Экспертные системы. Цель, состав и пpинципы функционирования. (1.26). 2
Техническое и программное обеспечение глобальных компьютерных сетей (INTERNET). (2.37). 7
Протоколы интернета. 7
Маршрутизация. 8
Передающее оборудование глобальных сетей. 10
Серверы в глобальной сети. 11
Виды доступа в интернет. 12
Топология компьютерных сетей. (2.36). 14
Технические средства передачи информации. (2.38). 17
Компоненты сети (коммутирующие устройства). 17
Типы сетевых кабелей. 19
Типы сетевых конфигураций. 19
Типы, стандарты протоколов компьютерной сети. (2.41). 22
Сетевая модель OSI 22
Стек протоколов TCP/IP. 24
Стек протоколов IPX/SPX. 26
Экспертные системы. Цель, состав и пpинципы функционирования. (1.26)
Основным назначением ЭС является разработка программных средств, которые при решении задач, трудных для человека, получают результаты, не уступающие по качеству и эффективности решения, решениям получаемым человеком-экспертом. ЭС используются для решения так называемых неформализованных задач, общим для которых является то, что:
· задачи не могут быть заданы в числовой форме;
· цели нельзя выразить в терминах точно определённой целевой функции;
· не существует алгоритмического решения задачи;
· если алгоритмическое решение есть, то его нельзя использовать из-за
· ограниченности ресурсов (время, память).
Кроме того неформализованные задачи обладают ошибочностью, неполнотой, неоднозначностью и противоречивостью как исходных данных, так и знаний о решаемой задаче.
Экспертная система - это программное средство, использующее экспертные знания для обеспечения высокоэффективного решения неформализованных задач в узкой предметной области. Основу ЭС составляет база знаний (БЗ) о предметной области, которая накапливается в процессе построения и эксплуатации ЭС. Накопление и организация знаний - важнейшее свойство всех ЭС.
Знания являются явными и доступными, что отличает ЭС от традиционных программ, и определяет их основные свойства, такие, как:
1) Применение для решения проблем высококачественного опыта, который представляет уровень мышления наиболее квалифицированных экспертов в данной области, что ведёт к решениям творческим, точным и эффективным.
2) Наличие прогностических возможностей, при которых ЭС выдаёт ответы не только для конкретной ситуации, но и показывает, как изменяются эти ответы в новых ситуациях, с возможностью подробного объяснения каким образом новая ситуация привела к изменениям.
3) Обеспечение такого нового качества, как институциональная память, за счёт входящей в состав ЭС базы знаний, которая разработана в ходе взаимодействий со специалистами организации, и представляет собой текущую политику этой группы людей. Этот набор знаний становится сводом квалифицированных мнений и постоянно обновляемым справочником наилучших стратегий и методов, используемых персоналом. Ведущие специалисты уходят, но их опыт остаётся.
4) Возможность использования ЭС для обучения и тренировки руководящих работников, обеспечивая новых служащих обширным багажом опыта и стратегий, по которым можно изучать рекомендуемую политику и методы.
К числу основных участников построения и эксплуатации экспертных систем следует отнести саму ЭС, экспертов, инженеров знаний, средства построения ЭС и пользователей. Их основные роли и взаимоотношение приведены на рисунке 2:
Экспертная система — это программное средство, использующее знания экспертов, для высокоэффективного решения задач в интересующей пользователя предметной области. Она называется системой, а не просто программой, так как содержит базу знаний, решатель проблемы и компоненту поддержки. Последняя из них помогает пользователю взаимодействовать с основной программой.
Эксперт — это человек, способный ясно выражать свои мысли и пользующийся репутацией специалиста, умеющего находить правильные решения проблем в конкретной предметной области. Эксперт использует свои приёмы и ухищрения, чтобы сделать поиск решения более эффективным, и ЭС моделирует все его стратегии.
Инженер знаний — человек, как правило, имеющий познания в информатике и искусственном интеллекте и знающий, как надо строить ЭС. Инженер знаний опрашивает экспертов, организует знания, решает, каким образом они должны быть представлены в ЭС, и может помочь программисту в написании программ.
Средство построения ЭС — это программное средство, используемое инженером знаний или программистом для построения ЭС. Этот инструмент отличается от обычных языков программирования тем, что обеспечивает удобные способы представления сложных высокоуровневых понятий.
Пользователь — это человек, который использует уже построенную ЭС. Так, пользователем может быть юрист, использующий её для квалификации конкретного случая; студент, которому ЭС помогает изучать информатику и т. д. Термин пользователь несколько неоднозначен. Обычно он обозначает конечного пользователя. Однако из рисунка следует, что пользователем может быть:
· создатель инструмента, отлаживающий средство построения ЭС;
· инженер знаний, уточняющий существующие в ЭС знания;
· эксперт, добавляющий в систему новые знания;
· клерк, заносящий в систему текущую информацию.
Важно различать инструмент, который используется для построения ЭС, и саму ЭС. Инструмент построения ЭС включает как язык, используемый для доступа к знаниям, содержащимся в системе, и их представления, так и поддерживающие средства – программы, которые помогают пользователям взаимодействовать с компонентой экспертной системы, решающей проблему.
Основой любой ЭС является совокупность знаний, структурированная в целях упрощения процесса принятия решения. Эта информация принимает форму фактов и правил. Факты и правила в ЭС не всегда либо истинны, либо ложные. Иногда существует некоторая степень неуверенности в достоверности факта или точности правила. Если это сомнение выражено явно, то оно называется "коэффициентом доверия".
Коэффициент доверия — это число, которое означает вероятность или степень уверенности, с которой можно считать данный факт или правило достоверным или справедливым.
Многие правила ЭС являются эвристиками, то есть эмпирическими правилами или упрощениями, которые эффективно ограничивают поиск решения. ЭС используют эвристики, так как задачи, которые она решает, трудны, не до конца понятны, не поддаются строгому математическому анализу или алгоритмическому решению. Алгоритмический метод гарантирует корректное или оптимальное решение задачи, тогда как эвристический метод даёт приемлемое решение в большинстве случаев.
Знания в ЭС организованы так, чтобы знания о предметной области отделить от других типов знаний системы, таких как общие знания о том, как решать задачи или знание о том, как взаимодействовать с пользователем. Выделенные знания о предметной области называются базой знаний, тогда как общие знания о нахождении решений задач называются механизмом вывода. Программные средства, которые работают со знаниями, организованными таким образом, называются системами, основанными на знаниях.
БЗ содержит факты (данные) и правила (или другие представления знаний), использующие эти факты как основу для принятия решений. Механизм вывода содержит:
· интерпретатор, определяющий как применять правила для вывода новых знаний на основе информации, хранящейся в БЗ;
· диспетчер, устанавливающий порядок применения этих правил.
Такие ЭС получили название статических ЭС и имеют структуру, аналогичную рис.3. Эти ЭС используются в тех приложениях, где можно не учитывать изменения окружающего мира за время решения задачи.
Однако существует более высокий класс приложений, где требуется учитывать динамику изменения окружающего мира за время исполнения приложения. Такие экспертные системы получили название динамических ЭС и их обобщённая структура будет иметь вид, приведённый на рис.4.
По сравнению со статической ЭС в динамическую вводится ещё два компонента:
· подсистема моделирования внешнего мира;
· подсистема сопряжения с внешним миром.
Динамические ЭС осуществляет связи с внешним миром через систему контроллеров и датчиков. Кроме того компоненты БЗ и механизма вывода существенно изменяются, чтобы отразить временную логику происходящих в реальном мире событий.
В работе ЭС можно выделить два основных режима: режим приобретения знаний и режим решения задачи (режим консультации или режим использования). В режиме приобретения знаний общение с ЭС осуществляет эксперт (при помощи инженера знаний).
Используя компонент приобретения знаний, эксперт описывает проблемную область в виде совокупности фактов и правил. Другими словами, "наполняет" ЭС знаниями, которые позволяют ей самостоятельно решать задачи из проблемной области.
В режиме консультаций общение с ЭС осуществляет конечный пользователь, которого интересует результат и (или) способ его получения. Необходимо отметить, что в зависимости от назначения ЭС пользователь может:
· не быть специалистом в данной предметной области, и в этом случае он обращается к ЭС за результатом, который не умеет получить сам;
· быть специалистом, и в этом случае он обращается к ЭС с целью ускорения получения результата, возлагая на ЭС рутинную работу.
Хорошо построенная ЭС имеет возможность самообучаться на решаемых задачах, пополняя автоматически свою БЗ результатами полученных выводов и решений.
Особенности ЭС, отличающие их от обычных программ, заключаются в том, что они должны обладать:
1. Компетентностью, а именно:
· Достигать экспертного уровня решений (т. е. в конкретной предметной области иметь тот же уровень профессионализма, что и эксперты-люди).
· Быть умелой (т. е. применять знания эффективно и быстро, избегая, как и люди, ненужных вычислений).
· Иметь адекватную робастность (т. е. способность лишь постепенно снижать качество работы по мере приближения к границам диапазона компетентности или допустимой надёжности данных).
2. Возможностью к символьным рассуждениям, а именно:
· Представлять знания в символьном виде
· Переформулировать символьные знания. На жаргоне искусственного интеллекта символ — это строка знаков, соответствующая содержанию некоторого понятия. Символы объединяют, чтобы выразить отношения между ними. Когда отношения представлены в ЭС они называются символьными структурами.
3. Глубиной, а именно:
· Работать в предметной области, содержащей трудные задачи
· Использовать сложные правила (т. е. использовать либо сложные конструкции правил, либо большое их количество)
4. Самосознанием, а именно:
· Исследовать свои рассуждения (т. е. проверять их правильность)
· Объяснять свои действия.
Технология их разработки ЭС, включает в себя шесть этапов (рис.5): этапы идентификации, концептуализации, формализации, выполнения, тестирования, опытной эксплуатации. Рассмотрим более подробно последовательности действий, которые необходимо выполнить на каждом из этапов.
1) На этапе идентификации необходимо выполнить следующие действия:
· определить задачи, подлежащие решению и цели разработки,
· определить экспертов и тип пользователей.
2) На этапе концептуализации:
· проводится содержательный анализ предметной области,
· выделяются основные понятия и их взаимосвязи,
· определяются методы решения задач.
3) На этапе формализации:
· выбираются программные средства разработки ЭС,
· определяются способы представления всех видов знаний,
· формализуются основные понятия.
4) На этапе выполнения (наиболее важном и трудоёмком) осуществляется наполнение экспертом БЗ, при котором процесс приобретения знаний разделяют:
· на "извлечение" знаний из эксперта,
· на организацию знаний, обеспечивающую эффективную работу ЭС,
· на представление знаний в виде, понятном для ЭС.
Процесс приобретения знаний осуществляется инженером по знаниям на основе деятельности эксперта.
5) На этапе тестирования эксперт и инженер по знаниям с использованием диалоговых и объяснительных средств проверяют компетентность ЭС. Процесс тестирования продолжается до тех пор, пока эксперт не решит, что система достигла требуемого уровня компетентности.
6) На этапе опытной эксплуатации проверяется пригодность ЭС для конечных пользователей. По результатам этого этапа возможна существенная модернизация ЭС.
Процесс создания ЭС не сводится к строгой последовательности этих этапов, так как в ходе разработки приходится неоднократно возвращаться на более ранние этапы и пересматривать принятые там решения.
Источник:
http://www. uran. /~masters/2006/kita/sergeeva/library/art_07.htm
Техническое и программное обеспечение глобальных компьютерных сетей (INTERNET). (2.37)
Информационная сеть состоит из множества устройств для генерирования, обработки и получения информации, называемых станциями данных или узлами сети, и физической среды, служащей для передачи информации между узлами, называемой средой передачи данных.
Линия передачи данных - часть среды передачи данных, используемая для распространения сигналов в нужном направлении. Примерами линий передачи данных являются коаксиальный кабель, витая пара проводов, волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС).
Интернет состоит из многих тысяч корпоративных, научных, правительственных и домашних сетей. Объединение сетей разной архитектуры и топологии стало возможно благодаря протоколу IP (англ. Internet Protocol) и принципу маршрутизации пакетов данных. Протокол IP был специально создан агностическим в отношении физических каналов связи. То есть любая система (сеть) передачи цифровых данных, проводная или беспроводная, может передавать и трафик Интернета. На стыках сетей специальные маршрутизаторы (программные или аппаратные) занимаются сортировкой и перенаправлением пакетов данных, исходя из IP-адресов получателей этих пакетов. Протокол IP образует единое адресное пространство в масштабах всего мира, но в каждой отдельной сети может существовать и собственное адресное подпространство, которое выбирается исходя из класса сети. Такая организация IP-адресов позволяет маршрутизаторам однозначно определять дальнейшее направление для каждого мельчайшего пакета данных. В результате между отдельными сетями Интернета не возникает конфликтов, и данные беспрепятственно и точно передаются из сети в сеть по всей планете.
Протоколы интернета
Протоколы - это стандарты, определяющие формы представления и способы пересылки сообщений, процедуры их интерпретации, правила совместной работы различного оборудования в сетях.
Протокол в данном случае — это, образно говоря, «язык», используемый компьютерами для обмена данными при работе в сети. Чтобы различные компьютеры сети могли взаимодействовать, они должны «разговаривать» на одном «языке», то есть использовать один и тот же протокол.
Наиболее распространённые интернет-протоколы (в алфавитном порядке, сгруппированные в примерном соответствии модели OSI):
На прикладном уровне:
· DNS (система, позволяющая преобразовывать символьные имена доменов в IP-адреса (и наоборот))
· FTP (сетевой протокол, предназначенный для передачи файлов)
· HTTP (передача веб-страниц)
· HTTPS (расширение протокола HTTP, поддерживающее шифрование)
· IMAP (интернет-протокол прикладного уровня для доступа к электронной почте)
· LDAP (протокол для доступа к службе каталогов X.500)
· POP3 (протокол, используемый для доставки сообщений электронной почты)
· SMTP (протокол для отправки почты от пользователей к серверам и между серверами)
· SSH (протокол, позволяющий производить удалённое управление компьютером и передачу файлов)
· Telnet (протокол для удалённого доступа к компьютеру с помощью командного интерпретатора)
· XMPP (Jabber) (открытый протокол для быстрого обмена сообщениями)
На сеансовом уровне/уровне представления
· SSL (криптографический протокол, обеспечивающий безопасную передачу данных)
· TLS (см. SSL)
На транспортном уровне
· TCP (один из основных сетевых протоколов Internet, предназначенный для управления передачей данных)
· UDP (то же, что и TCP. В отличие от TCP, UDP не гарантирует доставку пакета)
На сетевом уровне
· BGP (основной протокол динамической маршрутизации)
· ICMP (используется для передачи сообщений об ошибках и других исключительных ситуациях, возникших при передаче данных)
· IGMP (используется для сообщения принадлежности к IP-группе сетевым маршрутизаторам)
· IP (используется для ненадёжной доставки данных (разделяемых на так называемые пакеты) от одного узла сети к другому)
· OSPF (протокол динамической маршрутизации в сетях IPv4 и IPv6)
· RIP (протокол маршрутизации в небольших компьютерных сетях)
· EIGRP (протокол маршрутизации)
На канальном уровне
· Ethernet (пакетная технология компьютерных сетей, определяет проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне)
· Frame relay (служба коммутации пакетов)
· PPP (механизм для создания и запуска IP (Internet Protocol) и других сетевых протоколов на последовательных линиях связи)
· SLIP (простейший способ инкапсуляции IP-дейтограмм для последовательных каналов связи)
Есть ещё целый ряд протоколов, ещё не стандартизированных, но уже очень популярных в сети Интернет. Эти протоколы в большинстве своём нужны для обмена файлами и текстовыми сообщениями, на некоторых из них построены целые файлообменные сети.
Маршрутизация
Главной задачей стека TCP/IP является объединение в сеть пакетных подсетей через шлюзы. Каждая сеть работает по своим собственным законам, однако предполагается, что шлюз может принять пакет из другой сети и доставить его по указанному адресу. Реально, пакет из одной сети передается в другую подсеть через последовательность шлюзов, которые обеспечивают сквозную маршрутизацию пакетов по всей сети. В данном случае, под шлюзом понимается точка соединения сетей. При этом соединяться могут как локальные сети, так и глобальные сети. В качестве шлюза могут выступать как специальные устройства, маршрутизаторы, например, так и компьютеры, которые имеют программное обеспечение, выполняющее функции маршрутизации пакетов.
Маршрутизация - это процедура определения пути следования пакета из одной сети в другую. Такой механизм доставки становится возможным благодаря реализации во всех узлах сети протокола межсетевого обмена IP. Если обратиться к истории создания сети Internet, то с самого начала предполагалось разработать спецификации сети коммутации пакетов. Это значит, что любое сообщение, которое отправляется по сети, должно быть при отправке разделено на фрагменты. Каждый из фрагментов должен быть снабжен адресами отправителя и получателя, а также номером этого пакета в последовательности пакетов, составляющих все сообщение в целом. Такая система позволяет на каждом шлюзе выбирать маршрут, основываясь на текущей информации о состоянии сети, что повышает надежность системы в целом. При этом каждый пакет может пройти от отправителя к получателю по своему собственному маршруту. Порядок получения пакетов получателем не имеет большого значения, т. к. каждый пакет несет в себе информацию о своем месте в сообщении.
При создании этой системы принципиальным было обеспечение ее живучести и надежной доставки сообщений, т. к. предполагалось, что система должна была обеспечивать управление Вооруженными Силами США в случае нанесения ядерного удара по территории страны.
Коммутаторы, организующие рабочую группу, мосты, соединяющие два сегмента сети и локализующие трафик в пределах каждого из них, а также switch, позволяющий соединять несколько сегментов локальной вычислительной сети - это все устройства, предназначенные для работы в сетях IEEE 802.3 или Еthernet (т. е. в локальных сетях). Однако, существует особый тип оборудования, называемый маршрутизаторами (routегs), который применяется в сетях со сложной конфигурацией для связи ее участков с различными сетевыми протоколами (в том числе и для доступа к глобальным (WАN) сетям), а также для более эффективного разделения трафика и использования альтернативных путей между узлами сети. Основная цель применения маршрутизаторов - объединение разнородных сетей и обслуживание альтернативных путей.
Традиционно, маршрутизатор использует таблицу маршрутизации и адрес получателя, который находится в пакетах данных для дальнейшей передачи данных. Выделяя эту информацию, он определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные и направляет пакет по этому маршруту. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается.
Существуют другие способы определения маршрута пересылки пакетов, когда, например, используется адрес отправителя, используемые протоколы верхних уровней и другая информация, содержащаяся в заголовках пакетов сетевого уровня. Нередко маршрутизаторы могут осуществлять трансляцию адресов отправителя и получателя (англ. NAT, Network Address Translation), фильтрацию транзитного потока данных на основе определённых правил с целью ограничения доступа, шифрование/дешифрование передаваемых данных и т. д.
Различные типы маршрутизаторов отличаются количеством и типами своих портов, что собственно и определяет места их использования. Маршрутизаторы, например, могут быть использованы в локальной сети Ethernet для эффективного управления трафиком при наличии большого числа сегментов сети, для соединения сети типа Еthernet с сетями другого типа, например Тоkеn Ring, FDDI, а также для обеспечения выходов локальных сетей на глобальную сеть.
Таблица маршрутизации содержит информацию, на основе которой маршрутизатор принимает решение о дальнейшей пересылке пакетов. Таблица состоит из некоторого числа записей — маршрутов, в каждой из которых содержится адрес сети получателя, адрес следующего узла, которому следует передавать пакеты и некоторый вес записи — метрика. Метрики записей в таблице играют роль в вычислении кратчайших маршрутов к различным получателям. В зависимости от модели маршрутизатора и используемых протоколов маршрутизации, в таблице может содержаться некоторая дополнительная служебная информация.
Таблица маршрутизации может составляться двумя способами:
· статическая маршрутизация — когда записи в таблице вводятся и изменяются вручную. Такой способ требует вмешательства администратора каждый раз, когда происходят изменения в топологии сети. С другой стороны, он является наиболее стабильным и требующим минимум аппаратных ресурсов маршрутизатора для обслуживания таблицы.
· динамическая маршрутизация — когда записи в таблице обновляются автоматически при помощи одного или нескольких протоколов маршрутизации — RIP, OSPF, EIGRP, IS-IS, BGP, HSRP и др. В этом случае любые изменения в топологии сети автоматически отображаются в таблице маршутизации. Кроме того, маршрутизатор строит таблицу оптимальных путей к сетям назначения на основе различных критериев — количества промежуточных узлов, пропускной способности каналов, задержки передачи данных и т. п. Критерии вычисления оптимальных маршрутов чаще всего зависят от протокола маршрутизации, а также задаются конфигурацией маршрутизатора. Такой способ построения таблицы позволяет автоматически держать таблицу маршрутизации в актуальном состоянии и вычислять оптимальные маршруты на основе текущей топологии сети. Однако, динамическая машрутизация оказывает дополнительную нагрузку на устройства, а высокая нестабильность сети может приводить к ситуациям, когда маршрутизаторы не успевают синхронизировать свои таблицы, что проводит к противоречивым сведениям о топологии сети в различных её частях и потере передаваемых данных.
Передающее оборудование глобальных сетей
Кроме вышеописанных маршрутизаторов, в глобальных сетях используется следующее передающее оборудование:
· Мультиплексоры
· Группы каналов
· Частные телефонные сети
· Телефонные модемы
· Адаптеры ISDN
· Кабельные модемы
· Модемы и маршрутизаторы DSL
Моде́м (аббревиатура, составленная из слов модулятор-демодулятор) — устройство, применяющееся в системах связи и выполняющее функцию модуляции и демодуляции. Модулятор осуществляет модуляцию, то есть изменяет характеристики несущего сигнала в соответсвии с изменениями входного информационного сигнала, демодулятор осуществляет обратный процесс. Частным случаем модема является широко применяемое периферийное устройство для компьютера, позволяющее ему связываться с другим компьютером, оборудованным модемом, через телефонную сеть (телефонный модем) или кабельную сеть (кабельный модем).
Кабельные модемы — используются для передачи данных по специализированным кабелям — к примеру, по кабелям систем коллективного телевидения.
ISDN-модемы (адаптеры) — модемы для цифровых коммутируемых телефонных линий
DSL-модемы используются для организации выделенных (некоммутируемых) линий используя обычную телефонную сеть. Отличие от коммутируемых модемов - в кодировании сигнала. Некоторые варианты (напр., ADSL) позволяют одновременно с передачей данных осуществлять пользование телефонной линией в обычном порядке.
Серверы в глобальной сети
Се́рвер (англ. server от англ. to serve — служить) — в информационных технологиях — программный компонент вычислительной системы, выполняющий сервисные функции по запросу клиента, предоставляя ему доступ к определённым ресурсам. Таким образом, сервер в данном случае является программой (или программным модулем), выполняющейся на каком-то аппаратном обеспечении.
Как правило, каждый сервер обслуживает один (или несколько схожих) протоколов и серверы можно классифицировать по типу услуг которые они предоставляют.
Сетевые службы
Сетевые службы обеспечивают функционирование сети, например серверы DNS обеспечивают трансляцию имен в адреса и наоборот.
Серверы туннелирования (например, различные VPN-серверы) и прокси-серверы обеспечивают связь с сетью, недоступной роутингом.
Серверы AAA и Radius обеспечивают в сети единую аутентификацию, авторизацию и ведение логов доступа.
Информационные службы
К информационным службам можно отнести как простейшие серверы сообщающие информацию о хосте (time, daytime, motd), пользователях (finger, ident), так и серверы для мониторинга, например SNMP. Большинство информационных служб работают через универсальные серверы.
Особым видом информационных служб являются серверы синхронизации времени - NTP, кроме информировании клиента о точном времени NTP-сервер периодически опрашивает несколько других серверов на предмет коррекции собственного времени. Кроме коррекции времени анализируется и корректируется скорость хода системных часов. Коррекция времени осуществляется ускорением или замедлением хода системных часов (в зависимости от направления коррекции), чтобы избежать проблем возможных при простой перестановке времени.
Файл-серверы
Файл-серверы представляют собой серверы для обеспечения доступа к файлам на диске сервера.
Прежде всего это серверы передачи файлов по заказу, по протоколам FTP, TFTP и HTTP. Протокол HTTP предназначен для передачи файлов, но сервера могут отдавать в качестве запрошенных файлов произвольные данные, например динамически созданные веб-страницы, картинки и т. п.
Другие серверы позволяют монтировать дисковые разделы сервера в дисковое пространство клиента и полноценно работать с файлами на них. Это позволяют серверы протоколов NFS и SMB. Серверы NFS и SMB работают через интервейс RPC.
Серверы доступа к данным
Серверы доступа к данным обслуживают базу данных и отдают данные по запросам. Одним из самых простых серверов подобного типа — LDAP (англ. Lightweight Directory Access Protocol — облегчённый протокол доступа к спискам).
Для доступа к серверам баз данных единого протокола не существует, однако все сервера баз данных объединяет использование единых правил формирования запросов — язык SQL (англ. Structured Query Language — язык структурированных запросов).
Службы обмена сообщениями
Службы обмена сообщениями позволяют клиенту передавать и получать сообщения (обычно — текстовые).
В первую очередь это сервера электронной почты работающие по протоколу SMTP. SMTP-сервер принимает сообщение и доставляет его в локальный почтовый ящик пользователя или на другой SMTP-сервер (сервер назначения или промежуточный). На многопользовательских компьютерах, пользователи работают с почтой прямо на терминале (или веб-интерфейсе). Для работы с почтой на персональном компьютере, почта забирается из почтового ящика через серверы, работающие по протоколам POP3 или IMAP.
Для организации конференций существует сервера новостей, работающие по протоколу NNTP.
Для обмена сообщениями в реальном времени существуют сервера чатов, стандартный чат-сервер работает по протоколу IRC — распределенный чат для интернета). Существует большое количество других чат-протоколов, например ICQ.
Серверы удаленного доступа
Серверы удаленного доступа, через соотвествующую клиентскую программу, обеспечивают пользователя консольными доступом к удаленной системе.
Для обеспечения доступа к командной строке служат сервера telnet, RSH, SSH.
Графический интерфейс для Unix-систем — X Window System, имеет встроенный сервер удаленного доступа, так как с такой возможностью разрабатывался изначально. Иногда возможность удаленного доступа к интерфейсу Х-Windows неправильно называют «X-Server» (этим термином в X-Windows называется видеодрайвер).
Стандартный сервер удаленного доступа к графическому интерфейсу Microsoft Windows называется терминальный сервер.
Некоторую разновидность управления (точнее мониторинга и конфигурирования), также, предоставляет протокол SNMP. Компьютер или аппаратное устройство для этого должно иметь SNMP-сервер.
Серверы разделения ресурсов
Некоторые серверы призваны разделить доступ к аппаратным устройствам, например сервер печати разделяет доступ к принтеру или другому печатающему устройству.
Виды доступа в интернет
Непосредственный доступ предлагает наиболее гибкое подключение. Каждый из компьютеров является полноправным членом интернет и может воспользоваться любой из функций сети.
SLIP и PPP – версии программного обеспечения Internet, которое работает на обычных телефонных линиях, используя стандартные высокоскоростные модемы.
SLIP - Это Internet-протокол, позволяющий в качестве линий связи использовать последовательные линии, например, вкупе с модемом - обычные телефонные линии. Программное обеспечение, реализующее работу с протоколом SLIP, принимает символы, приходящие с устройства последовательной передачи данных (модема, последовательного порта и т. д.). Рассматривает и толкует их как составляющие IP-пакета. Укладывает полученные данные в полнокровный нормальный IP-пакет и передает этот пакет далее - соответствующей программе, которая обрабатывает IP-пакеты, например, модулю TCP. На обратном пути SLIP получает от программы (сетевого уровня), посылающей IP-пакеты, IP-пакет, вычленяет его содержимое, соответствующим образом переформатирует, потом делит на символы и отправляет его через устройство последовательной передачи по последовательной линии в сеть, - соседнему узлу Internet.
PPP - это более поздний протокол, занимающийся тем же самым, что и SLIP. PPP совершеннее и мощнее своего предшественника, поэтому он быстро вытесняет SLIP.
Доступ «по вызову» (Dial-up Access) – подключение к удаленному серверу через обычный модем. Компьютер на самом деле не становится частью сети, он просто имеет доступ к услугам сервера, который подсоединен к сети постоянно.
Доступ UUCP
Все системы UNIX поддерживают сервис, называемый UUCP, который позволяет пересылать данные по стандартным телефонным линиям. UUCP - это, также как и SLIP и PPP, протокол канального уровня, но он не обладает полным спектром возможностей, которые можно было бы реализовать на этом уровне, как, например, в протоколе SLIP. UUCP позволяет лишь пересылать файлы из одной системы в другую.
Источник:
http://ru. wikipedia. org
http://www. *****/wwwexam/Inet_protokol. htm
http://. ru/
Топология компьютерных сетей. (2.36)
Сетевая тополо́гия (от греч. τόπος, место) — описание конфигурации сети, схема расположения и соединения сетевых устройств.
Сетевая топология может быть:
· физической — описывает реальное расположение и связи между узлами сети.
· логической — описывает хождение сигнала в рамках физической топологии.
Для проводных компьютерных сетей определяют пять топологий:
· Звезда (топология компьютерной сети)
· Кольцо (топология компьютерной сети)
· Сеть точка-точка
· Шина (топология компьютерной сети)
· Ячеистая топология
Звезда́ — базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно сетевой концентратор).
Рабочая станция, которой нужно послать данные, отсылает их на концентратор, а тот определяет адресата и отдаёт ему информацию. В определённый момент времени только одна машина в сети может пересылать данные, если на концентратор одновременно приходят два пакета, обе посылки оказываются не принятыми и отправителям нужно будет подождать случайный промежуток времени, чтобы возобновить передачу данных.
Достоинства:
· Выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;
· Хорошая масштабируемость сети;
· Лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;
· Высокая производительность сети
· Гибкие возможности администрирования
Недостатки:
· Выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети в целом;
· Для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий;
· Конечное число рабочих станций, т. е. число рабочих станций ограничено количеством портов в центральном концентраторе;
Применение:
Одна из наиболее распространённых топологий, поскольку проста в обслуживании. В основном используется в сетях, где носителем выступает кабель витая пара.
Кольцо́ — базовая топология компьютерной сети, в которой рабочие станции подключены последовательно друг к другу, образуя замкнутую сеть.
В кольце не используется конкурентный метод посылки данных, компьютер в сети получает данные от соседа и перенаправляет их дальше, если они адресованы не ему. Для определения того, кому можно передавать данные обычно используют маркер. Данные ходят по кругу, только в одном направлении.
Достоинства:
· Простота установки;
· Практически полное отсутствие дополнительного оборудования;
· Возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий.
Недостатки:
· Выход из строя одной рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети;
· Сложность конфигурирования и настройки;
· Сложность поиска неисправностей;
Применение:
Наиболее широкое применение получила в оптоволоконных сетях. Используется в стандартах FDDI, Token ring.
Сеть точка-точка — простейший вид компьютерной сети, при котором два компьютера соединяются между собой напрямую через коммуникационное оборудование. Достоинством такого вида соединения является простота и дешевизна, недостатком — соединить таким образом можно только 2 компьютера и не больше.
Часто используется когда необходимо быстро передать информацию с одного компьютера, например, ноутбука, на другой.
Топология типа Ши́на, представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала.
Отправляемое рабочей станцией сообщение распространяется на все компьютеры сети. Каждая машина проверяет — кому адресовано сообщение и если ей, то обрабатывает его. Для того, чтобы исключить одновременную посылку данных, применяется либо «несущий» сигнал, либо один из компьютеров является главным и «даёт слово» остальным станциям.
Достоинства:
· Небольшое время установки сети;
· Дешевизна (требуется меньше кабеля и сетевых устройств);
· Простота настройки;
· Выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети;
Недостатки:
· Любые неполадки в сети, как обрыв кабеля, выход из строя терминатора полностью уничтожают работу всей сети;
· Сложная локализация неисправностей;
· С добавлением новых рабочих станций падает производительность сети.
Примеры:
Сегмент компьютерной сети, использующей коаксиальный кабель в качестве носителя и подключенных к этому кабелю рабочих станций. В этом случае шиной будет являться отрезок коаксиального кабеля, к которому подключены компьютеры.
Ячеистая топология (в англ. mesh) — соединяет каждую рабочую станцию сети со всеми другими рабочими станциями этой же сети. Топология относится к полносвязным, в отличие от других — неполносвязных.
Отправитель сообщения по очереди соединяется с узлами сети, пока не найдёт нужный, который примет у него пакеты данных.
Основное достоинство – надёжность соединения.
Недостатки:
· большая стоимость установки;
· сложность настройки и эксплуатации;
Применение:
В проводных сетях данная топология используется редко, поскольку из-за преизбыточного расхода кабеля становится слишком дорогой. Однако, в беспроводных технологиях сети на основе ячеистой технологии встречаются всё чаще, поскольку затраты на сетевой носитель не увеличиваются и на первый план выходит надёжность сети.
Источник: http://ru. wikipedia. org
Технические средства передачи информации. (2.38)
Компоненты сети (коммутирующие устройства)
Кабельный сегмент сети - цепочка отрезков кабелей, электрически соединенных друг с другом.
Логический сегмент сети, или просто сегмент - группа узлов сети, имеющих непосредственный доступ друг к другу на уровне пакетов канального уровня. В интеллектуальных хабах Ethernet группы портов могут объединяться в логические сегменты для изоляции их трафика от других сегментов в целях повышения производительности и защиты.
Сетево́й концентра́тор или Хаб (от англ. hub — центр деятельности) — сетевое устройство, для объединения нескольких устройств Ethernet в общий сегмент. Устройства подключаются при помощи витой пары, коаксиального кабеля или оптоволокна.
В настоящее время почти не выпускаются — им на смену пришли сетевые коммутаторы (свитчи), выделяющие каждое подключенное устройство в отдельный сегмент. Сетевые коммутаторы также называют «интеллектуальными хабами».
Концентратор работает на физическом уровне сетевой модели OSI, повторяет приходящий на один порт сигнал на все активные порты. В случае поступления сигнала на два и более порта одновременно возникает коллизия, и передаваемые кадры данных теряются. Таким образом, все подключенные к концентратору устройства находятся в одном домене коллизий. Концентраторы всегда работают в режиме полудуплекса, все подключенные устройства Ethernet разделяют между собой предоставляемую полосу доступа.
Многие модели хабов имеют простейшую защиту от излишнего количества коллизий, возникающих по причине одного из подключенных устройств. В этом случае они могут изолировать порт от общей среды передачи.
Характеристики хабов:
· количество портов — разъёмов для подключения сетевых линий, обычно выпускаются хабы с 4, 5, 6, 8 и 16 портами (наиболее популярны последние два). Хабы с бо́льшим количеством портов значительно дороже, однако хабы можно соединять каскадно друг к другу, в некоторых для этого предусмотрены специальные порты.
· скорость передачи данных — измеряется в Мбит/с, выпускаются хабы со скоростью 10 и 100. Кроме того, в основном распространены концентраторы с возможностью изменения скорости, обозначаются как 10/100 Мбит/с. Скорость может переключаться как автоматически, так и с помощью перемычек или переключателей. Стоит помнить, что если хотя бы одно устройство присоединено к хабу на скорости нижнего диапазона, он будет отдавать данные на все порты с этой скоростью.
· тип сетевого носителя — обычно это витая пара или оптоволокно, но существуют концентраторы и для других носителей, а также смешанные, например для витой пары и коаксиального кабеля.
Сетевой коммутатор или свитч (от англ. switch — переключатель) — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.
Коммутатор работает на канальном уровне модели OSI, и потому в общем случае может только объединять узлы одной сети по их MAC-адресам. Для соединения нескольких сетей на основе сетевого уровня служат маршрутизаторы.
Коммутатор хранит в памяти специальную таблицу, в которой указывается соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора. При включении коммутатора эта таблица пуста, и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом коммутатор анализирует пакеты данных, определяя MAC-адрес компьютера-отправителя, и заносит его в таблицу. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит пакет, предназначенный для этого компьютера, этот пакет будет отправлен только на соответствующий порт. Со временем коммутатор строит полную таблицу для всех своих портов, и в результате трафик локализуется.
Узел сети (Node) - компьютер с сетевым интерфейсом (выступающий в роли рабочей станции, сервера или в обеих ролях), принтер или другое разделяемое устройство с сетевым интерфейсом.
Повторитель (repeater) - устройство для соединения сегментов одной сети, обеспечивающее промежуточное усиление и формирования сигналов. Позволяет расширять сеть по расстоянию и количеству подключенных узлов. Кроме простого усиления сигналов, повторители также объединяют идентичные ЛВС. Бывают многопортовые повторители и однопортовые.
Мост (Bridge) - сетевое устройство 2 уровня модели OSI предназначенное для объединения сегментов компьютерной сети (или подсети) (разных топологий и архитектур).
Мост, при получении пакета из сети, сверяет MAC-адрес последнего и если он не принадлежит данной под/сети передает (транслирует) пакет дальше в тот сегмент, которому предназначался данный пакет. Если пакет принадлежит данной под/сети, мост ничего не делает.
Есть так называемые Мосты 3 уровня, (маршрутизирующие мосты), которые кроме возможности объединения разных сегментов под/сетей, выполняют работу по маршрутизации пакета до места назначения.
Маршрутизатор (router) - сетевое устройство, используемое в компьютерных сетях передачи данных, которое, на основании информации о топологии сети (таблицы маршрутизации) и определённых правил, принимает решения о пересылке пакетов сетевого уровня модели OSI их получателю. Обычно применяется для связи нескольких сегментов сети.
Традиционно, маршрутизатор использует таблицу маршрутизации и адрес получателя, который находится в пакетах данных для дальнейшей передачи данных. Выделяя эту информацию, он определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные и направляет пакет по этому маршруту. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается.
Существуют другие способы определения маршрута пересылки пакетов, когда, например, используется адрес отправителя, используемые протоколы верхних уровней и другая информация, содержащаяся в заголовках пакетов сетевого уровня. Нередко маршрутизаторы могут осуществлять трансляцию адресов отправителя и получателя (англ. NAT, Network Address Translation), фильтрацию транзитного потока данных на основе определённых правил с целью ограничения доступа, шифрование/дешифрование передаваемых данных и т. д.
Маршрутизаторы помогают уменьшить загрузку сети, благодаря её разделению на домены коллизий и широковещательные домены, а также фильтрации пакетов. В основном их применяют для объединения сетей разных типов, зачастую несовместимых по архитектуре и протоколам, например для объединения локальных сетей Ethernet и WAN-соединений, использующих протоколы DSL, PPP, ATM, Frame relay и т. д. Нередко маршрутизатор используется для обеспечения доступа из локальной сети в глобальную сеть Интернет, осуществляя функции трансляции адресов и межсетевого экрана.
В качестве маршрутизатора может выступать как специализированное устройство, так и PC компьютер, выполняющий функции простейшего роутера.
Шлюз (Gateway) - средство соединения существенно разнородных сетей.
Типы сетевых кабелей
1. Thick Ethernet. Имеет толщину около 15 мм, очень толстый и жесткий. Экранирован для предотвращения электрических помех.
2. Thin Ethernet. Аналогичен первому типу, только тоньше (5-6 мм). Подобен телевизионному кабелю. Состоит из центрального медного проводника, окруженного пластиковой изоляцией, слоем экранирующей оплетки и наружным пластиковым слоем.
3. Экранированная витая пара (UTP). Кабель состоит из двух или четырех пар проводов, скрученных между собой.
4. Неэкранированная витая пара (STP Shielded Twiser Pair). В отличии от неэкранированной витой пары, каждая из пар проводов заключена в экранирующую оплетку, и кроме того, весь кабель заключен в экранирующую оплетку.
5. Волоконно-оптические кабели обеспечивают наилучшую передачу сигнала. В оптоволоконном кабеле цифровые данные распространяются по оптическим волокнам в виде модулированных световых сигналов. Эти кабели наиболее надежные и высокоскоростные. Это относительно надежный (защищенный) способ передачи, поскольку электрические сигналы при этом не передаются.
Типы сетевых конфигураций
1. Thick Ethernet (10Base-5). Толстый Ethernet. Шинная топология, кабель толстый коаксиал BELDEN. Ограничения сегмента (сегмент - общая длина кабеля между двумя терминалами на концах сети): максимальная длина - не более 500 м, не более 100 станций в сегменте и расстояние между станциями не менее 2,5 м. Длина отводного кабеля (кабеля снижения – drop cable) от основной линии (backbone) к рабочей станции не более 50 м. Отводной кабель, в свою очередь, присоединяется к AUI-порту сетевого адапетра с помощью разъема DB-15 (DIX-15) и через трансивер с основному кабелю.
2. Thin Ethernet (10Base-2). Тонкий Ethernet. Шинная топология, кабель тонкий коаксиал RG-58A/U (подойдет и российский РК-50). Максимальная длина сегмента не более 185 м, не более 30 станций в сегменте и расстояние между станциями не менее 0,5 м. К основной линии рабочие станции подключаются с помощью Т-образных коннекторов (T-Connector или BNC-тройник), который непосредственно подключается к сетевому адаптеру. BNC-коннекторы бывают "под пайку" и обжимные.
3. Ethernet (10Base-T). Ethernet на витой паре. Звездная топология, кабель RJ-45 UTP/STP непосредственно вставляется в разъем сетевого адаптера. Максимальная длина сегмента - 100 м на 1 узел (хаб), число станций по числу портов в хабе (обычно 8-24), новые станции устанавливаются через дополнительные хабы, коммутаторы, повторители или маршрутизаторы. Скорость не выше 10 Мбит/c. Буква T напоминает о типе кабеля (twisted-pair). Сами Хабы соединяются (с сервером или другими сегментами) с помощью витой пары или тонкого коаксиала. При расширении сети используется специальный кабель с другой разводкой или специальный порт на хабе.
4. 10BaseFL - Ethernet на оптико-волоконной линии (до 5 км).
5. Token Ring. Кольцевые сети с эстафетным доступом. Топология кольцевая. Как правило, соединяют мэйнфреймы IBM в сеть. Скорость 4 или 16 Мбит/c. С кабелем STP можно подключить до 260 станций к одному устройству множественного доступа. Максимальная длина кабеля 100 м.
6. Высокоскоростные сети Fast Ethernet (стандарты на 100 Мбит/с и более). Некоторые приложения порождают интенсивный трафик с видео, аудио файлами. Для работы с передачей мультимедиа данных используются волоконно-оптические линии связи или линии и технологии Fast Ethernet. В первом случае надо иметь специальные дорогие сетевые адаптеры и кабели и заменить все хабы и маршрутизаторы. Во втором случае, опять такие используются специальные высокоскоростные адаптеры, качественные экранированные кабели RJ-45.
100 base VG-AnyLAN Ethernet
Основана на звездной топологии на кабеле витой пары 3,4,5 категории или оптоволоконном кабеле. Метод доступа по приоритету запроса (различают два уровня приоритетов: низкий и высокий). Поддержка фильтрации персонально адресованных кадров в концентраторе (для повышения конфиденциальности). Поддержка кадров Token Ring и Ethernet. Выделяют родительские и дочерние концентраторы (специальные концентраторы и платы). Ограничение на максимальную длину кабеля в сегменте до 250 метров.
100 baseX Ethernet (Fast Ethernet)
Три среды передачи:
· 100baseT4 – это особая спецификация, разработанная комитетом IEEE 802.3u. Согласно этой спецификации, передача данных осуществляется по четырем витым парам телефонного кабеля, который называют кабелем UTP категории 3. Использует алгоритм кодирования данных 8В/6Т и метод физического кодирования NRZI.
· 100baseTX – две витые пары проводов. Передача осуществляется в соответствии со стандартом передачи данных в витой физической среде, разработанным ANSI (American National Standards Institute). Витой кабель для передачи данных может быть экранированным, либо неэкранированным. Использует алгоритм кодирования данных 4В/5В и метод физического кодирования MLT-3.
· 100baseFX – две жилы, волоконно-оптического кабеля. Передача также осуществляется в соответствии со стандартом передачи данных в волоконно-оптической среде, которой разработан ANSI. Использует алгоритм кодирования данных 4В/5В и метод физического кодирования NRZI.
1000 baseT Gigabit Ethernet
· 1000BASE-T, IEEE 802.3ab — Стандарт Ethernet 1 Гбит/с. Используется витая пара категории 5e или категории 6. В передаче данных участвуют все 4 пары. Скорость передачи данных — 250 Мбит/с по одной паре.
· 1000BASE-TX, — Стандарт Ethernet 1 Гбит/с, использующий только витую пару категории 6. Практически не используется.
· 1000BASE-SX, IEEE 802.3z — 1 Гбит/с Ethernet технология, использует многомодовое волокно дальность прохождения сигнала без повторителя до 550 метров.
· 1000BASE-LX, IEEE 802.3z — 1 Гбит/с Ethernet технология, использует многомодовое волокно дальность прохождения сигнала без повторителя до 550 метров. Оптимизирована для дальних расстояний, при использовании одномодового волокна (до 10 километров).
· 1000BASE-CX — Технология Гигабит Ethernet для коротких расстояний (до 25 метров), используется специальный медный кабель (Экранированная витая пара (STP)) с волновым сопротивлением 150 Ом. Заменён стандартом 1000BASE-T, и сейчас не используется.
· 1000BASE-LH (Long Haul) — 1 Гбит/с Ethernet технология, использует одномодовый оптический кабель, дальность прохождения сигнала без повторителя до 100 километров.
10 Gigabit Ethernet
Новый стандарт 10 Гигабит Ethernet включает в себя семь стандартов физической среды для LAN, MAN и WAN. В настоящее время он описывается поправкой IEEE 802.3ae и должен войти в следующую ревизию стандарта IEEE 802.3.
· 10GBASE-CX4 — Технология 10 Гигабит Ethernet для коротких расстояний (до 15 метров), используется медный кабель CX4 и коннекторы InfiniBand.
· 10GBASE-SR — Технология 10 Гигабит Ethernet для коротких расстояний (до 26 или 82 метров, в зависимости от типа кабеля), используется многомодовое оптоволокно. Он также поддерживает расстояния до 300 метров с использованием нового многомодового оптоволокна (2000 МГц/км).
· 10GBASE-LX4 — использует уплотнение по длине волны для поддержки расстояний от 240 до 300 метров по многомодовому оптоволокну. Также поддерживает расстояния до 10 километров при использовании одномодового оптоволокна.
· 10GBASE-LR и 10GBASE-ER — эти стандарты поддерживают расстояния до 10 и 40 километров соответственно.
· 10GBASE-SW, 10GBASE-LW и 10GBASE-EW — Эти стандарты используют физический интерфейс, совместимый по скорости и формату данных с интерфейсом OC-192 / STM-64 SONET/SDH. Они подобны стандартам 10GBASE-SR, 10GBASE-LR и 10GBASE-ER соответственно, так как используют те же самые типы кабелей и расстояния передачи.
· 10GBASE-T, IEEE 802.3an-2006 — принят в июне 2006 года после 4 лет разработки. Использует экранированную витую пару. Расстояния — до 100 метров.
Стандарт 10 Гигабит Ethernet ещё слишком молод, поэтому потребуется время, чтобы понять, какие из вышеперечисленных стандартов передающих сред будут реально востребованы на рынке.
Сети AppleTalk и ArcNet
· AppleTalk имеет скромную производительность, однако она встроена в аппаратные средства компьютеров Macintosh.
· ArcNet схожа с Token Ring, однако передача маркера идет иначе. Все компьютеры имеют порядковые номера, независимо от их физического расположения. Маркер движется от компьютера с №1 к №2 и т. д. Топологии различные. Кабель витая пара, используются концентраторы.
Источник:
http://72.14.221.104/search? q=cache:eTZKgKJS48wJ:phys. *****/access. py%3Fid%3D3003%26mime%3Dapplication/msword+%22%D1%82%D0%B8%D0%BF%D1%8B+%D1%81%D0%B5%D1%82%D0%B5%D0%B2%D1%8B%D1%85+%D0%BA%D0%B0%D0%B1%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%B9%22&hl=ru&gl=ru&ct=clnk&cd=14
http://www. /comm/tech-fast-ethernet. shtml
http://ru. wikipedia. org/
Типы, стандарты протоколов компьютерной сети. (2.41)
Сетевая модель OSI
Сетевая модель OSI (англ. Open Systems Interconnection Reference Model — модель взаимодействия открытых систем) — абстрактная модель для сетевых коммуникаций и разработки сетевых протоколов. Представляет уровневый подход к сети. Каждый уровень обслуживает свою часть процесса взаимодействия. Благодаря такой структуре совместная работа сетевого оборудования и программного обеспечения становится гораздо проще и понятнее.
Разумеется, в настоящее время основным используемым протоколом является TCP/IP, разработка которого не была связана с моделью OSI.
Модель состоит из 7-ми уровней, расположенных вертикально друг над другом. Каждый уровень может взаимодействовать только со своими соседями и выполнять отведённые только ему функции.
Уровень OSI | Протоколы |
Прикладной | HTTP, gopher, Telnet, DNS, SMTP, SNMP, CMIP, FTP, TFTP, SSH, IRC, AIM, NFS, NNTP, NTP, SNTP, XMPP, FTAM, APPC, X.400, X.500, AFP, LDAP, SIP, ITMS, Modbus TCP, BACnet IP, IMAP, POP3, SMB, MFTP, BitTorrent, eD2k, PROFIBUS Это всего лишь несколько самых распространенных протоколов прикладного уровня, коих существует великое множество. Все их невозможно описать в рамках данного вопроса. |
Представления | HTTP/HTML, ASN.1, XML, TDI, XDR, SNMP, FTP, Telnet, SMTP, NCP, AFP |
Сеансовый | ASP, ADSP, DLC, Named Pipes, NBT, NetBIOS, PPTP, PPP, PPPoE, NWLink, Printer Access Protocol, Zone Information Protocol, SSL, TLS, SOCKS |
Транспортный | TCP, UDP, NetBEUI, AEP, ATP, IL, NBP, RTMP, SMB, SPX, SCTP, DCCP, RTP, STP, TFTP |
Сетевой | IP, IPv6, ICMP, IGMP, IPX, NWLink, NetBEUI, DDP, IPSec, ARP, RARP, DHCP, BootP, SKIP |
Канальный (Звена данных) | ARCnet, ATM, DTM, SLIP, SMDS, Ethernet, FDDI, Frame Relay, LocalTalk, Token ring, StarLan, WiFi, L2F, L2TP, PROFIBUS |
Физический | RS-232, RS-422, RS-423, RS-449, RS-485, ITU-T, xDSL, ISDN, T-carrier (T1, E1), модификации стандарта Ethernet: 10BASE-T, 10BASE2, 10BASE5, 100BASE-TX, 100BASE-FX, 100BASE-T, 1000BASE-T, 1000BASE-TX, 1000BASE-SX и др. |
Прикладной уровень (Application layer)
Верхний (7-й) уровень модели, обеспечивает взаимодействие сети и пользователя. Уровень разрешает приложениям пользователя доступ к сетевым службам, таким как обработчик запросов к базам данных, доступ к файлам, пересылке электронной почты. Также отвечает за передачу служебной информации, предоставляет приложениям информацию об ошибках и формирует запросы к уровню представления.
Уровень представления (Presentation layer)
Этот уровень отвечает за преобразование протоколов и кодирование/декодирование данных. Запросы приложений, полученные с уровня приложений, он преобразует в формат для передачи по сети, а полученные из сети данные преобразует в формат, понятный приложениям. На этом уровне может осуществляться сжатие/распаковка или кодирование/раскодирование данных, а также перенаправление запросов другому сетевому ресурсу, если они не могут быть обработаны локально.
Сеансовый уровень (Session layer)
Отвечает за поддержание сеанса связи, позволяя приложениям взаимодействовать между собой длительное время. Уровень управляет созданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений. Синхронизация передачи обеспечивается помещением в поток данных контрольных точек, начиная с которых возобновляется процесс при нарушении взаимодействия.
Транспортный уровень (Transport layer)
4-й уровень модели, предназначен для доставки данных без ошибок, потерь и дублирования в той последовательности, как они были переданы. При этом неважно, какие данные передаются, откуда и куда, то есть он предоставляет сам механизм передачи. Блоки данных он разделяет на фрагменты, размер которых зависит от протокола, короткие объединяет в один, длинные разбивает. Протоколы этого уровня предназначены для взаимодействия типа точка-точка.
Сетевой уровень (Network layer)
3-й уровень сетевой модели OSI, предназначен для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию пакетов, отслеживание неполадок и заторов в сети. На этом уровне работает такое сетевое устройство, как маршрутизатор.
Канальный уровень (Data Link layer)
Этот уровень предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля за ошибками, которые могут возникнуть. Полученные с физического уровня данные он упаковывает в кадры данных, проверяет на целостность, если нужно исправляет ошибки и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляя этим взаимодействием. Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на 2 подуровня — MAC (Media Access Control) регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC (Logical Link Control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня. На этом уровне работают коммутаторы, мосты и сетевые адаптеры.
В программировании этот уровень представляет драйвер сетевой платы, в операционных системах имеется программный интерфейс взаимодействия канального и сетевого уровня между собой, это не новый уровень, а просто реализация модели для конкретной ОС. Примеры таких интерфейсов: ODI, NDIS.
Физический уровень (Physical layer)
Самый нижний уровень модели, предназначен непосредственно для передачи потока данных. Осуществляет передачу электрических или оптических сигналов в кабель и соответственно их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов. Другими словами, осуществляет интерфейс между сетевым носителем и сетевым устройством. На этом уровне работают концентраторы и повторители (ретрансляторы) сигнала.
Семиуровневая модель OSI является теоретической, и содержит ряд недоработок. Реальные сетевые протоколы вынуждены отклоняться от неё, обеспечивая непредусмотренные возможности, поэтому привязка некоторых из них к уровням OSI является несколько условной.
Основная недоработка OSI — непродуманный транспортный уровень. На нём OSI позволяет обмен данными между приложениями (вводя понятие порта — идентификатора приложения), однако, возможность обмена простыми датаграммами в OSI не предусмотрена — транспортный уровень должен образовывать соединения, обеспечивать доставку, управлять потоком и т. п. Реальные же протоколы реализуют такую возможность. Например:
· Семейство TCP/IP
Семейство TCP/IP имеет два транспортных протокола: TCP, полностью соответствующий OSI, и UDP, отвечающий транспортному уровню только наличием порта, обеспечивающий обмен датаграммами между приложениями.
· Семейство IPX/SPX
В семействе IPX/SPX, порты (называемые «сокеты» или «гнёзда») появляются в протоколе сетевого уровня IPX, обеспечивая обмен датаграммами между приложениями (операционная система резервирует часть сокетов для себя). Протокол SPX, в свою очередь, дополняет IPX всеми остальными возможностями транспортного уровня в полном соответствии с OSI. Кроме того, IPX не имеет адреса для хоста, полагаясь на адресацию канального уровня (например, MAC-адреса для Ethernet).
Стек протоколов TCP/IP
Стек протоколов TCP/IP — набор сетевых протоколов, на которых базируется интернет. Название образовано из аббревиатур двух базовых протоколов — TCP и IP.
Обычно описывается по аналогии с моделью OSI, представляющей взаимодействие протоколов в виде стека. В такой модели каждый уровень предназначен для решения узкого круга задач и используется для предоставления услуг для более высоких уровней. Верхние уровни ближе к пользователю и работают с наиболее абстрактными объектами, тогда как нижние уровни сильно зависят от физической среды передачи данных.
Модель OSI более логична, её проще использовать, т. к. протоколы чётко разделены по уровням. Однако модель TCP наиболее распространена.
Обычно в стеке TCP/IP верхние 3 уровня (прикладной, представительный и сеансовый) модели OSI объединяют в один — прикладной. Поскольку в таком стеке не предусматривается унифицированный протокол передачи данных, функции по определению типа данных передаются приложению. Упрощенно интерпретацию стека TCP/IP можно представить так:
Прикладной | напр. HTTP, FTP, DNS | |
4 | Транспортный | напр. TCP, UDP, RTP, SCTP, DCCP |
3 | Сетевой | Для TCP/IP это IP |
2 | Канальный | напр. Ethernet, Token ring, и подобные. |
1 | Физический | напр. физическая среда и принципы кодирования информации, T1, E1 |
Физический уровень
Физический уровень описывает среду передачи данных (будь то кабель, оптоволокно или радиоканал), физические характеристики такой среды и принцип передачи данных (разделение каналов, модуляцию, амплитуду сигналов, частоту сигналов, способ синхронизации передачи, время ожидания ответа и максимальное расстояние).
Канальный уровень
Канальный уровень описывает каким образом передаются пакеты данных через физический уровень, включая кодирование (т. е. специальные последовательности битов, определяющих начало и конец пакета данных). Ethernet, например, в полях заголовка пакета содержит указание того, какой машине или машинам в сети предназначен этот пакет.
Примеры протоколов канального уровня — Ethernet, IEEE 802.11 Wireless Ethernet, SLIP, Token Ring, ATM и MPLS.
Сетевой уровень
Изначально разработан для передачи данных из одной (под)сети в другую. Примерами такого протокола является X.25 и IPC в сети ARPANET.
С развитием концепции глобальной сети в уровень были внесены дополнительные возможности по передаче из любой сети в любую сеть, независимо от протоколов нижнего уровня, а также возможность запрашивать данные от удалённой стороны, например в протоколе ICMP (используется для передачи диагностической информации IP-соединения) и IGMP (используется для управления multicast-потоками).
ICMP и IGMP расположены над IP и должны попасть на следующий — транспортный — уровень, но функционально являются протоколами сетевого уровня, а поэтому их невозможно вписать в модель OSI.
Пакеты сетевого протокола IP могут содержать код, указывающий какой именно протокол следующего уровня нужно использовать, чтобы извлечь данные из пакета. Это число — уникальный IP-номер протокола. ICMP и IGMP имеют номера, соответственно, 1 и 2.
Транспортный уровень
Протоколы транспортного уровня могут решать проблему негарантированной доставки сообщений, а также гарантировать правильную последовательность прихода данных. В стеке TCP/IP транспортные протоколы определяют для какого именно приложения предназначены эти данные.
TCP (IP идентификатор 6) — «гарантированный» транспортный механизм с предварительным установлением соединения, предоставляющий приложению надёжный поток данных, дающий уверенность в безошибочности получаемых данных, перезапрашивающий данные в случае потери и устраняющий дублирование данных. TCP позволяет регулировать нагрузку на сеть, а также уменьшать время ожидания данных при передаче на большие расстояния. Более того, TCP гарантирует, что полученные данные были отправлены точно в такой же последовательности. В этом его главное отличие от UDP.
UDP (IP идентификатор 17) протокол передачи датаграмм без установления соединения. Также его называют протоколом «ненадёжной» передачи, в смысле невозможности удостовериться в доставке сообщения адресату, а также возможного перемешивания пакетов. В приложениях, требующих гарантированной передачи данных, используется протокол TCP.
UDP обычно используется в таких приложениях, как потоковое видео, где допускается потеря пакетов, а повторный запрос затруднён или не оправдан, либо в приложениях вида запрос-ответ (например, запросы к DNS), где создание соединения занимает больше ресурсов, чем повторная отправка.
И TCP, и UDP используют для определения протокола верхнего уровня число, называемое портом. Существует список стандартных портов TCP и UDP.
Прикладной уровень
На прикладном уровне работает большинство сетевых приложений.
Эти программы имеют свои собственные протоколы обмена информацией, например, HTTP для WWW, FTP (передача файлов), SMTP (электронная почта), SSH (безопасное соединение с удалённой машиной), DNS (преобразование символьных имён в IP-адреса) и многие другие.
В массе своей эти протоколы работают поверх TCP или UDP, и привязаны к определённому порту, например:
HTTP на TCP-порт 80 или 8080,
FTP на TCP-порт 20 (для передачи данных) и 21 (для управляющих команд),
SSH на TCP-порт 22,
запросы DNS на порт UDP (реже TCP) 53,
обновление маршрутов по протоколу RIP на UDP-порт 520.
Эти порты определены Агентством по выделению имен и уникальных параметров протоколов (IANA).
Бесспорно, к этому уровню относятся: DHCP, Echo, Finger, Gopher, HTTP, HTTPS, IMAP, IMAPS, IRC, NNTP, NTP, POP3, POPS, QOTD, RTSP, SNMP, SSH, Telnet, XDMCP.
Стек протоколов IPX/SPX
IPX/SPX (от англ. Internetwork Packet eXchange/Sequenced Packet eXchange) — стек протоколов, используемый в сетях Novell NetWare. Протокол IPX обеспечивает сетевой уровень (доставку пакетов, аналог IP), SPX — транспортный и сеансовый уровень (аналог TCP).
IPX (англ. Internetwork Packet Exchange) — протокол сетевого уровня модели OSI, предназначен для передачи дейтаграмм в системах, неориентированных на соединение (также как и IP или NetBIOS, разработанный IBM и эмулируемый в Novell), он обеспечивает связь между NetWare-серверами и конечными станциями.
Оригинальный транспортный протокол Novell не способствует успеху этой сети. Не успев своевременно переориентироваться на транспортные и маршрутные протоколы стека TCP/IP этот крайне популярный совсем недавно вид сетей в настоящее время имеет шансы исчезнуть.
SPX (Sequence Packet eXchange) и его усовершенствованная модификация SPX II представляют собой транспортные протоколы 7-уровневой модели ISO. Это протокол гарантирует доставку пакета и использует технику скользящего окна (отдаленный аналог протокола TCP). В случае потери или ошибки пакет пересылается повторно, число повторений задается программно. В протоколе SPX не предусмотрена широковещательная или мультикастинг-адресация. Пакеты SPX вкладываются в пакеты IPX.
Источник:
http://ru. wikipedia. org
http://bnr. *****/docs/protocols. book/spx_4212.htm
