12
воспринимает работу за персональным компьютером, подключенным к сети.
Пользователь мог также получить доступ к имеющимся файлам и разного
рода периферийным устройствам, а при этом поддерживалась у него полная
иллюзия автономного владения ПК, поскольку он мог запустить
необходимую ему программу и почти сразу иметь результат.
Многотерминальные системы, которые работали в режиме разделения
временного показателя, стали первым шагом непосредственно на пути
создания ЛВС.
Однако до появления классических локальных сетей надо было пройти
еще очень большой путь, поскольку многотерминальные системы, хотя
имели внешние особенности распределенных систем, еще поддерживали
методику централизованной обработки данных. К тому же надобность
предприятий того времени в создании сетей еще не созрела.
Другими словами, в одном здании нечего было объединять, поскольку
из-за высокой цены вычислительной техники организации не могли себе
позволять роскошь приобретения сразу нескольких компьютеров.
Потребность в соединении ПК, находящихся на огромном расстоянии,
к этому времени вполне уже назрела.
Все началось с решения небольшой и простой задачи, а именно,
доступа к ПК с терминалов, которые удалены от него на сотни или тысячи
километров. Терминалы при этом соединялись с ПК через традиционные
телефонные сети при помощи модемов.
Указанные сети позволяли разного рода пользователям получать в
использование удаленный доступ к ресурсам нескольких мощных
компьютеров.
Далее появились системы, где наряду с удаленными соединениями
«терминал-компьютер» реализованы также удаленные связи «компьютер-
13
компьютер». Как раз такие сети наиболее лучше отображают нынешнее
состояние развития КС.
1.2. Классификация вычислительных сетей
Рассмотрим признаки, которые применяются для классификации КС.
Термин «топология сети» можно отнести к принципу физического
построения КС.
Стоит отметить, что понятие топологии прежде всего относится к
локальным сетям, где структуру связей легко можно прослеживать. В
глобальных сетях архитектура связей обычно скрывается от пользователей и
она не является слишком важной, поскольку каждый сеанс связи
производиться по отдельному пути.
Топология сети также определяет требования к сетевому аппаратному
оборудованию, тип применяемого кабеля, наиболее удобные и допустимые
методы управления процесса обмена, надежность работы, многие
возможности расширения КС.
Существуют 3 основных типа топологий (рисунок 5).
Рисунок 5 – Топологии сети
Типы топологий сети
Звезда
Кольцо
Шина
14
Концепция топологии сети типа «звезда» пришла из направления
больших ЭВМ, где главная машина обрабатывает и получает все данные с
подключенных периферийных устройств в качестве активного узла
обработки информации (рисунок 6).
Рисунок 6 – Схема топологии «звезда»
Этот принцип применяется в основном в системах передачи
информации, к примеру, в электронной почте сетей RelCom.
Стоит отметить, что вся информация между несколькими
периферийными рабочими местами будет проходить через один центральный
узел КС.[37]
Пропускная способность КС определяется вычислительной мощностью
узлов и гарантируется для всех имеющихся РС. Коллизий (столкновений)
данных при этом возникать не будет.
Кабельное соединение в топологии довольно простое, поскольку
каждая РС связана с узлом. При этом затраты на прокладку линий связи
высокие, особенно если центральный узел расположен географически не в
центре исследуемой топологии.
15
При использовании кольцевой топологии (рисунок 7) все РС связаны
одна с другой в виде круга, то есть, РС1 с РС2, РС2 с РС 3 и т.д.
Рисунок 7 – Схема топологии «кольцо»
В результате такого соединения последняя РС связывается с первой. То
есть, коммуникационная связь является замкнутой в кольцо.
Прокладка кабеля от одной РС до другой может являться очень
сложной и дорогостоящей, а именно, если географическое расположение РС
далеко от кольцеобразной формы.
Сообщения циркулируют только по кругу. РС посылает по указанному
конечному адресу данные, предварительно получив с кольца запрос. Процесс
пересылки сообщений является эффективной, поскольку большинство
сообщений реализуют кольцевой запрос сразу через все станции.
Продолжительность процесса передачи информации значительно
увеличивается пропорционально численности РС, входящих в исследуемую
вычислительную сеть.[31]
При шинной топологии инфраструктура передачи информации
представляет собой форму коммуникационного пути, который доступен для
всех РС, к которому они должны быть все подключены. Все РС могут
16
непосредственно выполнять в контакт с любой из РС, имеющейся в КС
(рисунок 8).
Рисунок 8 – Топология «шина»
Рабочие станции практически в любое время, без какого-то прерывания
работы вычислительной сети, могут подключаться к ней или же быть
отключены. Функционирование КС не зависит от итогового состояния
отдельной РС.
В стандартной ситуации при использовании топологии «шина» в сети
Ethernet используют часто тонкий кабель. Отключение и особенно процесс
подключения к такой КС требуют разрыва шины, а это может вызвать
нарушение циркулирующего потока данных и зависание всей системы.
По масштабу КС классифицируются на такие категории:
Локальная вычислительная сеть (ЛВС, LAN) – объединение
небольшого количества компьютеров в рамках одной компании или
предприятия, которое ограничено пространстве (этаж, комната, здание)
(рисунок 9).
Рассматриваемые сети имеют очень большое распространение
благодаря простоте и мобильности, служат для выполнения автоматизации
небольших процессов, взаимодействия отдельных сотрудников и отделов.
Компьютеры ЛВС соединяются только сравнительно короткими проводами
(в моей практике максимальные длинны были как 60 метров, так и 130, после
чего наблюдалось затухание сигнала), что даёт значительную скорость
передачи данных. [29]
17
Стоит отметить, что в ЛВС как раз используют рассмотренные выше
топологии сетей.
Рисунок 9 – Пример ЛВС
Корпоративную (офисную сеть) (рисунок 10) можно создать на
крупных предприятиях (корпорациях), банках, средствами массовой
информации, а также территориями для обмена данными между удалёнными
абонентами.
Рисунок 10 – Пример офисной сети
18
Эта информация часто является для специального назначения, поэтому
повышены для неё меры защиты, а также ограничения доступа. [23]
При этом часто используются проводные и беспроводные средства
обеспечения связи и топология типа «дерево».
Глобальную сеть можно реализовать в результате объединения
нескольких сетей разного масштаба, применения полного комплекса средств
для связи и соединений может охватывать информационным полем
практически всю земную поверхность.
В настоящее время такой сетью является сеть Internet.
1.3. Протоколы передачи информации в компьютерных сетях
Сетевой протокол – это набор правил, что позволяет осуществлять
обмен данными и соединение между двумя или более включёнными в сеть
ПК.
Фактически различные протоколы зачастую могут описывать лишь
разные стороны только одного типа связи; которые взяты вместе, они
образуют специальную совокупность правил – стек протоколов. Названия
также указывают и на ПО, которым реализуется протокол передачи данных.
Наиболее распространённой системой для классификации сетевых
протоколов считается так называемая модель под названием OSI. В
соответствии с ней все имеющиеся протоколы делятся на такие 7 уровней по
назначению – от физического уровня (распознавание и формирование
электрических сигналов) до прикладного (так называемого API для передачи
данных при использования программ) (рисунок 11).[17]
Прикладной уровень – это 7-й уровень модели, который обеспечивает
взаимодействие пользователя и сети.
Уровень разрешает разным приложениям пользователя доступ
непосредственно к сетевым службам:
19
– обработчик запросов при использовании баз данных (БД);
– доступ к файлам;
– функционирования электронной почты.
Рисунок 11 – Модель OSI
Также он отвечает за передачу и применение служебной информации,
предоставляет программам информацию об ошибках, а также формирует
запросы.
Уровень представления отвечает за преобразование всех протоколов и
кодирование/разкодирование данных. [13]
Все запросы приложений, полученные с указанного уровня
приложений, преобразуются в формат для выполнения передачи по сети, при
этом, полученная из сети информация преобразуется в формат, который
понятный приложениям.
Стоит отметить, что на указанном уровне может осуществляться
сжатие или распаковка данных, а также процесс перенаправление запросов
иному сетевому ресурсу.
20
Сеансовый уровень – это 5-й уровень для модели OSI отвечает за
поддержание качества сеанса связи, что в свою очередь позволяет
приложениям взаимодействовать длительное время между собой.
Сеансовый уровень может управлять созданием/завершением сеанса,
синхронизацией задач, обменом информацией, определением права на
выполнение передачи данных, а также поддержанием сеанса во время
неактивности приложений.
При синхронизации передачи обеспечивается помещение в поток
информации контрольных точек, возобновляя процесс при непосредственном
нарушении взаимодействия между ними.
Транспортный уровень предназначен для выполнения процесса
доставки данных без каких-либо ошибок, потерь или дублирования в той же
последовательности, как были они переданы.[11]
В результате неважно, какие именно данные передаются, куда и откуда,
то есть он выполняет предоставление самого механизма передачи.
Протоколы указанного уровня предназначены для непосредственного
взаимодействия категории «точка-точка». Примером такого протокола
является протокол TCP (рисунок 12).
21
Рисунок 12 – Принцип работы протокола TCP
Блоки информации он разделяет на несколько фрагментов, размер
которых зависит непосредственно от протокола, короткие компоненты
объединяет в один, а более длинные разбивает на части.
Сетевой уровень является 3-м уровнем сетевой модели OSI, а также он
предназначен для определения конечного пути передачи информации.
Отвечает за трансляцию разного рода логических адресов, имён в
физические, вычисления кратчайших маршрутов, маршрутизацию и
коммутацию, отслеживание неполадок сети.
Стоит также отметить, что на этом уровне работает специальное
сетевое устройство – маршрутизатор.
Канальный уровень предназначен для непосредственного обеспечения
взаимодействия разного рода сетей на физическом уровне, а также контроля
за ошибками, которые могут возникнуть в процессе работы. [1]