Основи локальних обчислювальних мереж

В даний час на підприємствах і в установах знайшли широке застосування ЛОС, основне призначення яких - забезпечити доступ до загальномережевих (інформаційних, програмних і апаратних) ресурсів. Крім того, ЛОС дозволяють співробітникам підприємств оперативно обмінюватися один з одним інформацією.

ЛОС застосовуються для вирішення таких проблеми:

· Розподіл даних. Дані в локальній мережі зберігаються на центральному ПК і можуть бути доступні на робочих станціях. У зв'язку з цим не треба на кожному робочому місці мати накопичувачі для зберігання однієї і тієї ж інформації;

· Розподіл ресурсів. Периферійні пристрої можуть бути доступні для всіх користувачів ЛОС. Такими пристроями можуть бути, наприклад, сканер або лазерний принтер;

· Розподіл програм. Всі користувачі ЛОС можуть спільно мати доступ до програм, які були централізовано встановлені на одному з комп'ютерів.

Локальна обчислювальна мережа (ЛОС) є з'єднанням декількох ПК за допомогою відповідного апаратного і програмного забезпечення. У локальних мережах швидкість передачі даних висока, протоколи порівняно з протоколами глобальних мереж відносно прості, відсутня надмірність каналів зв'язку.

Локальні мережі залежно від адміністративних взаємин між ЕОМ розділяються на:

· ієрархічні або централізовані;

· однорангові.

Локальні мережі залежно від фізичних і логічних взаємин між ЕОМ відрізняються архітектурою (Ethernet, TokenRing, FDDI і т.д.) і топологією (шинна, кільце, зірка і т.д.).

У локальних мережах реалізується технологія «клієнт – сервер». Сервер – це об'єкт (комп'ютер або програма), який надає сервісні послуги, а клієнт – це об'єкт (комп'ютер або програма), який запрошує сервер надати ці послуги.

У однорангових мережах сервер може бути одночасне і клієнтом, тобто використовувати ресурси іншого ПК або того ж ПК, якому він сам надає ресурси.

Сервер в ієрархічних мережах може бути клієнтом лише сервера більш високого рівня ієрархії. Ієрархічні мережі називаються мережами з виділеним сервером. Комп'ютери, що складають локальну мережу, прийнято називати вузлами. Кожен вузол може бути сервером або робочою станцією.

Однорангова (однорівнева) локальна мережа.

Одноранговамережа – це мережа рівноправних комп'ютерів (робочих станцій), кожен з яких має унікальне ім'я і пароль для входу в комп'ютер. Однорангова мережа не має центрального ПК.

У одноранговій мережі кожна робоча станція може розділити всі ресурси з іншими робочими станціями мережі. Робоча станція може розділити частину ресурсів, а може взагалі не надавати жодних ресурсів іншим станціям. Наприклад, деякі апаратні засоби (сканери, принтери вінчестери, приводи CD-ROM та ін.), підключені до окремим ПК, використовуються спільно на всіх робочих місцях.

Кожен користувач однорангової мережі є адміністратором на своєму ПК. Однорангові мережі застосовуються для об'єднання в мережу невеликого числа комп'ютерів – не більше 10-15. Однорангові мережі можуть бути організовані, наприклад, за допомогою операційної системи Windows 95, 98, 2000, Windows XP та іншими ОС.

Для доступу до ресурсів робочих станцій в одноранговій мережі необхідно увійти до папки мережене оточення, двічі клацнувши на піктограмі Мережеве оточення і вибрати команду Відображати комп'ютери робочої групи. Після цього на екрані відображатимуться комп'ютери, які входять в однорангову мережу, клацаючи мишею на піктограмах комп'ютерів можна відкрити логічні диски і папки зі загальномережевими ресурсами.

Ієрархічні (багаторівневі) локальні мережі.

Ієрархічні локальні мережі – локальні мережі, в яких наявний один або декілька спеціальних комп'ютерів – серверів, на яких зберігається інформація, що спільно використовується різними користувачами. Ієрархічні локальні мережі – це, як правило, ЛОС з виділеним сервером, але існують мережі і з невиділеним сервером. У мережах з невиділеним сервером функції робочої станції і сервера поєднані. Робочі станції, що входять в ієрархічну мережу, можуть одночасно організувати між собою однорангову локальну мережу.

Виділені сервери зазвичай є високопродуктивними комп'ютерами, з вінчестерами великої ємності. На сервері встановлюється мережева операційна система, до нього підключаються всі зовнішні пристрої (принтери, сканери, жорсткі диски, модеми і так далі). Надання ресурсів сервера в ієрархічній мережі проводиться на рівні користувачів.

Кожен користувач має бути зареєстрований адміністратором мережі під унікальним ім'ям (логіном) і користувачі повинні призначити собі пароль, під яким входитимуть в ПК і мережу. Крім того, при реєстрації користувачів адміністратор мережі виділяє їм необхідні ресурси на сервері і права доступу до них.

Комп'ютери, з яких здійснюється доступ до інформації на сервері, називаються робочими станціями, або клієнтами. На них встановлюється автономна операційна система і клієнтська частина мережевої операційної системи. В локальні операційні системи Windows 95, 98, 2000, Windows XP включена клієнтська частина таких мережевих операційних систем як Windows NT Server, Windows 2003 Server.

Залежно від способів використання сервера в ієрархічних ЛОС розрізняють сервери наступних типів.

Файловий сервер. В цьому випадку на сервері знаходяться спільно оброблювані файли і спільно використовувані програми.

Сервер баз даних. На сервері розміщується мережева база даних. База даних на сервері може поповнюватися з різних робочих станцій і видавати інформацію за запитами з робочих станцій.

Сервер доступу – виділений комп'ютер в локальній мережі для виконання віддаленої обробки завдань. Сервер виконує завдання, отримане з віддаленої робочої станції, і результати направляє на віддалену робочу станцію. Іншими словами, сервер призначений для віддаленого доступу (наприклад, з мобільного ПК) до ресурсів локальної мережі.

Сервер - друк. До комп'ютера невеликої потужності підключається достатньо продуктивний принтер, на якому може бути роздрукована інформація відразу з декількох робочих станцій. Програмне забезпечення організовує чергу завдань на друк.

Поштовий сервер. На сервері зберігається інформація, що відправляється і отримується як по локальній мережі, так і ззовні по модему. Користувач може проглянути інформацію, що поступила на його ім'я, або відправити через поштовий сервер свою інформацію.

Однорангові і ієрархічні локальні мережі має свої переваги і недоліки. Вибір типу локальної мережі залежить від вимог що пред'являються до її вартості, надійності, швидкість обробки даних, секретності інформації і так далі.

3. Стандартні комунікаційні протоколи. Стеки протоколів

Для забезпечення взаємодії різних програмних і апаратних засобів в комп'ютерних мережах були прийняті єдині правила або стандарт, який визначає алгоритм передачі інформації в мережах.

Як стандарт були прийняті мережеві протоколи, які визначають взаємодію устаткування в мережах. Слід зазначити, що в обчислювальних мережах здійснюється обмін даними не лише між вузлами як фізичними пристроями, але і між програмними модулями.

Розглянемо функції, що виконуються кожним функціональним рівнем семирівневої моделі взаємодії відкритих систем при передачі пакету даних від мереженого додатка одного комп'ютера до мереженого додатка, що працює на іншому комп'ютері.

Механізм передачі повідомлення між Пк1 і Пк2 можна представити у вигляді послідовної пересилки цього повідомлення зверху вниз від прикладного рівня до фізичного рівня. Потім фізичний рівень Пк1 забезпечує пересилку повідомлення (даних) по мережі фізичному рівню Пк2. Далі повідомлення передається знизу доверху від фізичного рівня до прикладного рівня Пк2.

1. Прикладний рівень – самий верхній рівень моделі OSI. Прикладний рівень управляє спільним доступом до мережі, потоком даних і обробкою помилок. Прикладний рівень отримує запит (повідомлення) від мережевого додатка, що працює на комп'ютері Пк1, який потрібно передати мережевому додатку, що працює на Пк2.

2. Представницький рівень (рівень представлення даних) визначає формат, який використовється для обміну даними між Пк1 і Пк2. На Пк1 дані, що поступили від прикладного рівня, на представницькому рівні переводяться в проміжний формат. На Пк2 на цьому рівні відбувається переведення з проміжного формату в той, який використовується прикладним рівнем даного комп'ютера.

3. Сеансовий рівень дозволяє двом додаткам на Пк1 і Пк2 встановлювати, використовувати і завершувати з'єднання, яке називається сеансом. Сеансовий рівень забезпечує синхронізацію між призначеними для користувача завданнями за допомогою розставляння в потоці даних контрольних крапок.

4. Транспортний рівень здійснює контроль даних і гарантує доставку пакетів без помилок. Крім того, транспортний рівень виконує поділ довгих повідомлень, що поступають від верхніх рівнів Пк1, на пакети даних (при передачі даних) і формування первинних повідомлень в Пк2 з набору пакетів, отриманих через канальний і мережевий рівні.

Транспортний рівень і рівні, які перебувають | вище, реалізуються програмними засобами Пк1 і Пк2 (компонентами їх мережевих операційних систем). Транспортний рівень пов'язує нижні рівні (фізичний, канальний, мережевний) з верхніми рівнями, які реалізуються програмними засобами.

5. Мережений рівень служить для утворення єдиної транспортної системи, яка об'єднує декілька мереж, що можуть мати різні принципи передачі повідомлень. Всередині мережі доставка даних забезпечується відповідним канальним рівнем, а доставку даних між мережами виконує мережевий рівень. Мережевий рівень реалізується програмними модулями операційної системи, програмними і апаратними засобами маршрутизаторів.

6. Канальний рівень забезпечує пересилку пакетів між будь-якими двома ПК локальної мережі. Крім того, канальний рівень здійснює управління доступом до передавальнго середовища. Функції канального рівня реалізуються мережевими адаптерами і їх драйверами.

7. Фізичний рівень забезпечує фізичний шлях для електричних сигналів, що несуть інформацію. Цей рівень характеризує параметри фізичного середовища передачі даних. Фізичний рівень визначає характеристики електричних сигналів, які передають дискретну інформацію, типи роз'ємів і призначення кожного контакту. Як правило, функції фізичного рівня реалізуються мережевим адаптером або портом.

У обчислювальних мережах, як правило, застосовуються набори протоколів, а не всі функціональні рівні моделі взаємодії відкритих систем. Набіор протоколів, достатній для організації взаємодії обладнання в мережі, називається стеком комунікаційних протоколів.

Найбільш популярними є стеки протоколів: TCP/IP, IPX/SPX, NetBEUI/NetBIOS та інші. Ці стеки протоколів на фізичному і канальному рівнях використовують стандартизовані протоколи Ethernet, TokenRing, FDDI і деякі інші, які дозволяють використовувати у всіх мережах одну і ту ж апаратуру. На верхніх рівнях всі стеки працюють зі своїми власними протоколами.

4. Базові технології локальних мереж

Архітектуру або технології локальних мереж можна розділити на два покоління.

До першого покоління відноситься архітектура, що забезпечує низьку і середню швидкість передачі інформації: Ethernet 10 Мбіт/с), Token Ring| (16 Мбіт/с) і ARC net (2,5 Мбіт/с). Для передачі даних ці технології використовують кабелі з мідною жилою.

До другого покоління технологій відноситься сучасна високошвидкісна архітектура: FDDI (100 Мбіт/с), АТМ (155 Мбіт/с) і модернізовані версії архітектури першого покоління (Ethernet): Fast Ethernet (100 Мбіт/с) і Gigabit Ethernet (1000 Мбіт/с).

Вдосконалені варіанти архітектури першого покоління розраховані як на використання кабелів з мідними жилами, так і на волоконно-оптичні лінії передачі даних.

Нові технології (FDDI і АТМ) орієнтовані на використання волоконно-оптичних ліній передачі даних і можуть використовуватися для одночасної передачі інформації різних типів (відеозображення, голосу і даних).

Мережева технологія – це мінімальний набір стандартних протоколів і реалізовуваних програмно-апаратних засобів, достатній для побудови обчислювальної мережі. Мережеві технології називають базовими технологіями. В даний час нараховується величезна кількість мереж, що мають різні рівні стандартизації, проте широкого поширення набули такі відомі технології, як Ethernet, Token-Ring, Arcnet, FDDI.

Методи доступу до мережі

Ethernet є методом множинного доступу з несучим прослухуванням і дозволом колізій (конфліктів). Перед початком передачі кожна робоча станція визначає, вільний канал чи зайнятий. Якщо канал вільний, станція починає передачу даних. Реально конфлікти призводять до зниження швидкодії мережі лише у тому випадку, коли працюють 80–100 станцій.

Метод доступуArcnet. Цей метод доступу набув широкого поширення в основному завдяки тому, що обладнання Arcnet| дешевше, ніж обладнання Ethernet або TokenRing| Arcnet використовується в локальних мережах з топологією «зірка».

Один з комп'ютерів створює спеціальний маркер (спеціальне повідомлення), який послідовно передається від одного комп'ютера до іншого. Якщо станція повинна передати повідомлення, вона, отримавши маркер, формує пакет, доповнений адресами відправника і призначення. Коли пакет доходить до станції призначення, повідомлення «відчеплюється» від маркера і передається станції.

Метод доступуTokenRing. Цей метод розроблений фірмою IBM; він розрахований па кільцеву топологію мережі. Даний метод нагадує Arcnet, оскільки також використовує маркер, який передається від однієї станції до іншої. На відміну від Arcnet при методі доступу TokenRing передбачена можливість призначати різні пріоритети різним робочим станціям.

Базові технології ЛОС

Технологія Ethernet зараз найбільш популярна в світі. У класичній мережі Ethernet застосовується стандартний коаксіальний кабель двох видів (товстий і тонкий). Застосовуються топології типу “шина” і типу “пасивна зірка”.

Стандарт визначає чотири основні типи середовища передачі.

· 10BASE5 (товстий коаксіальний кабель);

· 10BASE2 (тонкий коаксіальний кабель);

· 10BASE-T (пара кабелів);

· 10BASE-F (оптоволоконний кабель).

Fast Ethernet – високошвидкісний різновид мережі Ethernet, що забезпечує швидкість передачі 100 Мбіт/с. Мережі Fast Ethernet сумісні з мережами, виконаними за стандартом Ethernet. Основна топологія мережі Fast Ethernet - пасивна зірка.

Стандарт визначає три типи середовища передачі для Fast Ethernet:

· 100BASE-T4 (зчетверена пара кабелів);

· 100BASE-TX (здвоєна пара кабелів);

· 100BASE-FX (оптоволоконний кабель).

Gigabit Ethernet – високошвидкісний різновид мережі Ethernet, що забезпечує швидкість передачі 1000 Мбіт/с. Стандарт мережі Gigabit Ethernet в даний час включає наступні типи середовища передачі:

· 1000BASE-SX – сегмент на оптоволоконному кабелі з довжиною хвилі світлового сигналу 850 нм.

· 1000BASE-LX – сегмент на оптоволоконному кабелі з довжиною хвилі світлового сигналу 1300 нм.

· 1000BASE-CX – сегмент на електричному кабелі (екранована пара).

· 1000BASE-T – сегмент на електричному кабелі (зчетверена неекранована пара).

У зв'язку з тим, що мережі сумісні, легко і просто з'єднувати сегменти Ethernet, FastEthernet і Gigabit Ethernet в єдину мережу.

Мережа Token-Ring запропонована фірмою IBM. Token-Ring призначалася для об'єднання в мережу всіх типів комп'ютерів IBM, що випускаються (від персональних до великих). Мережа Token-Ring має зоряно-кільцеву топологію.

Мережа Arcnet - це одна із старих мереж. Як топологію мережа Arcnet використовує “шину” і “пасивну зірку”. Мережа Arcnet користувалася великою популярністю. Серед основних достоїнств мережі Arcnet можна назвати високу надійність, низьку вартість адаптерів і гнучкість. Основним недоліком мережі є низька швидкість передачі інформації (2,5 Мбіт/с).

FDDI (Fiber Distributed Data Interface) – стандартизована специфікація для мережевої архітектури високошвидкісної передачі даних по оптоволоконних лініях. Швидкість передачі – 100 Мбіт/с.

Основні технічні характеристики мережі FDDI наступні:

· Максимальна кількість абонентів мережі – 1000.

· Максимальна протяжність кільця мережі – 20 км.

· Максимальна відстань між абонентами мережі – 2 км.

· Середовище передачі – оптоволоконний кабель

· Метод доступу – маркерний.

· Швидкість передачі інформації – 100 Мбіт/с.

Дата добавления: 2015-05-24