Архитектура компьютерных сетей кратко

Обновлено: 02.07.2024

Модель взаимодействия открытых систем

Для определения задач, поставленных перед сложным объектом, а также для выделения главных характеристик и параметров, которыми он должен обладать, создаются общие модели таких объектов. Общая модель вычислительной сети определяет характеристики сети в целом и характеристики и функции входящих в нее основных компонентов.

Архитектура вычислительной сети - описание ее общей модели.

Многообразие производителей вычислительных сетей и сетевых программных продуктов поставило проблему объединения сетей различных архитектур. Для ее решения МОС разработала модель архитектуры открытых систем.

Открытая система - система, взаимодействующая с другими системами в соответствии с принятыми стандартами.

Предложенная модель архитектуры открытых систем служит базой для производителей при разработке совместимого сетевого оборудования. Эта модель не является неким физическим телом, отдельные элементы которого можно осязать. Модель представляет собой самые общие рекомендации для построения стандартов совместимых сетевых программных продуктов. Эти рекомендации должны быть реализованы как в аппаратуре, так и в программных средствах вычислительных сетей.

Рис. 6.15. Эталонная модель архитектуры открытых систем.

В настоящее время модель взаимодействия открытых систем (ВОС) является наиболее популярной сетевой архитектурной моделью. Модель рассматривает общие функции, а не специальные решения, поэтому не все реальные сети абсолютно точно ей следуют. Модель взаимодействия открытых систем состоит из семи уровней (рис.6.15).

7-й уровень - прикладной - обеспечивает поддержку прикладных процессов конечных пользователей. Этот уровень определяет круг прикладных задач, реализуемых в данной вычислительной сети. Он также содержит все необходимые элементы сервиса для прикладных программ пользователя. На прикладной уровень могут быть вынесены некоторые задачи сетевой операционной системы.

6-й уровень - представительный - определяет синтаксис данных в модели, т.е. представление данных. Он гарантирует представление данных в кодах и форматах, принятых в данной системе. В некоторых системах этот уровень может быть объединен с прикладным.

5-й уровень - сеансовый - реализует установление и поддержку сеанса связи между двумя абонентами через коммуникационную сеть. Он позволяет производить обмен данными в режиме, определенном прикладной программой, или предоставляет возможность выбора режима обмена. Сеансовый уровень поддерживает и завершает сеанс связи.

Три верхних уровня объединяются под общим названием - процесс или прикладной процесс. Эти уровни определяют функциональные особенности вычислительной сети как прикладной системы.

4-й уровень - транспортный - обеспечивает интерфейс между процессами и сетью. Он устанавливает логические каналы между процессами и обеспечивает передачу по этим каналам информационных пакетов, которыми обмениваются процессы. Логические каналы, устанавливаемые транспортным уровнем, называются транспортными каналами.

Пакет - группа байтов, передаваемых абонентами сети друг другу.

3-й уровень - сетевой - определяет интерфейс оконечного оборудования данных пользователя с сетью коммутации пакетов. Он также отвечает за маршрутизацию пакетов в коммуникационной сети и за связь между сетями - реализует межсетевое взаимодействие.

Примечание. В технике коммуникаций используется термин оконечное оборудование данных. Он определяет любую аппаратуру, подключенную к канал; связи, в системе обработки данных (компьютер, терминал, специальная аппаратура).

2-й уровень - канальный - уровень звена данных - реализует процесс передачи информации по информационному каналу. Информационный канал - логический канал, он устанавливается между двумя ЭВМ, соединенными физическим каналом Канальный уровень обеспечивает управление потоком данных в виде кадров, в которых упаковываются информационные пакеты, обнаруживает ошибки передачи и реализует алгоритм восстановления информации в случае обнаружения сбоев или потерь данных.

1-й уровень - физический - выполняет все необходимые процедуры в канале связи. Его основная задача - управление аппаратурой передачи данных и подключенным к ней каналом связи.

При этом в абонентской ЭВМ происходит обратный процесс - чтение и отсечение заголовков уровнями модели взаимодействия открытых систем. Каждый уровень реагирует только на свой заголовок. Заголовки верхних уровней нижними уровнями не воспринимаются и не изменяются - они "прозрачны " для нижних уровней. Так, перемещаясь по уровням модели ВОС, информация, наконец, поступает к процессу, которому она была адресована.

Внимание! Каждый уровень модели взаимодействия открытых систем реагирует только на свой заголовок.

Примечание. На рис. 6.16 показан процесс прохождения данных через уровни модели. Каждый уровень добавляет свой заголовок - 3.

В чем же основное достоинство семиуровневой модели ВОС? В процессе развития и совершенствования любой системы возникает потребность изменять ее отдельные компоненты. Иногда это вызывает необходимость изменять и другие компоненты, что существенно усложняет и затрудняет процесс модернизации системы.

Здесь и проявляются преимущества семиуровневой модели. Если между уровнями определены однозначно интерфейсы, то изменение одного из уровней не влечет за собой необходимости внесения изменений в другие уровни. Таким образом, существует относительная независимость уровней друг от друга.

Необходимо сделать и еще одно замечание относительно реализации уровней модели ВОС в реальных вычислительных сетях. Функции, описываемые уровнями модели, должны быть реализованы либо в аппаратуре, либо в виде программ.

Функции физического уровня всегда реализуются в аппаратуре. Это адаптеры, мультиплексоры передачи данных, сетевые платы и т.д.

Функции остальных уровней реализуются в виде программных модулей - драйверов.

Модель взаимодействия для ЛВС

Для того чтобы учесть требования физической передающей среды, используемой в ЛВС, была произведена некоторая модернизация семиуровневой модели взаимодействия открытых систем для локальных вычислительных сетей. Необходимость такой модернизации была вызвана тем, что для организации взаимодействия абонентских ЭВМ в ЛВС используются специальные методы доступа к физической передающей среде. Верхние уровни модели ВОС не претерпели никаких изменений, а канальный уровень был разбит на два подуровня (рис. 6.17). Подуровень LLC (Logical Link Control) обеспечивает управление логическим звеном, т.е. выполняет функции собственно канального уровня. Подуровень MAC (Media Access Control) обеспечивает управление доступом к среде. Основные методы управления доступом к физической передающей среде будут рассмотрены в подразд. 6.3.

Рис.6.17. Эталонная модель для локальных компьютерных сетей

ПРОТОКОЛЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ

Понятие протокола

Как было показано ранее, при обмене информацией в сети каждый уровень модели ВОС реагирует на свой заголовок. Иными словами, происходит взаимодействие между одноименными уровнями модели в различных абонентских ЭВМ. Такое взаимодействие должно выполняться по определенным правилам.

Протокол - набор правил, определяющий взаимодействие двух одноименных уровней модели взаимодействия открытых систем в различных абонентских ЭВМ.

Протокол - это не программа. Правила и последовательность выполнения действий при обмене информацией, определенные протоколом, должны быть реализованы в программе. Обычно функции протоколов различных уровней реализуются в драйверах для различных вычислительных сетей.

В соответствии с семиуровневой структурой модели можно говорить о необходимости существования протоколов для каждого уровня.

Концепция открытых систем предусматривает разработку стандартов для протоколов различных уровней. Легче всего поддаются стандартизации протоколы трех нижних уровней модели архитектуры открытых систем, так как они определяют действия и процедуры, свойственные для вычислительных сетей любого класса.

Труднее всего стандартизовать протоколы верхних уровней, особенно прикладного, из-за множественности прикладных задач и в ряде случаев их уникальности. Если по типам структур, методам доступа к физической передающей среде, используемым сетевым технологиям и некоторым другим особенностям можно насчитать примерно десяток различных моделей вычислительных сетей, то по их функциональному назначению пределов не существует.

Основные типы протоколов

Проще всего представить особенности сетевых протоколов на примере протоколов канального уровня, которые делятся на две основные группы: байт-ориентированные и бит-ориентированные.

Передача последующего кадра возможна только тогда, когда получена положительная квитанция на прием предыдущего. Это существенно ограничивает быстродействие протокола и предъявляет высокие требования к качеству канала связи.

Бит-ориентированный протокол предусматривает передачу информации в виде потока битов, не разделяемых на байты. Поэтому для разделения кадров используются специальные последовательности - флаги. В начале кадра ставится флаг открывающий, а в конце - флаг закрывающий.

Типичным представителем группы бит-ориентированных протоколов являются протокол HDLC (High-level Data Link Control - высший уровень управления каналом связи) и его подмножества. Протокол HDLC управляет информационным каналом с помощью специальных управляющих кадров, в которых передаются команды. Информационные кадры нумеруются. Кроме того, протокол HDLC позволяет без получения положительной квитанции передавать в канал до трех - пяти кадров. Положительная квитанция, полученная, например, на третий кадр, показывает, что два предыдущих приняты без ошибок и необходимо повторить передачу только четвертого и пятого кадров. Такой алгоритм работы и обеспечивает высокое быстродействие протокола.

Из протоколов верхнего уровня модели ВОС следует отметить протокол Х.400 (электронная почта) и FTAM (File Transfer, Access and Management - передача файлов, доступ к файлам и управление файлами).

Стандарты протоколов вычислительных сетей

Для протоколов физического уровня стандарты определены рекомендациями МККТТ. Цифровая передача предусматривает использование протоколов Х.21 и Х.21- бис.

Канальный уровень определяют протокол HDLC и его подмножества, а также протокол Х.25/3.

Широкое распространение локальных вычислительных сетей потребовало разработки стандартов для этой области. В настоящее время для ЛВС используются стандарты, разработанные Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике-ИИЭР(IЕЕЕ- Institute of Electrical and Electronics Engineers).

Комитеты IEEE 802 разработали ряд стандартов, часть из которых принята МОС (ISO) и другими организациями. Для ЛВС разработаны следующие стандарты:

802.1 - верхние уровни и административное управление;

802.2 - управление логическим звеном данных (LLC);

802.3 - случайный метод доступа к среде (CSMA/CD - Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - множественный доступ с контролем передачи и обнаружением столкновений);

802.4 - маркерная шина;

802.5 - маркерное кольцо;

802.6 - городские сети.

Взаимодействие двух узлов из различных сетей схематически показано на рис. 6.18. Обмен информацией между одноименными уровнями определяется протоколами, речь о которых шла выше.

Компьютерная (вычислительная) сеть – это совокупность компьютеров, соединенных между собой с помощью каких-то коммуникационных средств. Все сетевое оборудование работает под управлением системного программного обеспечения (ПО), в среде которого выполняются пользовательские прикладные программы.

Параметры компьютеров сети должны соответствовать в первую очередь требованиям прикладного ПО и соответственно требованиям системного ПО, в среде которого оно выполняется .

Сетевая технология – это согласованный набор стандартных протоколов и реализующих эти протоколы программно-аппаратных средств, который является минимально достаточным для построения компьютерной сети.

Топология – структура связей между компьютерами и коммутирующими устройствами (подробнее рассмотрена ниже).

Коммуникационные средства включают в себя соединительные кабели, сетевые адаптеры, коммуникационные устройства: повторители, концентраторы, мосты , коммутаторы, маршрутизаторы.

Для обмена данными с внешними устройствами в компьютерах и коммуникационных устройствах предусмотрены порты (физические интерфейсы), для которых определены форматы представления данных, электрические характеристики и правила обмена данными с другими устройствами. Логикой передачи данных на внешний интерфейс компьютера управляет аппаратное устройство – сетевой адаптер (контроллер). Программная связь между сетевым адаптером и ОС компьютера осуществляется через драйвер адаптера.

Повторитель используется для усиления сигнала в линии связи и, таким образом, для передачи его на большие расстояния.

Концентратор – многопортовый повторитель, кроме усиления сигнала, пришедшего на один из портов, он рассылает полученные данные на другие порты в соответствии с алгоритмом (логической топологией сети), принятым в конкретной технологии. Например, в технологии Ethernet данные, пришедшие на один порт, концентратор рассылает на все остальные порты, т.е. всем подключенным к нему компьютерам.

Коммутатор и мост – в отличие от концентратора полученные на один порт данные отсылаются только на тот порт, к которому подключен компьютер-адресат. Это соответствие мост или коммутатор определяет из сопоставления адреса назначения в полученных данных и перечня адресов компьютеров, подключенных к его портам (таблицы коммутации).

Маршрутизатор – в отличие от коммутатора, может выбирать наиболее рациональный маршрут (например, кратчайший) до компьютера-адресата в большой сложной сети. Несколько маршрутов от отправителя к адресату могут проходить через разные порты маршрутизатора. Оптимальный маршрут выбирается по таблице маршрутизации, и данные пересылаются на соответствующий этому маршруту порт.

Системное ПО – это сетевые ОС и вспомогательные служебные программы. От того, какие концепции управления локальными и распределенными ресурсами положены в основу сетевой ОС, зависит эффективность работы всей сети. При проектировании сети важно учитывать, насколько просто выбранная ОС может взаимодействовать с другими, насколько она обеспечивает безопасность и защищенность данных, до какой степени она позволяет наращивать число пользователей, можно ли перенести ее на компьютер другого типа и множество других моментов. Основные службы – файловая и печати, обычно предоставляются сетевой ОС, а вспомогательные службы , например, служба баз данных, факса или передачи голоса – системными сетевыми приложениями, или утилитами, работающими под управлением ОС. Вообще говоря, распределение служб между собственно ОС и утилитами весьма условно и меняется в конкретных реализациях ОС.

Кроме собственно обмена данными, сетевые службы должны решать и другие, более специфические задачи, например, задачи распределенной обработки данных. К таким задачам относятся обеспечение непротиворечивости нескольких копий данных, расположенных на разных машинах (служба репликации), или организация выполнения одной задачи параллельно на нескольких машинах (служба вызова удаленных процедур).

Административные службы предназначены для управления работой сети в целом. К ним относятся: служба администрирования учетных записей о пользователях, которая позволяет администратору вести общую базу данных о пользователях сети; система мониторинга сети, позволяющая просматривать и анализировать сетевой трафик; служба безопасности, в функции которой может помимо всего прочего входить выполнение процедуры доступа с последующей проверкой имени и пароля; и другие.

Архитектура включает следующие компоненты:

Топология – структура связей элементов в сети.
Протоколы – правила взаимодействия функциональных элементов сети.
Интерфейсы – средства сопряжения функциональных элементов-узлов и программных модулей.
Технические средства – устройства, которые обеспечивают объединения компьютеров в единую сеть (сетевые адаптеры, концентраторы, кабели и т. д.)
Сетевые программные средства – управляют работой сети и предоставляют пользовательский интерфейс (сетевые ОС, вспомогательные служебные программы).

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

А р х ит е кт у р а се т ей

С е т ью н а з ы в ае т ся с о во к у пно сть к о м пью те ро в , об ъ е д и н е н н ы х с р е д ст в а ми п е р е д ачи д а н н ы х . С р е д ст в а п е р е д а ч и д а н ны х , в с в о ю о ч е р е д ь , в о б щем с л у чае м о г у т с о с т о ять и з с л е д у ю щ и х эл ем е н т ов : с в я з н ы х к о м пь ю те р о в , к а н а л о в с в я з и (с п у т ни к о вы х , те л е ф о н н ых , ц и ф ро в ых , в о л о к о н н о - оп т и ч ес к и х , р а д и о - и д р у- г и х ), к о мм у т ир у ю щ ей а п п а р ат у ры , р е т р а н с л я т ор о в , р а зли ч н о го ро д а пр е о бр а- з о в ате л ей с и г н а л о в и д р у г и х эл еме н т о в и у ст рой ст в.

А р х и т е к т у р а с е тей ЭВМ о х в а т ы в а ет во п р о с ы п р и нц и п о в по с т р о е ния и ф у н к ц ио н ир о в а ни я а п п а р ат н о г о и про г р ам м н о го о б ес п еч е ни я эл е м е н т о в се т и .

С о вр ем е н н ы е се т и м о ж н о к л ас с и ф и ц и р о в ать п о р а з л и ч н ы м п р и з н а ка м : у д а л е нно с ти к о м п ь ю те ро в , т оп о л о г ии , н а з н а ч е н и ю , п е р е ч н ю пр е д о ста вл я е м ы х у с л у г, п р и н ц и п ам у пр а вл е н ия ( ц е н т р а л и з о в а н н ы е и д е ц е н т р а л и з о в а нн ы е), м е- т о д ам к о м м у та ци и ( б ез к о мм у та ции , т е л еф о н н ая к о мм у та ци я, к о мм у та ц и я ц е- п е й , с о об щ е н ий , п а к ет о в и д е й т аг р амм и т. д . ), в ид ам с р е д ы п е р е д ачи и т. д.

В з а в и с и м о с т и о т у д а л е н н о с т и к о м п ью те р о в с ети у с л о вн о р а зд е л я ю т н а л о к а л ь н ы е и г л об а л ь н ы е .

П р о и зв о ль н а я г л о б а л ь н а я с е т ь м о же т в к лю чать д р у г и е г л об а л ь ны е се т и , л о ка льн ы е с ет и , а т акже о т д е льн о по д к лю чаем ы е к н ей к о м п ью те р ы ( у д а л е н- ны е к о м п ью те р ы ) ил и о т д е ль н о п од к л ю чае м ы е у ст ро й ст в а вв од а - в ы в од а.

В л о к а л ь н ы х выч и сл и т ел ь н ы х с е т я х ( Л ВС) к о м п ью т е р ы р ас п о ло ж е н ы н а р а сс т о я ни и д о н еск о ль к и х к и л о ме т ро в и об ы ч н о с о е д ин е н ы п р и п о м о щ и ск ор о ст ны х л и ни й с в я з и с о с к о р о ст ь ю о б м е н а о т 1 д о 1 0 и б о л ее М би т / с ( н е и с- к лю чается с л у чай с о е д и н е н и я к о м п ью т е р о в и с п о м о щ ь ю ни з к о с к ор о ст ны х т е- л е ф о н н ы х л и н ий ). Л ВС о б ы ч н о р а зв е р т ы в а ю тся в р а мк а х н е к о т ор о й о р га н и з а- ц и и ( к о р по р а ц и и , у ч р е ж д е н и я). П о э т о м у и х ин о г д а н а з ы в а ю т к ор п ор а т и в н ы м и с и с т е м а м и и ли се т я м и . К о м п ью те р ы п р и э т о м, к а к пр а в и л о , н а хо д ят с я в п р е- д е л а х о д н о г о п о ме щ е н и я, з д а н и я и л и с о се д н и х з д ан ий.

Н е з а в и с и м о о т т о г о , в ка к о й се т и р а бо т ает н е к о т о р ы й к о м пью те р , ф у н к ци и у ста но вл е н н о г о н а н ем п ро г р а м м н о г о о б ес п еч е ни я у с л о вн о м о ж н о р а з д е л и ть н а д в е г р у пп ы : у п ра в лен и е р е с у р с а м и с а м о г о к о м п ью т е р а (в т о м ч и с л е и в и н т е- р ес а х р е ш е н и я з а д а ч д л я д р у г и х к о мп ь ю те ро в ) и у п р ав л ен и е о б м е н о м с д р у г и м и к о м п ью те р а ми ( с ет е в ы е ф у н к ц ии ).

С о б ст в е нн ы ми р е с у р са м и к о м п ью те р а т р а д и ц и о нн о у пр а в л я ет О С. Ф у н к ц и и сете в о г о у пр а вл е н и я р еа л и з у ет с е т е в о е П О , к о т о р о е м о ж ет бы ть в ы п о лн е н о как в ви д е о т д е льны х п а кет о в с ете вы х п ро г р а м м, так и в ид е сете во й О С.

П р и р а з р а бо т ке с ет е в о го П О и с по льз у ется и е р а р х и чес к и й п о дх од , п р е дп ол а- га ю щ и й о п р е д е л е н и е с о во к у пно с т и с р а в ни те л ь н о н е з а в и с и м ы х у ро в н ей и и н- те р ф е й с о в ме ж д у ни м и . Э т о п о зв о л я ет л егко м о д и ф и ци р ов ать а л г о р и т м ы п р о- г р амм пр ои з в о ль н о го у ро в н я б ез с у щест в е нн о и з м е н е н и я д р у г и х у ро вн е й . В об щ ем с л у чае д о п у скается у п р о щ е н и е ф у н к ц и й н е к о т о ро г о у ро в н я и л и д а же его п о лн ая л и к в и д а ци я.

Д л я у по р я д о ч е н и я р а зр а б о т к и се т е в о г о П О и о б ес п еч е н и я в о з м о ж н о с т и вз а и м о д е й ст в и я лю б ы х в ы ч и с л и т е ль н ы х с и ст е м, М е ж д у н а р од н ая О р г а н и з а ция п о Ст а н д а р т и з а ц и и ( I n t e r n a ti on a l S t a n d a rt O r g a n i z a t i o n – I S O ) р а з р а б о та л а Э т а- л о нную М о дель вз а и м о дей с т в ия о т к р ы т ы х си с т е м ( O p e n S y st em I nt er c o n- n e c t io n Re f er e n c e m od e l ) .

Э та л о н н ая М о д е л ь о п р е д е л яет с л е д у ю щ и е семь ф у н к ци о н а ль н ы х у ровн е й:

 фи зи чес к и й ;

 у пр а вл е ни я л и н и е й п е р е д ачи и л и к а н а л ь н ы й;

 т р а н с по р т н ы й;

 сеа н с о в ы й ;

 пр е д с т а в и те льны й ;

 п р и к л а д но й и л и у р ов е н ь п ри л о ж е н и й.

Ф и з и ч ес к ий у р о в е н ь об е с п е ч и в ает и н т е р ф е й с м е ж д у Э ВМ сети и с р е д о й п е р е д ачи д и с к р ет ны х с и г н а л о в . Н а ф и зи чес к о м у ро в н е ч е р е з а б о н е н тс к и е к а н а- л ы п е р е д а ю тся п о с л е до в а т е ль н о сти би т. У пр а вл е н и е фи з и чес к и м ка н а л о м св о- ди т с я к в ы д е л е н и ю н ача л а и к о н ц а к а д р а, н ес у щего в се б е п е р е д а в а ем ы е да н- ны е, а т а к ж е к ф о р м и р о в а н и ю и п ри е м у с и г н а л о в оп р е д е л е н н о й ф и з ич е с к о й п р и- р од ы .

Ста н д а р т ы ф и з и ч ес к о г о у ро в н я в к лю ч а ю т р е к о ме н д а ц и и Х. 2 1 л и б о Х . 21 би с, оп р е д е л я ю щ и е ме х а н и ч е ск и е, эл е кт р и че с к и е, ф у н к ц и о н а льн ы е и п р о ц е- д у рны е х а р ак т е р и с т и к и , н е о бх о д и м ы е д л я у ста но вл е н и я (акт и в и з а ц и и ), п о д- д е р ж а н и я и р ас т о р ж е н и я ( д е ак т и в и з а ц и и ) ф и з и ч ес к и х с о е д ин е н и й.

Ф у н к ц и и к а н а л ь н о г о у р о в ня с о с т оя т в у пр а вл е н и и в в о д ом - в ы во д о м и н ф о р- ма ц и и в к а н а л е с в я з и . Д л я п о вы ше н и я до с т о в е р н о с т и п е р е д а ч и пр о ц е д у р ы к а- н а льн о го у ро в н я м о г у т пр е д у смат ри в а т ь вв е д е н и е и з б ы т о ч н ы х к о д о в , п о в т ор- н у ю п е р е д а чу д а н н ы х и д р у г и е ме т о д ы . Фо р м и р у ем ы е э т и м у ро в н е м д а н ны е г р у пп и р у ю тся в так н а з ы в ае м ы е к а д р ы . О б мен д а н н ы м и м е ж д у д в у мя об ъ екта- ми к а н а льн о го у ро в н я м о жет в ес т и сь о д н и м и з т р ех с п о с о бо в : д у п л е к сн ы м ( о д- но в р ем е н н о в о б ои х н а п р а вл е н и я х ), п о л у д у п л е к сн ы м ( п о п е р еме н н о в об о и х н а- пр а вл е н и я х ) и л и с и мп л е к сн ы м (в о д н о м н а п р а вл е н и и ).

С е т е в о й у ро в е н ь о б е с п е ч и в ает п е р е д а чу сете в ы х б л о к о в ( п аке т о в ) ме ж д у у з л ами сет и . З д есь р еша ю т ся з а д а ч и в ы б о р а м а р ш р у та и з ч и с л а в о з м о ж ны х

( пр и и зм е н е н и и н а г р у з к и и л и к он ф и г у р а ци и се т и ) , у пр а вл е ни я в х од я щ и м п о т о- к о м , б у фе ри з а ц и и п аке т о в и т . д . О с но в н а я ф у н к ци я с е т е в о г о п ро т о к о л а – п ро- к л а д к а в к а ж до м фи з и ческ о м ка н а л е с о в о к у пно с т и л о г и чес к и х к а н а л о в ( д о 4 0 9 6 ) , ч т о с у щ ес тв е нн о по в ы ш ае т э ффек т и в но с т ь и с по льз о в а ни я р ес у р с о в ф и з и ческ о г о ка н а л а.

О с но в н о й ф у н к ц и е й т р а н сп о р т н о г о у р о в ня я вл я ет с я до ста в ка с о о б щ е н и й (т р а н с по р т ны х б ло к о в ), к о т о р ы е с о с т о ят и з сете в ы х п а к ет о в . С э т о й ц е л ь ю т р а н с по р т н ы е об ъ е кты с ете в о г о П О о р г а ни з у ю т р а зб о р ку с о об щ е н и й н а п е р е- д а ю щем к о нц е и с б о р ку с оо б ще н и й и з п р и н и ма е м ы х п аке т о в н а п р и е м н о й с т о- р о н е. К р о ме т о г о , т р а н с по р т н ы й у ро в е н ь з а н и мает с я с о г л а с о в а ни ем р а з л и ч ны х сете вы х у ро в н е й с по м о щ ь ю с о о т в е т с т вую щ и х ш л ю зо в (с о г л а с о в а н и е се т е вы х об ъ е к т о в п р и нц и пи а ль н о р а зли ч н ы х с ете й ) и м о с т о в ( с о г л а с о в а н и е с ете вы х об ъ е к т о в о д но т и п н ы х с ете й ).

В н ас т оя щ е е в р е м я с у щест в у ет пя ть к л асс о в с е р в и са, пр е д о ста вл я е м о г о т р а н с по р т н ы м п ро т о к о л о м ( 0 , 1 , . , 4 ). В ыд е л е н н ы е к л а сс ы р а зли ча ю тся в о з- м о ж н о стя м и п р иор и тет но й п е р е д а ч и с о о б щ е н и й , з ащ и т ы о т о ш и б о к, а т а кже з асе к р е ч и в а н и я д а н н ы х с п о м о щ ь ю ш и ф р о в а н и я.

Се а н с о вы й у ро в е нь пр е дн а з н а чен д л я ор г а н и з а ци и сеа н с о в с в я з и ( вз а и м о- д е й ст в и я ) м е ж д у о бъ ектами б о л ее в ы с о к и х у ро в н е й . Пр и у ста н о вл е н и и се а н с о в с в я з и к о н т р о ли р у ется п о лн о м о ч и е об ъ е кта п о д о ст у п у к д р у г о м у об ъ ект у . Да н- н ы й у ро в е н ь , как и т р а н с по р т ны й , п р е д у смат ри в ает н е с к оль ко к л ас с о в у с л у г ( A , B , C и D ).

П р ед с т ав и т е л ь н ы й у р о в ень о п и с ы в а ет мет од ы п р е о б р а з о в а н и я и н ф о рм а- ц и и (ш и ф р о в а ни е, с жат и е, п е р е к од и р о в ка), п е р е д а в ае м о й о б ъ ектам пр и к л а д н о- го у ро в н я : п о льз о в а те л ям и пр о г р амма м .

П р и к л а д н о й у ро в ен ь о т в ечает з а п о д д е р жку п р и к л а д н о г о П О по льз о в ате л я. Н а э т о м у ро в н е р е а л и з у ю тся т р и о с н о в н ы е с л у ж б ы : п е р е д а ч а и у пр а вл е ни е ф а й л а м и , п е р е д ача и о б р а б о тка з а д а ни й , а также с л у ж б а в ир т у а ль но г о те р м и н а-

П р е д л о ж е н н ая се м и у ро в н е в а я м о д е л ь оп и с ы в а е т л и шь об щ и е пр и н ц ип ы об ъ е д и н е н и я р а з д е л е н ны х с р е до й п е р е д ачи д а н н ы х к о м п ь ю те р о в . Д л я о п и с а н и я

вз а и м о д е й ст в и я п р о г р ам м н ы х и а пп а р а т н ы х эл еме н т о в у ро в н е й и с по льз у ю тся п р о т о к о л ы и ин т е р ф е й с ы.

Пр о то к о ло м н а з ы в ается с во д пр а в и л вз а и м о д е й ст в и я об ъ ект о в о д но и м е н- но г о у ро в н я, а т а к ж е ф о р ма т ы п е р е д а в а ем ы х ме ж д у об ъ ек т ами б л о к о в д а нны х (с о об щ е н и й ). П ри м е р а м и п ро т о к о л о в з в е н а д а н н ы х я вл я ю тся п р о т о к о л HD LC ( H i g h er - l e v e l D a t a L i n k C o n t r ol ), пр и н я т ы й IS O , и пр о т о к о л S DL C ( S y n c h r o no us D a t a Li n k C o nt r o l ) ф ир м ы IBM .

И н т ер ф е й сы о п и с ы в а ю т п ро ц е д у р ы вз а и м о д е й ст в и я объ ект о в сме ж н ых у ро в н ей и ф о р ма т ы ин ф о р м а ц и и , п е р е д а в ае м о й ме ж д у э т и ми об ъ е кта м и . П р и- ме р о м о д н о г о и з ин те р ф е й с о в я вл я ет с я ин т е р ф е й с Х.2 5 под к лю че н и я п о льз ов а- те л ей к се т я м п е р е д а ч и д а н н ы х о б щ ег о п о льз о в а ни я. Э т о т ин т е рф е й с о п и с а н в с оо т в е т ст в у ю щ и х р е к о м е н д а ц и я х ( Х.2 5 ), г д е оп р е д е л яется п о р я д о к и п р а ви л а вз а и м о д е й ст в и я о к он е ч н о г о об ор у до в а н и я о б р а б о т к и д а н ны х DT E ( D a t a T e r m in al Eq u i p m e nt ) и о к он е ч н о г о о бор у до в а н и я ц е п е й п е р е д а ч и д а н н ы х D CE ( D a t a C i r c u it - t er m in a t i n g Eq u i p m e nt ). Р о л ь DT E в ыпо л ня ет м о д ем и л и ц и ф р о в ое у ст рой ст в о с о п р я ж е ни я д л я п о д к лю ч е н и я к се т и п е р е д а ч и д а н н ых . В к ачест в е D CE м о жет в ы ст у п ать хо с т -ма ш ин а ( H o s t ), к он т р о лл ер и л и к о н ц е н т р а т ор , о б - с л у ж и в а ю щ и й у д а л е н н ы е т е р м и н а л ы , ин т е р ф е й с н ы й к о м п ью тер д л я п о д к л ю- че н и я к др у г о й с ети и т. д.

Ра з р а бо т ка с и л а ми ISO м но ж ест в а р е к о м е нд а ц и й п о о р г а ни з а ц и и сете в о г о об м е н а ме ж д у к о м п ью те р а м и вн ес л а с у щест в е нн ы й в к л а д в те о ри ю с о з д а ни я как г ло б а льн ых , т а к и л о ка льн ы х с ете й . О дн а к о с л е д у ет з амет и т ь , что п р и н я т и е меж д у н а р о д ны х ст а нд а р т о в н е у ст р а нил о п о лн о ст ь ю р а зно о б р а з и я а р хи т е кт у р р еа льн ы х с у щест в ую щ и х се т е й .

О т л и ч и я сет е й д р у г о т д р у га в ы зв а н ы о с об е н но с т я ми и с п о льз у ем о го а п п а- р ат н о г о и п ро г р а м м н о го о б ес п еч е н и я, р а зл и ч н о й ин т е рп р ет а ци е й р е к о м е н д а- ц и й ф и р ма м и - р а з р а бо т ч и кам и , р а з л и ч и ем т р е б о в а ни й к с и стеме со с т о рон ы р еша е м ы х з а д ач ( т р е бо в а н и я з ащ и щ е н н о с т и и н ф ор м а ци и , ск ор о с т и об м е н а, б е зо ш и б о ч н о с т и п е р е д а ч и д а н н ы х и т. д . ) и д р у г и ми пр и ч и н а м и . В сете в о м П О л о ка льн ы х с етей ч а сто н а б люд ается с о к р а щ е н и е ч и с л а р е а л и з у ем ы х у ро в н е й .

В Л ВС, п о с у щес т ву , ор г а ни з о в а н о у пр а вл е н и е а пп а р а т н о - пр о г р ам м ны ми р ес у р са м и в с е х вхо д я щ и х в с еть к о м п ь ю те ро в . Реа л и з у ет э ти ф у н к ц и и с ете во е ПО . В г ло б а льн о й с ети о с но в н ы м видо м вз а и м о д е й ст в и я м еж д у н е з а в и с и м ы м и к о м п ью те р а ми я вл я ется о б м е н с о о б щ е н ия м и.

В н ас т о ящем р а з д е л е р ассма т р и в а ю тся в оп р о с ы о р г а ни з а ц и и р ас п р е д е л е н- н ы х в ы ч и с л е н и й в с р е д е Л ВС. В о п р о с ы п ос т р о е н и я и ф у н к ци о н и р о в а н и я г л о-

Сегодня понятием сетевых подключений уже никого не удивишь. Однако многие из нас при упоминании о них даже особо не задумываются о том, что представляет собой такое подключение и как работают сетевые службы. Попробуем рассмотреть данный вопрос в самом кратком изложении, поскольку о сетях и их возможностях в современном мире можно было бы написать целую монографию.

Архитектура сети: основные типы

Итак, как следует из основной трактовки самого термина, компьютерные сети представляют собой определенное количество терминалов (компьютеров, ноутбуков, мобильных девайсов), соединенных между собой, что, собственно, и образует сеть.

На сегодняшний день выделяют два основных типа подключений: проводное и беспроводное, использующее соединение посредством маршрутизатора вроде Wi-Fi-роутера. Но это только вершина айсберга. На самом деле архитектура сети предполагает использование нескольких компонентов, а посему может иметь разную классификацию. Принято считать, что на данный момент существует три типа сетей:

одноранговые сети;
сети с выделенными серверами;
гибридные сети, включающие в себя все типы узлов.

Кроме того, отдельную категорию составляют широковещательные, глобальные, локальные, муниципальные, частные сети и другие разновидности. Остановимся на основных понятиях.

Описание сетей по типам

Одноранговые сети, часто называемые пиринговыми, отличаются от первого типа тем, что ресурсы в них в равной степени распределены между всеми подключенными терминалами. Самым простым примером можно считать процессы загрузки файлов с использованием торрентов. Конечный файл в полном или частично загруженном виде может находиться на разных терминалах. Пользовательская система, его загружающая на свой компьютер, использует все доступные на данный момент ресурсы в сети, чтобы скачать части искомого файла. Чем их больше, тем выше скорость закачки. При этом сетевая адресация особой роли не играет. Главное условие состоит в том, чтобы на клиентской машине было установлено соответствующее программное обеспечение. Оно-то и будет производить клиентские запросы.

Естественно, сравнение это самое примитивное, ведь современные сети работают намного сложнее. Тем не менее для упрощенного понимания структуры такой пример подойдет как нельзя лучше.

Вопросы идентификации терминалов

Теперь несколько слов о том, как производится распознавание компьютеров сети любого типа. Если кто не знает, любому терминалу при подключении присваивается два типа IP-адреса, или, проще говоря, уникального идентификатора: внутренний и внешний. Внутренний адрес уникальным не является. А вот внешний IP – да. В миру нет двух машин с одинаковым IP. Именно это и позволяет идентифицировать любой гаджет, будь то компьютерный терминал или мобильное устройство, на все сто.

За все это отвечает соответствующий протокол. На данный момент самым распространенным и наиболее широко применяемым является IPv4. Однако, как показывает практика, он себя уже изжил, поскольку стал неспособен предоставлять уникальные адреса в связи с возросшим количеством клиентских устройств. Посмотрите только на мобильную технику, ведь за последнее десятилетие используемых гаджетов стало столько, что чуть ли не каждый второй житель Земли имеет в своем распоряжении тот же мобильный телефон.

Протокол IPv6

Таким образом, и архитектура сети, в частности Интернета, начала изменяться. И на смену четвертой версии пришла шестая (IPv6). Пока она еще особо широкого применения не получила, тем не менее, как утверждается, будущее не за горами, и вскоре практически все провайдеры, предоставляющие услуги связи, перейдут именно на этот протокол (при условии наличия активного сервера DHCP шестой версии).

Выделенные серверы

Теперь рассмотрим выделенные серверы. Обозначение говорит само за себя: они предназначены для каких-то конкретных задач. Грубо говоря, это самый настоящий интернет-сервер виртуального типа, полностью принадлежащий пользователю, который берет его в аренду. В этом и заключается смысл хостинга, когда владелец подкасты главного ресурса может размещать на выделенном пространстве любую информацию.

Кроме того, за безопасность отвечает не арендатор, а именно тот, кто сдает серверное пространство в аренду. Примеров таких серверов можно привести достаточно много. Тут вам и почта, и игры, и файлообменники, и личные страницы (не путать с аккаунтами в социальных сетях и службах такого типа), и многое другое.

Локальные сети

Архитектура сети Интернет: немного истории

Наконец, переходим к сети, которая сегодня является самой большой в мире. Конечно же, это Интернет, или World Wide Web. Прототипом Всемирной паутины принято считать ARPANET – коммуникацию, разработанную для военных целей в США еще в 1969 году. Тогда, правда, было протестировано соединение всего лишь между двумя узлами, но со временем подключение к сети с помощью кабеля было установлено даже с терминалами, находящимися в Великобритании.

Только много позже, когда появилась идентификация на основе протоколов TCP/IP и система присвоения доменных имен, и возникло то, что сегодня мы и называем Интернетом.

Вообще, как считается, в сети Интернет не существует единого центрального сервера, где могла бы храниться вся информация. Да на сегодняшний день и дисковых накопителей такой емкости не существует. Вся информация распределена между сотнями тысяч отдельных серверов разного типа. Иными словами, Интернет в равной степени можно отнести и к одноранговой, и к гибридной сети. При всем этом на отдельно взятой машине можно создать собственный интернет-сервер, который позволит не только управлять параметрами сети или сохранить нужную информацию, но и обеспечить к ней доступ другим пользователям. Раздача Wi-Fi – чем не самый простой пример?

Основные параметры и настройки

Что же касается параметров и настроек, тут все просто. Как правило, ручной ввод сетевых IP, DNS- или прокси-серверов давно не используется. Вместо этого любой провайдер предоставляет услуги автоматического распознавания компьютера или мобильного девайса в сети.

В Windows-системах доступ к этим настройкам производится через свойства сети с выбором параметров протокола IPv4 (или, если работает, IPv6). Как правило, в самих настройках указывается автоматическое получение адресов, что избавляет пользователя от ввода данных вручную. Правда, в некоторых случаях, особенно при настройке RDP-клиентов (удаленный доступ) или при организации доступа к некоторым специфичным службам, ручной ввод данных является обязательным.

Заключение

Как видим, понимание того, что собой представляет архитектура сети, в общем-то, особо сложным не является. В принципе, здесь рассматривались только основные аспекты организации работы сетей, чтобы пояснить любому, даже самому неподготовленному юзеру, этот вопрос, так сказать на пальцах. На самом же деле, конечно, все намного сложнее, ведь мы не затрагивали понятия серверов DNS, прокси, DHCP, WINS и т. д., а также вопросы, связанные с программным обеспечением. Думается, даже этой минимальной информации хватит для понимания структуры и основных принципов функционирования сетей любого типа.

Читайте также: