Какова основная задача решаемая при создании компьютерных сетей кратко

Обновлено: 02.07.2024

Аннотация: Связь компьютера с периферийным устройством. Простейший случай связи двух компьютеров. Схема функционирования и основные элементы программного обеспечения взаимодействия компьютеров по сети. Задачи физической передачи данных по линиям связи.

При создании вычислительных сетей разработчикам пришлось решать множество самых разных задач, связанных с кодированием и синхронизацией электрических (оптических) сигналов, выбором конфигурации физических и логических связей, разработкой схем адресации устройств, созданием различных способов коммутации , мультиплексированием и демультиплексированием потоков данных, совместным использованием передающей среды. В данной лекции мы сформулируем все эти задачи, причем в той последовательности, в которой они возникали в процессе развития и совершенствования сетевых технологий .

Начнем с наиболее простого случая непосредственного соединения двух устройств физическим каналом, такое соединение называется связью "точка-точка" ( point-to-point ).

Связь компьютера с периферийными устройствами

Частным случаем связи " точка-точка " является соединение компьютера с периферийным устройством. Поскольку механизмы взаимодействия компьютеров в сети многое позаимствовали у схемы взаимодействия компьютера с периферийными устройствами , начнем рассматривать принципы работы сети с этого "досетевого" случая.

Для обмена данными компьютер и периферийное устройство (ПУ) оснащены внешними интерфейсами или портами (рис. 3.1). В данном случае к понятию "интерфейс" относятся:

электрический разъем ;
набор проводов, соединяющих устройства;
совокупность правил обмена информацией по этим проводам.

Со стороны компьютера логикой передачи сигналов на внешний интерфейс управляют:

контроллер ПУ — аппаратный блок, часто реализуемый в виде отдельной платы;
драйвер ПУ – программа, управляющая контроллером периферийного устройства .

Со стороны ПУ интерфейс чаще всего реализуется аппаратным устройством управления ПУ, хотя встречаются и программно-управляемые периферийные устройства .

Обмен данными между ПУ и компьютером, как правило, является двунаправленным . Так, например, даже принтер, который представляет собой устройство вывода информации, возвращает в компьютер данные о своем состоянии.

Таким образом, по каналу, связывающему внешние интерфейсы , передается следующая информация :

данные, поступающие от контроллера на ПУ, например байты текста, который нужно распечатать на бумаге;
команды управления, которые контроллер передает на устройство управления ПУ; в ответ на них оно выполняет специальные действия, например переводит головку диска на соответствующую дорожку или же выталкивает из принтера лист бумаги;
данные, возвращаемые устройством управления ПУ в ответ на запрос от контроллера , например данные о готовности к выполнению операции.

Рассмотрим последовательность действий, которые выполняются в том случае, когда некоторому приложению требуется напечатать текст на принтере. Со стороны компьютера в выполнении этой операции принимает участие, кроме уже названных контроллера , драйвера и приложения, еще один важнейший компонент — операционная система . Поскольку все операции ввода-вывода являются привилегированными, все приложения при выполнении операций с периферийными устройствами используют ОС как арбитра. Итак, последовательность действий такова:

Приложение обращается с запросом на выполнение операции печати к операционной системе. В запросе указываются: адрес данных в оперативной памяти, идентифицирующая информация принтера и операция, которую требуется выполнить.
Получив запрос, операционная система анализирует его, решает, может ли он быть выполнен, и если решение положительное, то запускает соответствующий драйвер , передавая ему в качестве параметров адрес выводимых данных. Дальнейшие действия, относящиеся к операции ввода-вывода , со стороны компьютера реализуются совместно драйвером и контроллером принтера.
Драйвер передает команды и данные контроллеру , который помещает их в свой внутренний буфер. Пусть, например, драйвер загружает значение некоторого байта в буфер контроллера ПУ.
Контроллер перемещает данные из внутреннего буфера во внешний порт .
Контроллер начинает последовательно передавать биты в линию связи , представляя каждый бит соответствующим электрическим сигналом. Чтобы сообщить устройству управления принтера о том, что начинается передача байта, перед передачей первого бита данных контроллер формирует стартовый сигнал специфической формы, а после передачи последнего информационного бита — стоповый сигнал. Эти сигналы синхронизируют передачу байта. Кроме информационных бит, контроллер может передавать бит контроля четности для повышения достоверности обмена.
Устройство управления принтера , обнаружив на соответствующей линии стартовый бит, выполняет подготовительные действия и начинает принимать информационные биты, формируя из них байт в своем приемном буфере. Если передача сопровождается битом четности , то выполняется проверка корректности передачи: при правильно выполненной передаче в соответствующем регистре устройства управления принтера устанавливается признак завершения приема информации. Наконец, принятый байт обрабатывается принтером — выполняется соответствующая команда или печатается символ.

Обязанности между драйвером и контроллером могут распределяться по-разному, но чаще всего контроллер поддерживает набор простых команд, служащих для управления периферийным устройством , а на драйвер обычно возлагаются наиболее сложные функции реализации обмена. Например, контроллер принтера может поддерживать такие элементарные команды, как " Печать символа", " Перевод строки ", " Возврат каретки " и т. п.

Драйвер же принтера с помощью этих команд реализует печать строк символов, разделение документа на страницы и другие более высокоуровневые операции (например, подсчет контрольной суммы последовательности передаваемых байтов, анализ состояния периферийного устройства , проверка правильности выполнения команды). Драйвер , задавая ту или иную последовательность команд, определяет тем самым логику работы периферийного устройства . Для одного и того же контроллера можно разработать различные драйверы , которые с помощью одного и того же набора доступных команд будут реализовывать разные алгоритмы управления одним и тем же ПУ.

Основной задачей, решаемой при создании компьютерных сетей, является обеспечение совместимости оборудования по электрическим и механическим характеристикам и обеспечение совместимости информационного обеспечения (программ и данных) по системе кодирования и формату данных. Решение этой задачи относится к области стандартизации и основано на так называемой модели OSI (модель взаимодействия открытых систем - Model of Open System Interconnections). Модель OSI была создана на основе технических предложений Международного института стандартов ISO (International Standards Organization).

Согласно модели OSI архитектуру компьютерных сетей следует рассматривать на разных уровнях (общее число уровней - до семи). Самый верхний уровень - прикладной. На этом уровне пользователь взаимодействует с вычислительной системой. Caмый нижний уровень - физический. Он обеспечивает обмен сигналами между устройствами. Обмен данными в системах связи происходит путем их перемещения с верхнего уровня на нижний, затем транспортировки и, наконец, обратным воспроизведением на компьютере клиента в результате перемещения с нижнего уровня на верхний.

Для обеспечения необходимой совместимости на каждом из семи возможных уровней архитектуры компьютерной сети действуют специальные стандарты, называемые протоколами. Они определяют характер аппаратного взаимодействия компонентов сети (аппаратные протоколы) и характер взаимодействия программ и данных (программные протоколы). Физически функции поддержки протоколов исполняют аппаратные устройства (интерфейсы) и программные средства (программы поддержки протоколов). Программы, выполняющие поддержку протоколов, также называют протоколами.

Каждый уровень архитектуры подразделяется на две части:

Спецификация услуг определяет, что делает уровень, а спецификация протокола - как он это делает, причем каждый конкретный уровень может иметь более одного протокола.

Рассмотрим функции, выполняемые каждым уровнем программного обеспечения:

1. Физический уровень осуществляет соединения с физическим каналом, так, отсоединения от канала, управление каналом. Определяется скорость передачи данных и топология сети.

2. Канальный уровень добавляет в передаваемые массивы информации вспомогательные символы и контролирует правильность передаваемых данных. Здесь передаваемая информация разбивается на несколько пакетов или кадров. Каждый пакет содержит адреса источника и места назначения, а также средства обнаружения ошибок.

3. Сетевой уровень определяет маршрут передачи информации между сетями, обеспечивает обработку ошибок, а так же управление потоками данных. Основная задача сетевого уровня - маршрутизация данных (передача данных между сетями).

4. Транспортный уровень связывает нижние уровни (физический, канальный, сетевой) с верхними уровнями, которые реализуются программными средствами. Этот уровень разделяет средства формирования данных в сети от средств их передачи. Здесь осуществляется разделение информации по определенной длине и уточняется адрес назначения.

5. Сеансовый уровень осуществляет управление сеансами связи между двумя взаимодействующими пользователями, определяет начало и окончание сеанса связи, время, длительность и режим сеанса связи, точки синхронизации для промежуточного контроля и восстановления при передаче данных; восстанавливает соединение после ошибок во время сеанса связи без потери данных.

6. Представительский - управляет представлением данных в необходимой для программы пользователя форме, производит компрессию и декомпрессию данных. Задачей данного уровня является преобразование данных при передаче информации в формат, который используется в информационной системе. При приеме данных данный уровень представления данных выполняет обратное преобразование.

Каждый уровень архитектуры подразделяется на две части:

Рассмотрим функции, выполняемые каждым уровнем программного обеспечения:

Цель работы: знакомство с программой Cisco Packet Tracer, ее функционалом и возможностями, с сетевым оборудованием, средой передачи данных и линиями связи, научиться выполнять построение простейшей сети из 2-х ПК, настраивать IP-адреса.

Ход выполнения работы:

1. Установить эмулятор сети Cisco Packet Tracer.

2. Необходимо построить сеть между 2-мя ПК, как на рисунке 32.

3. Объедините в сеть 6 ПК, как на рисунке 33, добавьте в сеть периферийное оборудование, например, принтер.

Контрольные вопросы:

Что такое компьютерная сеть?

Что необходимо для создания компьютерных сетей?

Чтобы создать компьютерную сеть, очень важно провести большую подготовительную работу: определить основные задачи и функции, которые она должна выполнять; выбрать протоколы и среду передачи данных, топологию сети. С помощью подобной информации можно будет рассчитать стоимость, выбрать оборудование для создания ЛВС и способы реализации сети. Проектирование компьютерной сети – необычайно важный этап в ее создании. Минимальному количеству проблем будет способствовать только хорошо продуманная и спроектированная компьютерная сеть.

Какова основная задача, решаемая при создании компьютерных сетей?

Компьютерная сеть, являясь совокупностью различных составляющих, представляет собой сложную структуру из узлов и компонентов. Для создания подобного механизма без специального оборудования и высококвалифицированных специалистов по оказанию услуг компьютерной помощи не обойтись. Необходимо понимать характер поведения составляющих компьютерных сетей в разноплановых ситуациях и принципы взаимодействия их компонентов.

Как следует рассматривать архитектуру компьютерных сетей согласно модели ISO/OSI?

Согласно модели ISO/OSI архитектуру компьютерных сетей следует рассматривать на разных уровнях (общее число уровней — до семи). Самый верхний уровень — прикладной. На этом уровне пользователь взаимодействует с вычислительной системой. Самый нижний уровень — физический. Он обеспечивает обмен сигналами между устройствами. Обмен данных в системах связи происходит путем их перемещения с верхнего уровня на нижний, затем транспортировки и, наконец, обратным воспроизведением на компьютере клиента в результате перемещения с нижнего уровня на верхний.

Что такое интерфейсы?

Интерфе́йс (англ. interface) — общая граница между двумя функциональными объектами, требования к которой определяются стандартом; совокупность средств, методов и правил взаимодействия (управления, контроля и т.д.) между элементами системы.

Что такое рабочая группа?

Совместная рабочая группа (сокр. СРГ) (син. Комплексная рабочая группа) (англ. Integrated Product Team, IPT) — многопрофильная группа людей, которая несет коллективную ответственность за производство определенного продукта или выполнение определенного процесса.

Что такое рабочие станции?

Рабо́чая ста́нция (англ. workstation) — комплекс аппаратных и программных средств, предназначенных для решения определённого круга задач.

Что такое серверы сети?

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОЦЕССОР (СЕРВЕР СЕТИ), большой, быстродействующий и мощный центральный КОМПЬЮТЕР и связанные с ним устройства памяти. Пользователи могут иметь маленькие терминалы, напоминающие персональные компьютеры, в которых есть ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ, открывающее доступ пользователю к данным сервера.

Что такое топология сети?

Топология сети – геометрическая форма и физическое расположение компьютеров по отношению к друг другу.

Что такое концентратор?

Сетевой концентратор (также хаб от англ. hub — центр) — устройство для объединения компьютеров в сеть Ethernet c применением кабельной инфраструктуры типа витая пара. В настоящее время вытеснены сетевыми коммутаторами.

Что такое маршрутизатор?

Маршрутиза́тор (проф. жарг. ра́утер, ру́тер (от англ. router /ˈɹu:tə(ɹ)/ или /ˈɹaʊtəɹ/[1], /ˈɹaʊtɚ/) или ро́утер (транслитерация английского слова)) — устройство, пересылающей пакеты между различными сегментами сети на основе правил и таблиц маршрутизации[2]. Маршрутизатор может связывать разнородные сети различных архитектур. Для принятия решений о пересылке пакетов используется информация о топологии сети и определённые правила, заданные администратором.

Лабораторная работа № 13.

Ход выполнения работы:

1. Установить эмулятор сети Cisco Packet Tracer.

2. Необходимо построить сеть между 2-мя ПК, как на рисунке 32.

3. Объедините в сеть 6 ПК, как на рисунке 33, добавьте в сеть периферийное оборудование, например, принтер.

Контрольные вопросы:

Что такое компьютерная сеть?

Лабораторная работа № 13.

Ход выполнения работы:

1. Установить эмулятор сети Cisco Packet Tracer.

2. Необходимо построить сеть между 2-мя ПК, как на рисунке 32.

3. Объедините в сеть 6 ПК, как на рисунке 33, добавьте в сеть периферийное оборудование, например, принтер.

Контрольные вопросы:

Что такое компьютерная сеть?

Что необходимо для создания компьютерных сетей?

Какова основная задача, решаемая при создании компьютерных сетей?

Как следует рассматривать архитектуру компьютерных сетей согласно модели ISO/OSI?

Что такое интерфейсы?

Что такое рабочая группа?

Что такое рабочие станции?

Что такое серверы сети?

Что такое топология сети?

Топология сети – геометрическая форма и физическое расположение компьютеров по отношению к друг другу.

Что такое концентратор?

Что такое маршрутизатор?

Лабораторная работа № 13.

Ход выполнения работы:

1. Установить эмулятор сети Cisco Packet Tracer.

2. Необходимо построить сеть между 2-мя ПК, как на рисунке 32.

3. Объедините в сеть 6 ПК, как на рисунке 33, добавьте в сеть периферийное оборудование, например, принтер.

Контрольные вопросы:

Что такое компьютерная сеть?

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Под компьютерной сетью понимают совокупность всех компьютеров и периферийных устройств, которые соединены через каналы связи и обеспечивают пользователей средствами обмена информацией и коллективного использования ресурсов сети. А таких ресурсов выделяют три типа: аппаратные, программные и информационные.

Таким образом, основной задачей сети является обеспечение простого, удобного и надежного доступа к различным общесетевым ресурсам, а также организации совместного использования этих ресурсов разными пользователями, включая защиту от несанкционированного доступа.

Кроме того, компьютерная сеть обеспечивает передачу данных между пользователями, которая должна быть надежно защищена. Компьютерная сеть состоит из следующих компонентов:

Сервер – это компьютеры, которые служат источниками различных ресурсов в сети.
Локальные компьютеры пользователей, они определяются еще и как рабочие станции – это компьютеры, которые подключаются к сети. С их помощью пользователи получают доступ к ресурсам сети.
Каналы связи – это линии, которые соединяют все компьютеры между собой, и серверы, и рабочие станции.

Кроме того, в состав компьютерных сетей могут входить и такие узлы, как принтеры, сканеры и пр. Находясь в общей сети, они позволяют пользоваться этими устройствами всех пользователей данной сети.

Что же касается каналов связи, то они могут быть кабельными – это и телефонные линии, и оптико-волоконные каналы, и сетевые кабели, или беспроводными – сотовая связь, спутниковая или Wi-Fi.

Сетевое взаимодействие компьютеров осуществляется на основе передачи различных запросов от одних компьютеров данной сети к другим, а так же включенным в эту сеть устройствам и получении в ответ доступа к тем или иным ресурсам сети.

Компьютеры, которые предоставляют доступ к сети, называются серверами, а те, которые получают этот доступ, т.е., пользуются услугами сервера – клиентские или рабочие станции.

Каждый компьютер, объединяясь в компьютерную сеть должен получать и передавать различные данные. Осуществляется это при помощи специальных устройств, которые называются сетевыми адаптерами или сетевыми платами. В обиходе их называют еще сетевой картой.

Эти карты могут быть как уже встроенные в материнскую плату компьютера, так и внешние, которые необходимо приобретать отдельно и ставить в специальный слот на этой самой материнской плате.

В компьютерных сетях используют два варианта серверов. Он может быть выделенным, когда под сервер выделяется специальный компьютер, который и осуществляет связь других машин. А есть сети, где все компьютеры выполняют роль одновременно и серверов и клиентских машин. Таким компьютерам предоставляются равные права в сети. Это, так называемая, одноранговая компьютерная сеть. Все компьютеры сети соединяются между собой при помощи каналов связи, которые и подключаются через сетевые адаптеры.

Самый распространенный на сегодня вид канала связи – это кабельный канал, т.е. соединение при помощи специальных сетевых кабелей. Они бывают коаксиальными, оптико-волоконными и витой парой.

При создании сетей используют два варианта. Самый простой – это объединение двух компьютеров. Здесь необходим только кабель, который связывает их, подсоединив через сетевые адаптеры. В самих компьютерах делаются специальные настройки, что бы они увидели друг друга.

Эти устройства являются своего рода разветвителями данных между компьютерами сети. Выделяют несколько типов компьютерных сетей.

Виды компьютерных сетей

Один из принципов выделения компьютерных сетей является степень территориальной распределенности. Здесь выделяют три типа:

локальные сети (LAN —LocalAreaNetwork);
региональные (или городские) сети (MAN — Metropolitan Area Network);
глобальныесети(WAN — Wide Area Network).

В локальных сетях находятся компьютеры, которые размещены на небольшом удалении друг от друга. В частности – это компьютеры, находящиеся или в одном здании, даже в одной комнате, или в нескольких соседних зданиях. В основном, к локальным сетям относятся офисные сети. Эти сети отличает высокоскоростной канал передачи данных, который одинаков для всех компьютеров сети.

В региональные сети объединяются пользователи города, области или страны. Для передачи данных используются чаще всего такие каналы, как телефонные линии, ISDN и пр.

Глобальные сети подразумевают под собой объединение пользователей на разных расстояниях друг от друга, вплоть до разных континентов. Одним из характерных примеров такой сети является сеть интернет. Связь между пользователями может быть здесь самая разнообразная, в том числе и радиосвязь и спутники.

Ниже в таблице показаны различные типы компьютерных сетей и их характеристика.

Встречается еще и очень специфическая сеть – нательная компьютерная сеть (Body Area Network — BAN). Ее особенность заключается в том, что она объединяет компьютерные устройства, которые или надеваются пользователями, или имплантируются в организм.

Это такие, например, как умные часы, мониторы пульса и давления, умные кардиостимуляторы и пр. Пока, такие приборы еще мало распространены (речь не идет о медицинских), но в скором будущем будет за ними. По способу размещения сетей или схеме их размещения, т.е., топологии они представляют собой кольцевые, звезду, шину.

Можно выделить и еще много разных вариантов, по принципу где элементы сети будут находиться, как будет осуществляться связь между ними и многие другие. Вот такие особенности компьютерных и сетей и их функциональности существует. Успехов!

Краткий курс — основы компьютерных сетей. В этом материале я расскажу (сжато) об основах компьютерных сетей. Статья предназначена для начинающих, а так же будет полезна школьникам старших классов и студентам. Начнем с базовых определений.

Сеть – совокупность систем связи и систем обработки информации, которая может использоваться несколькими пользователями.

Компьютерная сеть – сеть, в узлах которой содержатся компьютеры и оборудование коммуникации данных.

Вычислительная сеть – соединенная каналами связи система обработки данных, ориентированная на конкретного пользователя.

Компьютерная сеть — представляет собой систему распределенной обработки информации. Что тут важно. Важно то, что в распределенной системе не важно откуда и с какого устройства вы заходите. Вы можете войти в сеть с любого устройства (персональный компьютер, ноутбук, планшетный компьютер, телефон) из любой точки мира где есть интернет.

Краткая история развития компьютерных сетей

Компьютерные сети появились в результате развития телекоммуникационных технологий и компьютерной техники. То есть появились компьютеры. Они развивались. Были телекоммуникационные системы, телеграф, телефон, то есть связь. И вот люди думали, хорошо было бы если бы компьютеры могли обмениваться информацией между собой. Эта идея стала основополагающей идеей благодаря которой появились компьютерные сети.

50-е годы: мейнфреймы

Начало 60-х годов: многотерминальные системы

В дальнейшем к одному мейнфрейму стали подключать несколько устройств ввода-вывода, появился прообраз нынешних терминальных систем да и сетей в целом.

70-е годы: первые компьютерные сети

?0-е годы, время холодной войны. СССР и США сидели возле своих ракет и думали кто же атакует (или не атакует) первым. Центры управления ракетами США располагались в разных местах удаленных друг от друга. Если в одном центре производится запуск ракет, после которого в центр попадает ракета врага, то вся информация в этом центре — утеряна. Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA)) ставит перед учеными задачу — разработать технологию которая позволяла бы передавать информацию из одного стратегического центра в другой на случай его уничтожения.

В 1969 году появляется ARPANET (от англ. Advanced Research Projects Agency Network) — первая компьютерная сеть созданная на основе протокола IP который используется и по сей день. За 11 лет ARPANET развивается до сети способной обеспечить связь между стратегическими объектами вооруженных сил США.

Середина 70-х годов: большие интегральные схемы

Локальная сеть (Local Area Network, LAN) – объединение компьютеров, сосредоточенных на небольшой территории. В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую
одной организации.

Сетевая технология – согласованный набор программных и аппаратных средств (драйверов, сетевых адаптеров, кабелей и разъемов), а также механизмов передачи данных по линиям связи, достаточный для построения вычислительной сети.

В период с 80-х до начала 90-х годов появились и прочно вошли в нашу жизнь:

Ethernet.
Token Ring.
Arcnet.
FDDI (Fiber Distributed Data Interface) — волоконнооптический интерфейс передачи данных.
TCP/IP используется в ARPANET.
Ethernet становится лидером среди сетевых технологий.
В 1991 году появился интернет World Wide Web.

Общие принципы построения сетей

Со временем основной целью компьютерных развития сетей (помимо передачи информации) стала цель распределенного использования информационных ресурсов:

Периферийных устройств: принтеры, сканеры и т. д.
Данных хранящихся в оперативной памяти устройств.
Вычислительных мощностей.

Достичь эту цель помогали сетевые интерфейсы. Сетевые интерфейсы это определенная логическая и/или физическая граница между взаимодействующими независимыми объектами.

Сетевые интерфейсы разделяются на:

Физические интерфейсы (порты).
Логические интерфейсы (протоколы).

Из определения обычно ничего не ясно. Порт и порт, а что порт?

Начнем с того что порт это цифра. Например 21, 25, 80.

Протокол

Протокол, например TCP/IP это адрес узла (компьютера) с указанием порта и передаваемых данных. Например что бы передать информацию по протоколу TCP/IP нужно указать следующие данные:

Адрес отправителя (Source address):
IP: 82.146.49.11
Port: 2049
Адрес получателя (Destination address):
IP: 195.34.32.111
Port: 53
Данные пакета:
…
Благодаря этим данным информация будет передана на нужный узел.

Пара клиент—сервер

Начнем с определений.

Проще говоря Сервер — это компьютер на котором установлена программа, или принтер. Клиент — это компьютер который подключается к программе, работает с ней и распечатывает какие-либо результаты, например.

При этом программа может быть установлена на Клиенте, а база данных программы на Сервере.

Топология физических сетей

Под топологией сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (например, компьютеры) и коммуникационной оборудование (например, маршрутизаторы), а ребрам – физические или информационные связи между вершинами.

Полносвязная (а).
Ячеистая (б).
Кольцо (в).
Звезда (г).
Дерево (д).
Шина (е).

Основных топологий сети 6. В целом тут все просто. На сегодняшний день наиболее распространенная топология — Дерево.

Адресация узлов сети

Множество всех адресов, которые являются допустимыми в рамках некоторой схемы адресации, называется адресным пространством. Адресное пространство может
иметь плоскую (линейную) организацию или иерархическую организацию.

Для преобразования адресов из одного вида в другой используются специальные вспомогательные протоколы, которые называют протоколами разрешения адресов.

Коммутация

Соединение конечных узлов через сеть транзитных узлов называют коммутацией. Последовательность узлов, лежащих на пути от отправителя к получателю, образует маршрут.

Обобщенные задачи коммутации

Определение информационных потоков, для которых требуется прокладывать маршруты.
Маршрутизация потоков.
Продвижение потоков, то есть распознавание потоков и их локальная коммутация на каждом транзитном узле.
Мультиплексирование и демультиплексирование потоков.

Уровни сетевой модели OSI и уровни TCP/IP

(OSI) Open System Interconnection — многоуровневая модель взаимодействия открытых систем, состоящая из семи уровней. Каждый из семи уровней предназначен для выполнения одного из этапов связи.

Для упрощения структуры большинство сетей организуются в наборы уровней, каждый последующий возводится над предыдущим.

Целью каждого уровня является предоставление неких сервисов для вышестоящих уровней. При этом от них скрываются детали реализации предоставляемого сервиса.

Протоколы, реализующие модель OSI никогда не применялись на практике, но имена и номера уровней используются по сей день.

Физический.
Канальный.
Сетевой.
Транспортный.
Сеансовый.
Представления.
Прикладной.

Для лучшего понимания приведу пример. Вы открываете страницу сайта в интернете. Что происходит?

Уровни OSI — краткий обзор

Физический уровень. Если коротко и просто, то на физическом уровне данные передаются в виде сигналов. Если передается число 1, то задача уровня передать число 1, если 0, то передать 0. Простейшее сравнение — связать два пластиковых стаканчика ниткой и говорить в них. Нитка передает вибрацию физически.

Канальный уровень. Канальный уровень это технология каким образом будут связаны узлы (передающий и принимающий), тут вспоминает топологию сетей: кольцо, шина, дерево. Данный уровень определяет порядок взаимодействия между большим количеством узлов.

Сетевой уровень. Объединяет несколько сетей канального уровня в одну сеть. Есть, например, у нас кольцо, дерево и шина, задача сетевого уровня объединить их в одну сеть, а именно — ввести общую адресацию. На этом уровне определяются правила передачи информации:

Сетевые протоколы (IPv4 и IPv6).
Протоколы маршрутизации и построения маршрутов.

Сеансовый уровень. Отвечает за управление сеансами связи. Производит отслеживание: кто, в какой момент и куда передает информацию. На этом уровне происходит синхронизация передачи данных.

Прикладной уровень. Осуществляет взаимодействие приложения (например браузера) с сетью.

Уровни TCP/IP

Набор протоколов TSP/IP основан на собственной модели, которая базируется на модели OSI.

Прикладной, представления, сеансовый = Прикладной.
Транспортный = Транспортный.
Сетевой = Интернет.
Канальный, физический = Сетевой интерфейс.

Уровень сетевого интерфейса

Уровень сетевого интерфейса (называют уровнем 2 или канальным уровнем) описывает стандартный метод связи между устройствами которые находятся в одном сегменте сети.

Сегмент сети — часть сети состоящая из сетевых интерфейсов, отделенных только кабелями, коммутаторами, концентраторами и беспроводными точками доступа.

Этот уровень предназначен для связи расположенных недалеко сетевых интерфейсов, которые определяются по фиксированным аппаратным адресам (например MAC-адресам).

Уровень сетевого интерфейса так же определяет физические требования для обмена сигналами интерфейсов, кабелей, концентраторов, коммутаторов и точек доступа. Это подмножество называют физическим уровнем (OSI), или уровнем 1.

Например, интерфейсы первого уровня это Ethernet, Token Ring, Point-to-Point Protocol (PPP) и Fiber Distributed Data Interface (FDDI).

Немного о Ethernet на примере кадра web-страницы

Пакеты Ethernet называют кадрами. Первая строка кадра состоит из слова Frame. Эта строка содержит общую информацию о кадре.

Далее в кадре располагается заголовок — Ethernet.

Таким образом цель кадра — запрос содержимого веб-страницы которая находится на удаленном сервере.

В полном заголовке Ethernet есть такие значения как DestinationAddress и SourceAddress которые содержат MAC-адреса сетевых интерфейсов.

Поле EthernetType указывает на следующий протокол более высокого уровня в кадре (IPv4).

Коммутаторы считывают адреса устройств локальной сети и ограничивают распространение сетевого трафика только этими адресами. Поэтому коммутаторы работают на уровне 2.

Уровень Интернета

Уровень интернета называют сетевым уровнем или уровнем 3. Он описывает схему адресации которая позволяет взаимодействовать устройствам в разных сетевых сегментах.

Если адрес в пакете относится к локальной сети или является широковещательным адресом в локальной сети, то по умолчанию такой пакет просто отбрасывается. Поэтому говорят, что маршрутизаторы блокируют широковещание.

Стек TCP/IP реализован корпорацией Microsoft ну уровне интернета (3). Изначально на этом уровне использовался только один протокол IPv4, позже появился протокол IPv6.

Протокол версии 4 отвечает за адресацию и маршрутизацию пакетов между узлами в десятках сегментах сети. IPv4 использует 32 разрядные адреса. 32 разрядные адреса имеют довольно ограниченное пространство, в связи с этим возникает дефицит адресов.

Протокол версии 6 использует 128 разрядные адреса. Поэтому он может определить намного больше адресов. В интернете не все маршрутизаторы поддерживают IPv6. Для поддержки IPv6 в интернете используются туннельные протоколы.

В Windows по умолчанию включены обе версии протоколов.

Транспортный уровень

Транспортный уровень модели TCP/IP представляет метод отправки и получения данных устройствами. Так же он создает отметку о предназначении данных для определенного приложения. В TCP/IP входят два протокола транспортного уровня:

Протокол TCP. Протокол принимает данные у приложения и обрабатывает их как поток байт.Байты группируются, нумеруются и доставляются на сетевой хост. Получатель подтверждает получение этих данных. Если подтверждение не получено, то отправитель отправляет данные заново.
Протокол UDP.Этот протокол не предусматривает гарантию и подтверждение доставки данных. Если вам необходимо надежное подключение, то стоит использовать протокол TCP.

Прикладной уровень

Обучаю HTML, CSS, PHP. Создаю и продвигаю сайты, скрипты и программы. Занимаюсь информационной безопасностью. Рассмотрю различные виды сотрудничества.

Читайте также: