Классификация современных сетей.

С точки зрения масштаба охвата территории, а также функцио­нального назна­чения сетей, все сети можно разделить на следую­щие виды:

- глобальные вычислительные сети;

- городские (муниципальные) сети;

- локальные вычислительные сети;

- корпоративные вычислительные сети;

- частные вычислительные сети;

- виртуальные частные вычислительные сети;

- домашние сети.

С точки зрения организации способа передачи и форм сигналов сети можно разделить следующим образом:

- кабельные: оптические и электрические;

- беспроводные: радиосигналы, лазер, инфракрасные системы, микроволновые системы, сети сотовых операторов.

По функциональной направленности сети можно разделить:

- сети управления производством;

- сети информатизации и оповещения;

- сети с совместным использованием данных.

По методу организации доставки данных:

- сети с единственным маршрутом;

- маршрутизируемые системы с коммутацией пакетов;

- маршрутизируемые системы с коммутацией потоков.

 

Модели представления сетевых объектов и устройств

Модель OSI позволяет решать следующий ряд вопросов:

- обеспечение передачи информации между различными типами локальных и глобальных сетей;

- стандартизация сетевого оборудования, что позволяет устройствам одного производителя взаимодействовать с устройствами других;

- сохранение капиталовложений пользователей, обеспеченное возможностью взаимодействия старого сетевого оборудования с новыми устройствами;

- разработка программного и аппаратного обеспечения, использующего общие интерфейсы для передачи как внутри сети, так и между различными сетями;

- возможность появления всемирных сетевых коммуникаций, в первую очередь – Интернета.

Модель OSI состоит из 7 уровней, расположенных один поверх другого: фи­зический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, представи­тель­ский, прикладной. Передача информации начинается на прикладном уровне. Затем информация претерпевает ряд преобразований и определенных прираще­ний на более нижних уровнях до тех пор, пока данные не достигнут фи­зического уровня и не будут по сети переданы второму участнику соединения – прием­нику. Тот принимает данные на физическом уровне и передает их для про­верки и расшифровки более высоким уровням. И так до тех пор, пока данные не достиг­нут прикладного уровня.

Физический и канальный уровни модели OSI

Физический уровень описывает: все физические среды передачи данных (ка­бель, оптоволокно, радиоволны и др.), сетевые разъемы, компоновку сети, ме­тоды передачи и кодирования сигналов, устройства передачи, методы распозна­вания ошибок при передаче сигналов.

Канальный уровень содержит два подуровня: более высокий – управление ло­гическим соединением (LLC) и более низкий – протокол управления доступом к передающей среде (MAC).

Сетевой и транспортный уровни модели OSI

Сетевой уровень управляет прохождением пакетов по сети.

Транспортный уровень выполняет функции, обеспечивающие надежную пе­ресылку данных от передающего узла к принимающему.

Сеансовый, представительский и прикладной уровни OSI

Сеансовый уровень отвечает за установление и поддержку коммуникацион­ного канала между двумя узлами, он обеспечивает очередность работы узлов: определяет, какой из узлов первым начинает передачу данных.

Представительский уровень управляет форматированием данных, поскольку прикладные программы нередко используют различные способы представления информации.

Прикладной уровень управляет доступом к приложениям и сетевым служ­бам.

Назначение и виды методов доступа к среде

Метод доступа к среде – это набор правил, согласно которым определяется приоритет и очередность между всеми участниками сетевого обмена по приему и передаче сообщений.

Методы доступа к среде соответствуют канальному уровню модели OSI:

- метод доступа с использованием маркера;

- множественный доступ с контролем несущей и обнаруж. коллизий (CSMA/CD);

- множественный доступ с контролем несущей и представ. коллизий (CSMA/CA);

- множественный доступ по приоритету запроса;

- фиксированные слоты (выделенные каналы связи).

Множественный доступ с временным разделением (уплотнением) каналов (time division multiple access, TDMA). Время доступа к сети делится на интер­валы, каждому интервалу назначается конкретный узел, он имеет право переда­вать свою информацию другим узлам именно в этот интервал.

Множественный доступ с частотным разделением каналов (frecuency divi­sion multiple access, FDMA). Каждый узел прослушивает независимую частоту, каждая из которых может считаться отдельным подканалом, коммутатор ретранслирует сигналы на разных частотах, быстро переключаясь между ними.

Множественный доступ с кодовым разделением каналов (code division multiple access, CDMA). Каждый сеанс связи разбивается на отдельные пакеты, которые передаются по индивидуальным оптимизированным маршрутам. Па­кеты содержат код идентификации, позволяющий осуществить правильную сборку в пункте приема.

Статический множественный доступ (statical multiple access). Этот метод не ориентируется на строгое закрепление узла по времени или частоте.

Коммутация каналов (circuit switching). Здесь коммутатор отвечает за орга­низацию физической линии связи между передающим и принимающим узлами.

При коммутации сообщений (message swithing) для передачи данных исполь­зуется метод промежуточного хранения.

Коммутация пакетов (packet switching) представляет собой комбинацию ме­тодов коммутации каналов и сообщений.

Метод доступа к среде с использованием маркера

Метод с передачей маркера неконкурентный – в нем два компьютера не могут начать передавать сигнал одновременно.

Чаще всего методы с использованием маркера применяются в сетях с кольце­вой топологией (например, Token Ring и FDDI), однако ничто не мешает пере­давать маркер и в сетях с другими видами топологий (например, ArcNet).

Метод доступа к среде CSMA/CD (шина, звезда и звезда-шина)

Метод доступа к среде с использованием приоритетов

Применяется в топологии «звезда». Центральный элемент – активный концен­тратор. Метод доступа к среде CSMA/CA

Сетевые структуры и структурированные системы

Под структурой вычислительной сети часто понимается тот базовый принцип, который используется при размещении узлов и рабочих станций, а также актив­ного оборудования сети на территории.

Топология включает требования к следующим характеристикам: тип кабель­ной системы, тип и хар-ки передающего оборудования, применяемого для пере­дачи данных и физическое размещение: компьютеров, силовых и информацион­ных кабелей …

Топология шина (ArcNet и Ethernet) Шинная топология представляет собой кабель, последовательно соединяющий компьютеры и серверы в виде цепочки. Сеть с шинной топологией имеет на­чальную и конечную точки, и к каждому концу сегмента шинного кабеля под­ключается терминатор. Передаваемый пакет принимается всеми узлами сегмента и на прохождение всего сегмента требуется некоторое количество времени, на­зываемое задержкой. В качестве среды передачи в данной топологии применяется коаксиальный ка­бель.

При топологии «кольцо» компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо. Поэтому у кабеля просто нет свободного конца и не надо ставить терми­натор. Продвижение информации осуществляется от первому ко второму, от второго к третьему и так далее, а от последнего к первому.

Топология звезда является ста­рейшим способом передачи сигналов, имеющим свое начало в коммутационных телефонных станциях.

В этом случае все компьютеры, подключаемые к сети, соединяются кабелем с «центральным элементом» в качестве которого может использоваться специаль­ный компьютер – узел сети или специализированное оборудование – концентра­тор или коммутатор.

Ячеистая топология. Такая топология реализует принцип «каждый с каждым». Сеть с ячеистой топологией обладает высокой избыточностью и надежностью, так как каждый компьютер в такой сети соединен с любым другим отдельным кабелем.

Комбинированные топологии

Звезда-шина (star-bus) – это комбинация топологий «шина» и «звезда». Логи­чески это выглядит так: несколько сетей и даже отдельных узлов с топологией «звезда» объединяются при помощи магистральной линейной шины. Физически такое объединение осуществляется «начинкой» центрального элемента тополо­гии «звезда».

Звезда-кольцо (star-ring). Объединяемые элементы (подсети или отдельные узлы сети) на основе центрального элемента образуют логическое кольцо.

В комбинированных топологиях в качестве центрального элемента всегда ис­пользуются специализированные устройства: концентраторы, коммутаторы, мосты, маршрутизаторы и их комбинации.