны протоколы обмена и методы доступа к данным.

Вкратце рассмотрим протоколы обмена, которые описывают методы доступа к сетевым каналам данных: Ethernet, Arcnet и Token Ring. Эти методы доступа реализуют функции канального уровня модели OSI. Название используемого метода часто отождествляют с типом топологии сети.

Метод доступа Ethernet разработан фирмой Xerox. Он обеспечивает высокую скорость передачи и надежность, поддерживает топологию с общей шиной. Суть метода состоит в том, что ПК начинает передачу в том случае, если канал свободен, в противном случае передача сообщений задерживается на некоторое время (для каждой станции свое). Быстродействие сети заметно снижается при одновременной работе 80-100 ПК. Это происходит из-за задержек, связанных с конфликтами в канале.

Метод доступа Arcnet разработан фирмой Datapoint Corp. Он используется в топологии «звезда». Сообщения от одного ПК к другому по этому методу доступа передаются с помощью маркера, который создается на одном из ПК. Если ПК собирается передать сообщение, то он дожидается прихода маркера и присоединяет к нему свое сообщение, снабженное адресами отправителя и получателя. Если ПК ожидает приема, то он ждет прихода маркера, а с его приходом анализирует заголовок прикрепленного к нему сообщения. Если сообщение предназначено данному ПК, то он открепляет его от маркера, а также прикрепляет новое при наличии такового.

Метод доступа Token Ring разработан фирмой IBM для кольцевой топологии. Этот метод имеет сходство с методом Arcnet. Основное его отличие состоит в том, что имеется механизм приоритета, благодаря которому отдельные ПК могут получать маркер быстрее других и удерживать его дольше.

Оборудование для сетей типа Arcnet дешевле Ethernet и Token Ring, но уступает им по характеристикам надежности и производительности.

123 4

Дата добавления: 2016-06-15; просмотров: 3328;

Поиск по сайту

Узнать еще