Мережна архітектура ЛОМ

Для обміну даними в мережі існують спеціальні процедури, що одержали назву протоколів передачі даних. Відповідно до міжнародних вимог (OSI) для стандартизації мереж використовується семирівнева мережна архітектура (табл. 3.1).

Прийняті OSI міжнародні стандарти для протоколів передачі даних в локальних мережах описують методи доступу комп’ютерів (станцій, вузлів мережі) до мережного каналу.

Таблиця 9.1

Семирівнева система протоколів

Назва рівня	Вид рівня	Ключове слово	Дані	Функціональне призначення
Рівень додатків (Application Layer)	Верхні рівні	Поділ	Повідомлення	Підтримка прикладного програмного забезпечення кінцевого користувача
Рівень представлення (Presentation Layer)	Форматування	Пакет	– трансляція даних і файлів; – шифрування даних; – стиск і кодове перетворення даних
Сеансовий рівень (Session Layer)	Діалог	Пакет	– забезпечення інтерфейсу з транспортним рівнем; – управління взаємодією робочих станцій, що беруть участь у сеансі зв’язку; – управління доступом на основі прав доступу
Транспортний рівень (Transport Layer)	Надійність	Сегмент, дейтаграмма, пакет	– поділ переданих повідомлень на пакети на передавальному кінці і зборка їх на прийомному кінці; – узгодження несумісних мереж за допомогою шлюзів (наприклад, підключення ЛОМ до ГОМ)
Мережний рівень (Network Layer)	Дейтаграмма	Дейтаграмма	– вибір маршруту передачі даних між вузлами мережі (маршрутизація); – управління потоками даних у мережі; – буферизація даних
Канальний рівень (Data Layer)	Нижні рівні	Кадр	Кадр, пакет	– забезпечення віртуальної лінії зв’язку більш високого рівня для асинхронної передачі даних кадрами (блоками з керуючою інформацією); – формування однакової послідовності кадрів для передавального і приймаючого комп’ютерів
Фізичний рівень (Physical Layer)	Біти	Біти	– забезпечення віртуальної лінії зв’язку між вузлами мережі при передачі даних; – перетворення даних, що надходять з канального рівня, у сигнали для передачі по лінії зв’язку

Метод доступу – набір угод про формати переданих даних, методах синхронізації і захисту від помилок. Найбільше розповсюдження в ЛОМ отримали такі реалізації методів доступу як Ethernet, Arcnet u Token–Ring. Кожному з цих методів відповідає своя технологія передачі даних. Останнім часом для розробки високошвидкісних ЛОМ та їх магістралей, що об’єднують окремі ЛОМ, все більше застосування знаходить технологія ATM.

Метод доступу Ethernet (CSMA/CD – Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection – метод множинного доступу з прослуховуванням несучий і розв’язуванням колізій (конфліктів)) розроблений фірмою Xerox в 1975р. Він користується найбільшою популярністю, оскільки забезпечує надійність та високу швидкість передачі даних (10, 100, 1000 Мбіт/с).

Для даного методу використовується топологія "загальна шина" (коаксіальний кабель) або "зірка" (кручена пара). Передане повідомлення, яке включає в себе адресу станції призначення і станції відправлення, прослуховується всіма станціями мережі, але приймається тільки тією станцією, котрій воно адресовано.

У відповідності з протоколом CSMA робоча станція перед передачею повідомлення прослуховує мережу і визначає, вільний або зайнятий канал в дану мить. Зайнятість виявляється за наявністю в мережі несучого сигналу (carrier tone). В цьому випадку робоча станція переходить до режиму очікування і знаходиться в ньому до тих пір, поки канал не звільниться. Станція починає передачу повідомлення, коли в мережі наступає мовчання. Режим колізій або конфліктів (collision) фіксується (detection) в ту мить, коли дві (або більше) робочі станції почнуть передавати свої пакети одночасно. В цьому випадку повідомлення різних станцій накладатимуться одне на одне, і ні одне з них не дійде до одержувача. З появою конфлікту, станція повторює спробу передачі через випадковий інтервал часу, що формується за визначеним алгоритмом. Перевагами цього методу є: дешевизна, висока пропускна здібність, простота обслуговування. Головним недоліком являється різке зниження пропускної здібності при збільшенні кількості комп’ютерів в мережі.

Метод доступу Arcnet розроблений фірмою Datapoint Corp. Він використовує маркерну технологію і забезпечує відносно невисоку швидкість передачі, характеризується високою надійністю і кращими показниками максимальної відстані між вузлами мережі. Для метода доступу Arcnet застосовна топологія "зірка". Передача повідомлень відбувається наступним чином. Одна з робочих станцій створює маркер доступу (повідомлення спеціального виду), який послідовно передається від однієї станції мережі до другої. При отриманні маркеру станція формує пакет, додаючи до нього передане повідомлення з адресами відправника і одержувача. Станція–одержувач приймає своє повідомлення при надходженні пакету, "відчепивши" його від маркера. До переваг цього методу відноситься стабільність пропускної здібності, яка практично не залежить від кількості комп’ютерів в мережі, і гарантованість доступу комп’ютера до мережі (відсутність колізій). До недоліків відноситься складність обслуговування і відносна невисока пропускна здібність мережі. Цей метод порівняно рідко використовується в даний час в локальних мережах, але широко застосовується в системах управління виробництвом, в автомобільних пристроях, системах вентиляції і інших галузях.

Метод доступу Token Ring був розроблений фірмою IBM і розрахований на кільцеву топологію мережі. В Token Ring використовується маркерна технологія, що аналогічна методу Arcnet. Додатково тут є можливість призначати різні пріоритети робочим станціям. Швидкості передачі даних – 4 або 16 Мбіт/с., виконуються розробки з переходу на швидкості – 100-1000 Мбіт/с. Цей метод вважається найбільш вдалим, але висока вартість мережної апаратури не сприяла його широкому розповсюдженню.

Сучасна технологія ATM (Asynchronous Transfer Mode – асинхронний режим передачі) бере свій початок з 1991 р., коли чотири виробники мережних продуктів (StrataCom, Newbridge, Cisco Systems и NET) сформували Форум ATM з метою розвитку технології, розробки и впровадження нових стандартів. Для доступу до середовища передачі в цьому випадку використовується метод фіксованих кадрів (слотів) визначеного розміру, в які упаковуються комірки ATM. Технологія ATM орієнтована на сполучення. Це означає, що для передачі даних між двома вузлами ATM необхідно установити віртуальне сполучення (аналогічно організації телефонного каналу). Поки діє це віртуальне сполучення, дані будуть передаватися по одному і тому шляху, визначеному цим сполученням. Правильність передачі даних забезпечується шляхом додавання до кожного кадру його контрольної суми. Вірогідність отриманих даних на прийомному кінці контролюється шляхом порівняння обчисленої і переданої з кадром контрольної суми. Для деяких реалізацій цей контроль здійснюється на фізичному рівні. В кожній комірці формується поле перевірки помилок в заголовку комірки (при передачі), а також виявлення помилок і їх виправлення (при прийому). Технологія ATM забезпечує швидкість передачі даних до 622 Мбіт/с. Це найдорожчий, але і найефективніший спосіб передачі даних для всіх існуючих додатків, включаючи мультимедійну передачу інформації в мережі.

Дата добавления: 2014-01-04