|
|
Способы передачи данных. Структура пакетов. Адресация пакетов.Клиенты, серверы, одноранговые сети. Преимущества и недостатки. В локальных сетях компьютеры могут выступать в роли: • Клиентов, которые используют сетевые ресурсы, но не предоставляют свои ресурсы другим компьютерам • Одноранговых узлов, работающих с сетевыми ресурсами и разрешающих доступ других машин к своим ресурсам • Серверов, предоставляющих ресурсы сети другим машинам Виды PC: Клиенты- это PC, которые используют сетевые ресурсы, но не представляют свои ресурсы другим PC. Сервер - это PCпредназначенный для представления ресурсов локальной сети. Одноранговые узлы- PC работающие с сетевыми ресурсами и разрешающие доступ к своим ресурсам. Одноранговые сети- сети низшего уровня, из которых строятся большие комуникац. сети. Выбор сети зависит от средств, возможностей и эффективности сети. Преимущества одноранговых сетей • Не влекут дополнительных расходов на серверы или необходимое ПО • Простые инсталляции • Не требуют специальной должности администратора сети • Позволяют пользователям управлять разделением ресурсов • При работе не вынуждают полагаться на функционирование других компьютеров • Стоимость создания небольших сетей достаточно низка Недостатки одноранговых сетей • Дополнительная нагрузка на компьютеры из-за совместного использования ресурсов • Неспособность одноранговых узлов обслуживать, подобно серверам, столь же большое число соединений • Отсутствие централизованной организации, что затрудняет поиск данных • Нет центрального места хранения файлов, что усложняет их архивирование • Необходимость администрирования пользователями собственных компьютеров • Слабая и неудобная система защиты • Отсутствие централизованного управления, осложняющее работу с большими одноранговыми сетями Типы серверов: 1.Файловые серверы (ф.с) – один из компьютеров в сети назначается файловым сервером и предоставляет другим компьютерам услуги по обработке файлов. 2. Серверы печати – предназначен для печати в сети со всех РС. 3. Серверы приложений – предназначен для построения ИС (БД). 4. Серверы сообщения 5. Серверы БД 6. Почтовые серверы
Сетевые топологии. Типы. Преимущества и недостатки сетей с различными топологиями Топология сети - способ подключения PC и компьютерных средств к сети. Сетевые топологии: 1 Шинная 2 Звездообразная 3 Кольцевая Шинная – все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи и информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам. Преимущества шинной топологии: -надежность и простота использования -меньшая длина кабеля и дешевизна схемы соединения - шинную топологию легко расширить -для расширения сети исп. повторитель-репитер Недостатки: -Существуют ограничения по длине кабеля (180м) и кол-ву подключенных рабочих станций (не более 30) -Трудность диагностирования, неисправность одного PC может привести к неисправности сети Звездообразная топология – к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует свою отдельную линию связи; (кабель–витая пара) HUB (rконцентратор) – это устройство сетевого взаимодействия, связывающие сегменты в центральном пункте. HUB бывают: пассивные и активные Преимущества: -простая модификация и наращивание сети -удобно использовать для диагностики -независимая работа PC -применяется несколько типов кабелей Недостатки: -зависимость сети от работы концентратора -относительная дороговизна сети, большой расход кабеля. Сети с кольцевой топологией В кольцевой сети каждый компьютер связан со следующим, а последний — с первым Кольцевая топология применяется в сетях, требующих резервирования определенной части полосы пропускания для критичных по времени средств (например, для передачи видео и аудио), в высокопроизводительных сетях, а также при большом числе обращающихся к сети клиентов (что требует ее высокой пропускной способности). Полосой пропускания называется способность среды передачи данных передавать определенный объем информации Преимущество сети с кольцевой топологией • Поскольку всем компьютерам предоставляется равный доступ к маркеру, никто из них не сможет монополизировать сеть. • Справедливое совместное использование сети обеспечивает постепенное снижение ее производительности в случае увеличения числа пользователей и перегрузки (лучше, если сеть будет продолжать функционировать, хотя и медленно, чем сразу откажет при превышении пропускной способности). Недостатки сети с кольцевой топологией • Отказ одного компьютера в сети может повлиять на работоспособность всей сети. • Кольцевую сеть трудно диагностировать. • Добавление или удаление компьютера вынуждает разрывать сеть. Сетевые топологии. Шинная топология, ее преимущества и недостатки. Преимущества шинной топологии: - надежность и простота использования - меньшая длина кабеля и дешевизна схемы соединения - шинную топологию легко расширить - для расширения сети исп. повторитель-репитер Недостатки: - Существуют ограничения по длине кабеля (180м) и кол-ву подключенных рабочих станций (не более 30) - Трудность диагностирования, неисправность одного PC может привести к неисправности сети
Сетевые топологии. Звездообразная топология, ее преимущества и недостатки. Звездообразная топология к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует свою отдельную линию связи; (кабель–витая пара) HUB (rконцентратор) – это устройство сетевого взаимодействия, связывающие сегменты в центральном пункте. HUB бывают: пассивные и активные Преимущества: - простая модификация и наращивание сети - удобно использовать для диагностики - независимая работа PC - применяется несколько типов кабелей Недостатки: - зависимость сети от работы концентратора - относительная дороговизна сети, большой расход кабеля.
Среды передачи данных. Средой передачи информации называются те линии связи, по которым производится обмен информации между компьютерами. Витые пары проводов используются в самых дешевых и на сегодняшний день, пожалуй, самых популярных кабелях. Кабель на основе витых, пар представляет собой несколько пар скрученных изолированных модных проводов в единой диэлектрической (пластиковой) оболочке. Он довольно гибкий и удобный для прокладки. Обычно в кабель входит две витые пары (рис. 2,1) или четыре витые пары. Неэкранированные витые пары характеризуются слабой защищенностью от внешних электромагнитных помех, а также слабой защищенностью от подслушивания с целью, например, промышленного шпионажа. Перехват передаваемой информации возможен как с помощью контактного метода (посредством двух иголочек, воткнутых в кафель), так и с помощью бесконтактного метода, сводящегося к радиоперехвату изучаемых кабелем электромагнитных полей. Для устранения этих недостатков применяется экранирование.
Рис. 2.1. Кабель с витыми парами
В случае экранированной витой пары STP каждая из витых, пар помещается в металлическою оплетку-экран для уменьшения излечений кабеля, защиты от внешних электромагнитных помех и снижения взаимного влияния пар проводов друг на друга (crosstalk - перекрестные наводки). Естественно, экранированная витая пара гораздо дороже, чем неэкранированная. а при ее использовании необходимо применять и специальные экранированные разъемы, поэтому встречается она значительно реже, чем неэкранированная витая пара. Основные достоинства неэкранированных витых, пар - простота монтажа разъемов на концах кабеля, а также простота ремонта любых повреждений по сравнению с другими типами кабеля. Нее остальные характеристики у них хуже, чему других кабелей. Например, при заданной скорости передачи затухание сигнала (уменьшение его уровня по мере прохождения по кабелю) у них больше, чем у коаксиальных кабелей. Если честь еще низкую помехозащищенность, то становятся понятным, почему линии связи на основе витых пар. как правило, довольно короткие (обычно в пределах 100 метров). В настоящее время витая пара используется для передачи информации на скоростях до 100 Мбит/с и ведутся работы по повышению скорости передачи до 1000 Мбит/с. Коаксиальный кабель представляет собой электрический кабель, состоящий из центрального провода и металлической оплетки, разделенных между собой слоем диэлектрика ^внутренней изоляции) и помещенных в общую внешнюю оболочку. Коаксиальный кабель до недавнего времени был распространен наиболее широко, что связано с его высокой помехозащищенностью (благодаря металлической оплетке), а также более высокими, чем в случае витой пары, допустимыми скоростями передачи данных (до 500 Мбит/с) и большими допустимыми расстояниями передачи (до километра и выше). К нему труднее механически подключиться для несанкционированного прослушивания сети, он также дает заметно меньше электромагнитных излучении вовне. Однако монтаж и ремонт коаксиального кабеля существенно сложнее, чем витой пары, а стоимость его выше (он дороже примерно в 1,5-3 раза по сравнению с кабелем на основе витых пар). Сложнее и установка разъемов на концах кабеля. Поэтому его сейчас применяют реже, чем витую пару. Существует два основных типа коаксиального кабеля: - тонкий (thin) кафель, имеющий диаметр около 0,5 см, более гибкий: - толстый (thick) кабель, имеющий диаметр около 1 см, значительно более жесткий. Он представляет собой классический вариант коаксиального кабеля- который уже почти полностью вытеснен более современным тонким кабелем. Тонкий кабель используется для передачи на меньшие расстояния, чем толстый, так как в нем сигнал затухает сильнее. Зато с тонким кабелем гораздо удобнее работать: его можно оперативно проложить к каждому компьютеру, а толстый требует жесткой фиксации на стене помещения. Подключение к топкому кабелю (с помощью разъемов ВNC байонетного типа) проще и не требует дополнительного оборудования, а для подключения к толстому кабелю надо использовать специальные довольно дорогие устройства, прикатывающие его оболочки и устанавливающие контакт как с центральной жилой, такие экраном. Толстый кабель примерно вдвое дороже, чем тонкий. Поэтому тонкий кабель применяется гораздо чаще. Оптоволоконный (он же волоконно-оптический) кабель - это принципиально иной тип кабеля по сравнению с рассмотренными двумя типами электрического или медного кабеля. Информация по нему передается не электрическим сигналом, а светом. Главный его элемент - это прозрачное стекловолокно, по которому свет проходит на огромные расстояния (до десятков километров) с незначительным ослаблением. Структура оптоволоконного кабеля очень проста, и похожа на структуру коаксиального электрического кабеля (ряс, 2-3), только вместо центрального медного провода здесь используется тонкое (диаметром порядка 1-10 мкм) стекловолокно, а вместо внутренней изоляции - стеклянная или пластиковая оболочка, не позволяющая свету выходить за пределы стекловолокна. В данном случае мы имеем, дало с режимом так называемого полного внутреннего отражения света от границы двух веществ с разными коэффициентами преломления (у стеклянной оболочки коэффициент преломления значительно ниже, чем у центрального волокна). Металлическая оплетка кабеля обычно отсутствует. так как экранирование от внешних электромагнитных помех здесь не требуется, однако иногда ее все таки применяют для механической защиты от окружающей среды (такой кабель иногда называют броневым, он может объединять под одной оболочкой несколько оптоволоконных кабелей) Стеклянная оболочка
Оптоволоконный кабель обладает исключительными характеристиками по помехозащищенности и секретности передаваемой информации. Никакие внешние электромагнитные помехи в принципе не способны исказить световой сигнал, а сам этот сигнал принципиально не порождает внешних электромагнитных изучении. Подключиться к этому типу кабеля для несанкционированного прослушивания практически невозможно, так как это требует нарушения целостности кабеля. Теоретически возможная полоса пропускания такого кабеля достигает величины 10!2 Гц, что несравнимо выше, чем у любых электрических кабелей. Стоимость оптоволоконного кабеля постоянно снижается и сейчас примерно равна стоимости коаксиального кабеля. Однако в данном случае необходимо применение специальных оптических приемников и передатчиков, преобразующих световые сигналы в электрические и обратно, что порой существенно увеличивает стоимость сети в целом. Существуют два различных типа оптоволоконных кабелей: - многомодовый. или мультимодовый, кабель, более дешевый, но менее качественный; - одномодовый кабель, более дорогой, по имеющий лучшие характеристики . Основные различия между этими типами связаны с разным режимам прохождения световых лучей в кабеле. В одномодовом. кабеле практически лучи проходят один и тот же путь, в результате чего все они достигают приемника одновременно, и форма сигнала практически не искажается. Одномодовый кабель имеет диаметр центрального волокна около 1,3 мкм и передает свет только с такой же длиной волны (1,3 мкм). Дисперсия и потери сигнала при этом очень незначительны, что позволяет передавать сигналы на значительно большее расстояние, чем в случае применения многомодового кабеля. Для одномодового кабеля применяются лазерные приема передатчики, использующие свет исключительна с требуемой длиной волны. Такие 1фиемопере-датчики пока еще сравнительно дороги и не слишком долговечны. Однако в перспективе одномодовьй кабель должен стать основным благодаря своим прекрасным характеристикам. В многомодовом кабеле траектории световых лучей имеют заметный разброс, в результате чего форма сигнала на приемном конце кабеля искажается. Центральное волокно имеет диаметр 62,5 мкм, а диаметр внешней оболочки - 125 мкм (это иногда обозначается как 62,5/) 25). Дня передачи используется обычный (не лазерный) светодиод, что снижает стоимость и увеличивает срок службы приемопередатчиков по сравнению с одномодовым кабелем, Длина волны света в многомодовом кабеле равна 0.85 мкм. Допустимая длина кабеля достигает 2-5 км. В настоящее время многомодовый кабель — основной тип оптоволоконного кабеля, так как он дешевле и доступнее. Задержка распространения сигнала в оптоволоконном кабеле не сильно отличается от задержки в электрических кабелях. Типичная величина задержки для наиболее распространенных кабелей составляет около 4-5 нс/м.
Способы передачи данных. Структура пакетов. Адресация пакетов. Информация в локальных сетях передается отдельным и порциями, кусками называемыми в различных источниках пакетами, кадрами или блоками. Использование пакетов связано с тем, что в сети, как правило, одновременно может происходить несколько сеансов связи (во всяком случае, при топологиях «шина» и «кольцо»), то есть в течение одного и того же интервала времени могут идти два или больше процессов передачи данных между различными парами абонентов. Пакеты как раз и позволяют разделить во времени сеть между передающими информацию абонентами. Существуют некоторая оптимальная длинна пакета (или оптимальный диапазон длин пакетов), при которой средняя скорость обмене информацией по сети будет максимальна. Эта длина не является неизменной величиной, она зависит и от уровня помех и от уровня управления обменом, и от количества абонентов сети, и от характера передаваемой информации, и от многих других факторов. Структура пакета определяется прежде всего аппаратурными особенностям данной сети, выбранной топологией и типом среды передачи информации, а также существенно зависит- от используемого протокола (порядка обмена информацией). Строго говоря, в каждой сети структура пакета индивидуальна Но существуют некоторые общие принципы формирования пакета, определяемые характерными особенностями обмена информацией по любым локальным сетям. Чаще всего пакет содержит в следующие поля части {рис. 3.1}: Преамбула
информации комбинация Идентификатор передатчика • Стартовая комбинация, или преамбула, которая обеспечивает настройку аппаратуры адаптера или другого сетевого устройства на прием и обработку пакета. '5то поле может отсутствовать или сводиться к одному-единственному стартовому биту. • Сетевой адрес (идентификатор) принимающего абонента, го есть индивидуальный или групповой номер, присвоенный каждому принимающему абоненту в сети. Этот адрес позволяет приемнику распознать пакет, адресованный ему лично, группе, в которую он: входит, пли всем абонентам сети одновременно. • Сетевой адрес (идентификатор) передающего абонента, то есть индивидуальный или групповой номер, присвоенный каждому передающем} абоненту. Этот адрес информирует принимающего абонента, откуда пришел данный пакет. Включение в пакет адреса передатчика необходимо в том случае, когда одному приемнику могут попеременно приходить пакеты от разных передатчиков. • Служебная информация, которая указывает на тип пакета, его номер, размер, формат, маршрут его доставки, на то, что с ним надо делать приемнику и т.д. • Данные - та информация, ради передачи которой используется данный пакет. Правда, существуют специальные управляющие пакеты, которые не имеют поля данных. Их можно рассматривать как сетевые команды. Пакеты, включающие поле данных, называются информационными пакетами. Управляющие пакеты могут выполнять функцию начала сеанса связи, конца сеанса связи, подтверждения информационного пакета, запроса информационного пакета и т.д. • Контрольная сумма пакета - это числовой код, формируемым передатчиком по определенным правилам и содержащий в свернутом виде информацию обо всем пакете. Приемник, повторяя вычисления, сделанные передатчиком, с принятым пакетом, сравнивает их результате контрольной суммой и делает выход о правильности или ошибочности передачи пакета. Если пакет ошибочен, то приемник запрашивает повторную передачу • Стоповая комбинация служит для информирования, аппаратуры принимающего абонента об окончании пакета, обеспечивает вы Нередко в структуре пакета выделяют всего три поля. • Начальное управляющее поле пакета (пли заголовок пакета), то есть поле, включающее в себя стартовую комбинацию, сетевые • Поле данных пакета. • Конечное управляющее поле пакета (или заключение, трейлер), включающее в себя контрольную сумму и стоповую комбинацию, а также, возможно, служебную информацию. Адресации пакетов Каждый абонент (узел) локальной сети должен иметь свой уникальный (он же идентификатор, МАС-адрес), чтобы ему можно было адресовать пакеты. Существуют две основные системы присвоения адресом абонентам сети (точнее, сетевым адаптерам этих абонентов). Первая система элементарно проста. Она сводится к тому, что при установке сети каждому абоненту присваивается свой адрес (программно или с помощью переключателей на плате адаптера). При этом требуемое количество разрядов адреса определяется из простого уравнения: 2n>Nmax где n - количество разрядов адреса, а Nmax - максимально возможное количество абонентов в сети. Например, восемь разрядов адреса достаточно для сети из 255 абонентов. Один адрес (обычно!! 11... 11) отводится широковещательной передачи, то есть используется для пакетов, адресованных всем абонентам одновременно. Именно этот подход использован в такой известной сети, как Агсnet. Достоинства данного подхода простота и малый объем служебной информации в паркете, а также простота аппаратуры адаптера, распознающей адрес пакета. Недостаток - трудоемкость задания адресов и возможность ошибки (например, двум абонентам сети может быть присвоен один и тот же адрес). Второй подход к адресации был, разработан международной организацией IEEE, занимающейся стандартизацией сетей. Именно он используется в большинстве сетей и рекомендован .тля всех новых разработок. Идея состоит в том, чтобы присваивать уникальный сетевой адрес каждому адаптеру сети еще на этапе его изготовления. Если количество возможных адресов будет достаточно большим, то можно быть уверенным, что в любой сети не будет абонентов с одинаковыми адресами. Был выбран 48-битный формат адреса, что соответствует примерно 280 триллионам различных адресов. Понятно, что столько сетевых адаптеров никогда не будет выпущено. Рис. 3.4. Структура 48-битного стандартного адреса. 1бит 1бит 22бита 24бита
UAA (46 бит) 
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|
Идентификатор Контрольная
приемника сумма Рис. 3.1. Типичная структура
пакета
Управляющая Стоповая