Понятие открытой системы. Ее основные свойства. Стандарт взаимодействия открытых систем ISO/OSI. Характеристика уровней 0-3 OSI (стр. 1 )

1.  Понятие открытой системы. Ее основные свойства. Стандарт взаимодействия открытых систем ISO/OSI. Характеристика уровней 0-3 OSI.

-  В широком смысле открытой системой может быть названа любая система (компьютер, вычислительная сеть, ОС, программный пакет, другие аппаратные и программные продукты), построенная в соответствии с открытыми спецификациями.

Спецификация - формализованное описание аппаратных или программных компонентов, способов их функционирования, взаимодействия с другими компонентами, условий эксплуатации, ограничений и особых характеристик. Открытые спецификации - опубликованные, общедоступные спецификации, соответствующие стандартам и принятые в результате достижения согласия после всестороннего обсуждения всеми заинтересованными сторонами. Использование при разработке систем открытых спецификаций позволяет третьим сторонам разрабатывать для этих систем различные аппаратные или программные средства расширения и модификации, а также создавать программно-аппаратные комплексы из продуктов разных производителей.

Если две сети построены с соблюдением принципов открытости, то это дает следующие преимущества:

·  возможность построения сети из аппаратных и программных средств различных производителей, придерживающихся одного и того же стандарта;

·  возможность безболезненной замены одних компонентов сети другими, что позволяет сети развиваться с минимальными затратами;

·  возможность легкого сопряжения одной сети с другой;

·  простота освоения и обслуживания сети.

-  ISO/OSI Эта модель называется моделью взаимодействия открытых систем(0реп Systemlnterconnection, OSI) или моделью OSI. Модель OSI определя­ет различные уровни взаимодействия систем, дает им стандартные имена и указы­вает, какие функции должен выполнять каждый уровень.

-  В модели OSI средства взаимодействия делятся на семь уровней: прикладной, представительный, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический. Каждый уровень имеет дело с одним определенным аспектом взаимо­действия сетевых устройств.

-  Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, реализуе­мые операционной системой, системными утилитами, системными аппаратными средствами. Модель не включает средства взаимодействия приложений конечных пользователей.

-  Наряду с термином сообщение (message) существуют и другие термины, приме­няемые сетевыми специалистами для обозначения единиц данных в процедурах обмена. В стандартах ISO для обозначения единиц данных, с которыми имеют дело протоколы разных уровней, используется общее название протокольный блок данных (ProtocolData Unit, PDU). Для обозначения блоков данных определенных уровней-часто используются специальные названия: кадр (frame), пакет (packet), дейта­грамма (datagram), сегмент (segment).

-  В модели OSI различаются два основных типа протоколов. В протоколах с ус­тановлением соединения (connection-oriented) перед обменом данными отправитель и получатель должны сначала установить соединение и, возможно, выбрать неко­торые параметры протокола, которые они будут использовать при обмене данны­ми. После завершения диалога они должны разорвать это соединение. Вторая группа протоколов — протоколы без предварительного установления со­единения (connectionless). Такие протоколы называются также дейтаграммными про­токолами. Отправитель просто передает сообщение, когда оно готово.

1. Характеристика уровней 0-3 OSI.

Физический уровень (Physical layer) имеет дело с передачей битов по физическим каналам связи, таким, например, как коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель или цифровой территориальный канал. К этому уровню имеют отношение характеристики физических сред передачи данных, такие как полоса пропускания, помехозащищенность, волновое сопротивление и другие. На этом же уровне определяются характеристики электрических сигналов, передающих диск­ретную информацию, например, крутизна фронтов импульсов, уровни напряже­ния или тока передаваемого сигнала, тип кодирования, скорость передачи сигналов. Кроме этого, здесь стандартизуются типы разъемов и назначение каждого контакта. Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключен­ных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом.

-  Примером протокола физического уровня можёт служить спецификация 10Base-T технологии Ethejrnet.

Канальный уровень - одной из задач канального уровня (Data Link layer) является проверка доступности среды передачи. Другой задачей - является реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок. Для этого - биты группируются в наборы, называемые кадрами (frames). В протоколах канального уровня, используемых в локальных сетях, заложена определенная структура связей между компьютерами и способы их адресации. Хотя канальный уровень и обеспечивает доставку кадра между любыми двумя узлами локальной сети, он это делает только в сети с совершенно определенной топологи­ей связей, именно той топологией, для которой он был разработан. Типовые топологии: общая шина, кольцо и звезда, а также структуры, полученные из них с помощью мостов и коммутаторов. Примерами протоколов канн. уровня являются протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI.

В локальных сетях протоколы канального уровня используются компьютерами, мостами, коммутаторами и маршрутизаторами. В компьютерах функции канн. уровня реализуются совместными усилиями сетевых адаптеров и их драйверов. В глобальных сетях, которые редко обладают регулярной топологией, канн. уровень часто обеспечивает обмен сообщениями только м. д. двумя соседни­ми компьютерами, соединенными индивидуальной л. с. В некоторых случаях протоколы канального уровня оказываются самодостаточными транспортными средствами и могут допускать работу поверх них непосредственно протоколов при­кладного уровня или приложений, без привлечения средств сетевого и транспорт­ного уровней. Например, существует реализация протокола управления сетью SNMP непосредственно поверх Ethernet, хотя стандартно этот протокол работает поверх сетевого протокола IP и транспортного протокола UDP

Сетевой уровень (Network layer) служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, причем эти сети могут использовать совершенно различные принципы передачи сообщений между конечными узлами и обладать произвольной структурой связей. Функции сетевого уровня достаточно разнообразны. На примере объединения локальных сетей: Внутри сети доставка данных обеспечивается соответствующим канальным уровнем, а вот доставкой данных между сетями занимается сетевой уровень, который и поддерживает возможность правильного выбора маршрута передачи сообщения даже в том случае, когда структура связей м. д. составляющими сетями имеет характер, отличный от принятого в протоколах канн. уровня.

Сети соединяются м. д. собой специальными устройствами, называемыми маршрутизаторами. Чтобы передать сообщение от отправителя получателю, нужно со­вершить некоторое количество транзитных передач между сетями, хопов (от hop — прыжок), каждый раз выбирая подходящий маршрут. Таким образом, марш­рут представляет собой последовательность маршрутизаторов, через которые про­ходит пакет.

Проблема выбора наилучшего пути называется маршрутизацией, и ее решение является одной из главных задач сетевого уровня. Эта проблема осложняется тем, что самый короткий путь не всегда самый лучший. Часто критерием при выборе маршрута является время передачи данных по этому маршруту. Некоторые алгоритмы маршрутизации пытаются приспособиться к изменению нагрузки, другие принимают решения на основе средних показателей за длительное время. Выбор маршрута может осу­ществляться и по другим критериям, например надежности передачи. Сетевой уровень решает также задачи согласования разных технологий, упрощения адресации в крупных сетях и создания надежных и гибких барьеров на пути нежелательного трафика между сетями. Сообщения сетевого уровня принято называть пакетами (packets). При органи­зации доставки пакетов на сетевом уровне используется понятие «номер сети». В этом случае адрес получателя состоит из старшей части — номера сети и млад­шей — номера узла в этой сети. Все узлы одной сети должны иметь одну и ту же старшую часть адреса, поэтому термину «сеть» на сетевом уровне можно дать более формальное определение: сеть — это совокупность узлов, сетевой ад­рес которых содержит один и тот же номер сети.

На сетевом уровне определяются два вида протоколов. Первый вид — сетевые протоколы (routedprotocols) — реализуют продвижение пакетов через сеть. Другой вид протоколов, называемых протоколами обмена маршрутной информацией или просто протоколами маршру­тизации (routingprotocols). С помощью этих протоколов маршрутизаторы собира­ют информацию о топологии межсетевых соединений.

На сетевом уровне работают протоколы еще одного типа, которые отвечают за отображение адреса узла, используемого на сетевом уровне, в локальный адрес сети. Такие протоколы часто называют протоколами разрешения адресов — Address Resolution Protocol, ARP. Иногда их относят не к сетевому уровню, а к канальному, хотя тонкости классификации не изменяют их сути.

2.  Понятие открытой системы. Ее основные свойства. Стандарт взаимодействия открытых систем ISO/OSI. Характеристика уровней 4-7 OSI.

Транспортный уровень

Транспортный уровень (Transport layer) обеспечивает приложениям или верх­ним уровням стека — прикладному и сеансовому - передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется. Модель OSI определяет пять уровней сервиса, предоставляемых транспортным уровнем. Эти виды сервиса отличаются качеством предоставляемых услуг: срочностью, возможностью восстановления прерванной связи, наличием средств мультиплексирования нескольких соединений между раз­личными прикладными протоколами через общий транспортный протокол, а глав­ное — способностью к обнаружению и исправлению ошибок передачи, таких как искажение, потеря и дублирование пакетов.

Выбор класса сервиса транспортного уровня определяется, с одной стороны, тем, в какой степени задача обеспечения надежности решается самими прило­жениями и протоколами более высоких, чем транспортный, уровней, а с другой стороны, этот выбор зависит от того, насколько надежной является система транспортировки данных в сети, обеспечиваемая уровнями, расположенными ниже транспортного — сетевым, канальным и физическим.

Как правило, все протоколы, начиная с транспортного уровня и выше, реализу­ются программными средствами конечных узлов сети — компонентами их сетевых операционных систем. В качестве примера транспортных протоколов можно при­вести протоколы TCP и UDP стека TCP/IP и протокол SPX стека Novell.

Сеансовый уровень

Сеансовый уровень (Session layer) обеспечивает управление диалогом: фиксирует, какая из сторон является активной в настоящий момент, предоставляет средства синхронизации. Последние позволяют вставлять контрольные точки в длинные передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к последней конт­рольной точке, а не начинать все с начала. На практике немногие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется в виде отдельных протоко­лов, хотя функции этого уровня часто объединяют с функциями прикладного уровня и реализуют в одном протоколе.

Представительный уровень

Представительный уровень (Presentation layer) имеет дело с формой представления передаваемой по сети информации, не меняя при этом ее содержания. За счет Уровня представления информация, передаваемая прикладным уровнем одной си­стемы, всегда понятна прикладному уровню другой системы. С помощью средств данного уровня протоколы прикладных уровней могут преодолеть синтаксические различия в представлении данных или же различия в кодах символов, например кодов ASCII и EBCDIC. На этом уровне может выполняться шифрование и де­шифрование данных, благодаря которому секретность обмена данными обеспечи­вается сразу для всех прикладных служб.

Прикладной уровень

Прикладной уровень (Application layer) — это в действительности просто набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают до­ступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые Web-страницы, а также организуют свою совместную работу, например, с помо­щью протокола электронной почты. Единица данных, которой оперирует приклад­ной уровень, обычно называется сообщением (message).

Существует очень большое разнообразие служб прикладного уровня. Приведем в качестве примера хотя бы несколько наиболее распространенных реализаций файловых служб: NCP в операционной системе Novell NetWare, SMB в Microsoft Windows NT^ NFS, FTP и TFTP, входящие в стек TCP/IP.

Сетезависимые и сетенезависимые уровни

Функции всех уровней модели OSI могут быть отнесены к одной из двух групп: либо к функциям, зависящим от конкретной технической реализации сети, либо к функциям, ориентированным на работу с приложениями.

Три нижних уровня — физический, канальный и сетевой — являются сетезависимыми, то есть протоколы этих уровней тесно связаны с технической реализаци­ей сети и используемым коммуникационным оборудованием. Например, переход на оборудование FDDI означает полную смену протоколов физического и каналь­ного уровней во всех узлах сети.

Три верхних уровня — прикладной, представительный и сеансовый — ориенти­рованы на приложения и мало зависят от технических особенностей построения сети. На протоколы этих уровней не влияют какие бы то ни было изменения в топологии сети, замена оборудования или переход на другую сетевую технологию. Так, переход от Ethernet на высокоскоростную технологию lOOVG-AnyLAN не по­требует никаких изменений в программных средствах, реализующих функции при­кладного, представительного и сеансового уровней.

Транспортный уровень является промежуточным, он скрывает все детали функ­ционирования нижних уровней от верхних. Это позволяет разрабатывать прило­жения, не зависящие от технических средств непосредственной транспортировки сообщений.

3.  Основные уровни иерархии протоколов семейства IP.

-  Важнейшим направлением стандартизации в области вычислительных сетей является стандартизация коммуникационных протоколов. В настоящее время в сетях используется большое количество стеков коммуникационных протоколов. Все стеки, кроме SNA на нижних уровнях — физическом и канальном, — используют одни и те же хорошо стандартизованные протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI и ряд других, которые позволяют задействовать во всех сетях одну и ту же аппаратуру. Зато на верхних уровнях все стеки работают по своим протоколам.

-  Стек TCP/IP был разработан по инициативе Министерства обороны США более 20 лет назад для связи экспериментальной сети ARPAnet с другими сетями как набор общих протоколов для разнородной вычислительной среды. Большой вклад в развитие стека TCP/IP, который получил свое название от популярных протоколов IP и TCP, внесли специалисты из университета Беркли, реализовавшие протоколы стека в версии ОС UNIX. Популярность этой операционной системы привела к широкому распространению протоколов TCP, IP и других протоколов стека. Сегодня этот стек используется для связи компьютеров всемирной информационной сети Internet, а также в огромном количестве корпоративных сетей.

Стек TCP/IP на нижнем уровне поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровней: для локальных сетей - это Ethernet, Token Ring, FDDI, для глобальных - протоколы работы на аналоговых коммутируемых и выделенных лин. SLIP, PPP, протоколы территориальных сетей X.25 и ISDN.

Основными протоколами стека, давшими ему название, являются протоколы IP и TCP. IP обеспечивает продвижение пакета по составной сети, а TCP гарантирует надежность его доставки.

За долгие годы использования в сетях различных стран и организаций стек TCP/IP вобрал в себя большое количество протоколов прикладного уровня. К ним относятся такие популярные протоколы, как протокол пересылки файлов FTP, протокол эмуляции терминала telnet, почтовый протокол SMTP, используемый в электронной почте сети Internet, гипертекстовые сервисы службы WWW и многие другие.

Поскольку стек TCP/IP изначально создавался для глобальной сети Internet, он имеет много особенностей, которые обеспечивают ему преимущество перед другими протоколами, когда речь заходит о построении сетей, включающих глобальные связи. В частности, очень полезным свойством, благодаря которому этот протокол может применяться в больших сетях, является его способность фрагментировать пакеты. Действительно, сложная составная сеть часто состоит из сетей, построенных на совершенно разных принципах. В каждой из этих сетей может быть установлена собственная величина максимальной длины единицы передаваемых данных (кадра). В таком случае при переходе из одной сети, имеющей большую максимальную длину, в другую, с меньшей максимальной длиной, может возникнуть необходимость разделения передаваемого кадра (несколько частей). Протокол IP стека TCP/IP эффективно решает эту задачу.

Другой особенностью технологии TCP/IP является гибкая система адресации, позволяющая более просто по сравнению с другими протоколами аналогичного назначения включать в интерсеть (объединенную или составную сеть) сети других технологий. В стеке TCP/IP очень экономно используются возможности широковещательных рассылок. Это свойство просто необходимо при работе на медленных каналах связи, характерных для территориальных сетей.

Для реализации мощных функциональных возможностей протоколов стека TCP/IP требуются большие вычислительные затраты. Гибкая система адресации и отказ от широковещательных рассылок приводят к наличию в IP-сети различных централизованных служб типа DNS, DHCP и т. п. Каждая из этих служб упрощает администрирование сети и конфигурирование оборудования, но в то же время сама требует пристального внимания со стороны администраторов.

-  FTP — протокол пересылки файлов. telnet — протокол эмуляции терминала удалённой машины. SMTP — протокол пересылки простой почты. TFTP — протокол простейшей (тривиальной) пересылки файлов. средствами UDP. DNS — протокол доменной (региональной) системы имён — про­токол запросов на преобразование имён из доменной формы в машинную —числовую. Служба времени — служба синхронизации разнесённых в сети ча­сов. Это протокол сетевого времени — NTP. RIP — информационный протокол маршрутизации. GGP — протокол "шлюз — шлюз" — межшлюзовый протокол. НМР — протокол мониторинга хоста — протокол непрерывно­го слежения (контроля) за хостом (сетевым рабочим компьюте­ром). EGP — внешний межшлюзовый протокол. Этот протокол исполь­зуется при взаимодействии отдельных шлюзов различных ав-тономных систем (A5), осуществляемом с целью обмена маршрутной информацией. ICMP — протокол межсетевых управляющих сообщений — сете­вой протокол, предоставляющий процессам в сети возможность предпочтительного выбора в своём множестве маршрутов пере­сылки и других подобных вещей.

4.  Протокол TCP/IP – назначение, формат представления и организация передачи данных.

TCP/IP

(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) представляет собой семейство протоколов, основным назначением которых является обеспечение возможности полезного сосуществования компьютерных сетей, основанных на разных технологиях.

-  Transmission Control Protocol — это протокол, который используется для обеспечения услуг по надёжной упорядоченной доставке данных. Это протокол транспортного уровня эталонной модели ISO/OSI. Протокол TCP тесно завязан на IP и выполняет в Internet очень важную транспортную функцию, и именно поэтому часто технологию, основанную на IP, называют не просто технологией IP, a TCP/IP. TCP/IP — это технология межсетевого взаимодействия, технология internet. Термин "TCP/IP" обычно обозначает всё, что связано с прото­колами TCP и IP.

Протокол TCP занимается пересылкой больших объёмов инфор­мации, используя для этого возможности протокола IP. Модуль делит информацию, которую надо переслать, на несколько частей приемлемого размера. Нумерует каждую часть, чтобы позже восстановить порядок. Чтобы пересылать эту нумерацию вме­сте с данными, он обкладывает каждый такой фрагмент своей облож­кой, который содержит служебную информацию. Это и есть TCP-конверт. Далее он передаёт этот получившийся TCP-пакет модулю сетевого уровня IP-модулю, который помещает ка­ждый переданный ему сверху блок данных (TCP-пакет) в отдельный IP-конверт, указывает на нём, куда и кому (какому модулю транс­портного уровня) его нужно передавать - получается IP-пакет, с которым сеть уже умеет обращаться. Адрес на IP-конверте ему сообщает ТСР-модуль

Получатель (IP-модуль (процесс)) по получении распаковывает IP-конверты, на которых укачано, что в них лежат TCP-конверты, и передаёт их содержимое TCP-модулю. TCP-модуль, в свою оче­редь, распаковывает эти переданные ему снизу блоки данных, которые должны быть ТСР-пакетами, проверяет правильность пересылки, и помещает содержащиеся в них данные в последовательность частей в соответствующее место. Если чего-то не достаёт, он требует пе­реслать этот кусочек снова. В конце концов информация собирается в нужном порядке и полностью восстанавливается. Вот теперь этот массив пересылается выше к пользователю.

В действительности, это слегка утрированный взгляд на TCP. В реальности пакеты не только теряются, но и могут искажаться при передаче из-за наличия помех на линиях связи. TCP решает и эту проблему. Для этого он пользуется системой кодов, исправляющих ошибки.

Протокол TCP требует, чтобы все отправленные данные были подтверждены принявшей их стороной. Он использует ожидания (таймауты) и повторные передачи для обеспечения надёжной достав­ки. Отправителю разрешается передавать некоторое количество дан­ных, не дожидаясь подтверждения приёма ранее отправленных. Количество байт, которое можно передавать без подтверждения, называется размером окна.

Таким образом, протокол TCP обеспечивает гарантированную доставку с установлением логического соединения в виде байто­вых потоков. Он освобождает прикладные процессы от необходимо­сти использовать ожидания и повторные передачи для обеспечения надёжности. Наиболее типичными прикладными процессами, исполь­зующими TCP, являются ftp, telnet и e-mail.

Недостатки стека протоколов TCP/IP

-  В концепции TCP/IP нет четкого разделения концепций служб, интерфейса и протокола. При разработке ПО важно провести грань между спецификацией и реализацией, чего, в отличие от ISO/OSI не делает TCP/IP.

-  Модель TCP/IP не является общей и плохо описывает любой другой протокол кроме самого TCP/IP.

-  Хост-сетевой уровень не является уровнем в классическом смысле, а описывает интерфейс между сетевым уровнем и уровнем передачи данных.

-  В модели TCP/IP не различаются физический уровень и уровень передачи данных, хотя они абсолютно разные. В правильной модели они должны были бы присутствовать.

5.  Протокол UDP – назначение, формат представления и организация передачи данных.

Стандартный протокол транспортного уровня. Этот протокол называется UDP — User Datagram Protocol — протокол пользова­тельских дейтаграмм. Данные помещаются в UDP-конверт, который помещается в IP-конверт. Этот протокол реализует дейтаграммпый способ пере­дачи данных. Хотя IP-пакет есть дейтаграмма, он по своему уровню не пригоден для прямого использования в прикладных процессах, на­пример, хотя бы из соображений соответствия передачи эталонной модели ISO/OSI.

Дейтаграмма — это пакет, передаваемый через сеть независимо от других пакетов без установления логического соединения и под­тверждения приёма. Дейтаграмма совершенно самостоятельна, по­скольку она сама содержит всю необходимую для ее передачи информацию. Например, TCP-пакет не является дейтаграммой, поскольку содержит только номер ТСР-канала, а собственно адресная информа­ция содержится только в заголовке IP-пакета, в который помещается TCP-пакет.

Передача дейтаграммы происходит безо всякого предварения и подготовки. Дейтаграммы, сами по себе, не содержат средств обнару­жения и исправления ошибок передачи, поэтому при передаче данных с их помощью следует принимать меры по обеспечению надежности пересылки информации. Методы организации надёжности могут быть самыми разными, обычно же используется метод подтверждения при­ёма посылкой отклика при получении каждой дейтаграммы.

-  UDP проще TCP, поскольку он не заботится о возможной пропаже данных, пакетов, о сохранении правильного порядка данных и т. д UDP используется для приложений, которые посылают только корот­кие сообщения и могут просто повторить своё послание, если отклик с подтверждением не придёт достаточно быстро.

-  В отличие от TCP, данные, отправляемые прикладным процес­сом транспортными средствами UDP, достигают места назначения как единое целое. Например, если процесс-отправитель производит 3 записи в UDP-nopm, то процесс-получатель должен будет сделать 3 чтения из своего UDP-nopma. Размер каждого записанного сообщения будет совпадать с размером соответствующего прочитанного. Прото­кол UDP сохраняет границы сообщений, определяемые прикладным процессом Он никогда не объединяет несколько сообщений в одно це­лое и не делит одно сообщение на части.

-  Альтернатива TCP - UDP позволяет программисту гибко и рацио­нально использовать предоставленные ресурсы, исходя из своих воз­можностей и потребностей. Если нужна надёжная помехоустойчивая доставка, то лучше может быть TCP. Если нужна доставка дейтаграмм (коротких сообщений) с повторной пересылкой, то - UDP. Если нужна эффективная доставка по длинному и ненадёжному каналу передачи данных, то лучше использовать TCP. Если нужна эффективность на быстрых сетях с короткими соединениями лучше всего будет UDP.

Информация, помещённая каким-либо прикладным процессом в порт с номером N на компьютере отправителя, будет передана транс­портной компоненте адресата, которая выдаст его получателю прикладного уровня в порт с указанным номером К. Таким образом, номера портов определяют не только получателя, но и отправителя. Например, на компьютере одновременно могут работать telnet, ftp, e-mail потому, что они используют различные TCP-порты. Одновременно с ними может работать ещё и множество приложений, исполь­зующих разные UDP-порты, к примеру, NFS, TFTP, DNS.

6.  Основные топологии сетей и их характеристика

Топология - это способ физического соединения компьютеров в локальную сеть
Существует три основных топологии, применяемые при построении компьютерных сетей:
- топология "Шина";
- топология "Звезда";
- топология "Кольцо".
Все компьютеры подключаются к одному кабелю. На его концах должны быть расположены терминаторы. По такой топологии строятся 10 Мегабитные сети 10Base-2 и10Base-5. В качестве кабеля используется Коаксиальные кабели.
Пассивная топология, строится на использовании одного общего канала связи и коллективного использования его в режиме разделения времени. Нарушение общего кабеля или любого из двух терминаторов приводит к выходу из строя участка сети между этими терминаторами (сегмент сети). Отключение любого из подключенных устройств на работу сети никакого влияния не оказывает. Неисправность канала связи выводит из строя всю сеть Все компьютеры в сети “слушают” несущую и не участвуют в передаче данных между соседями. Пропускная способность такой сети снижается с увеличением нагрузки или при увеличении числа узлов. Для соединения кусков шины могут использоваться активные устройства - повторители (repeater) с внешним источником питания.  Каждый компьютер (и т. п.) подключен отдельным проводом к отдельному порту устройства, называемого концентратором или повторителем (репитер), или хабом(Hub).

Концентраторы могут быть как активные, так и пассивные. Если между устройством и концентратором происходит разрыв соединения, то вся остальная сеть продолжает работать. Правда, если этим устройством был единственный сервер, то работа будет несколько затруднена. При выходе из строя концентратора сеть перестанет работать.

Данная сетевая топология наиболее удобна при поиске повреждений сетевых элементов: кабеля, сетевых адаптеров или разъемов. При добавлении новых устройств "звезда" также удобней по сравнению с топологией общая шина. Также можно принять во внимание, что 100 и 1000 Мбитные сети строятся по топологии "Звезда". 

Тип соединения «звезда»

Топология “Кольцо”

Активная топология. Все компьютеры в сети связаны по замкнутому кругу. Прокладка кабелей между рабочими станциями может оказаться довольно сложной и дорогостоящей если они расположены не по кольцу, а, например, в линию.

В качестве носителя в сети используется витая пара или оптоволокно. Сообщения циркулируют по кругу.

Рабочая станция может передавать информацию другой рабочей станции только после того, как получит право на передачу (маркер), поэтому коллизии исключены. Информация передается по кольцу от одной рабочей станции к другой, поэтому при выходе из строя одного компьютера, если не принимать специальных мер выйдет из строя вся сеть.

Время передачи сообщений возрастает пропорционально увеличению числа узлов в сети. Ограничений на диаметр кольца не существует, т. к. он определяется только расстоянием между узлами в сети.

Кроме приведенных выше топологий сетей широко применяются т. н. гибридные топологии: “звезда-шина”, “звезда-кольцо”, “звезда-звезда”.

Другие топологии

Кроме трех рассмотренных основных, базовых топологий нередко применяется также сетевая топология «дерево» (tree), которую можно рассматривать как комбинацию нескольких звезд. Как и в случае звезды, дерево может быть активным, или истинным, и пассивным. При активном дереве в центрах объединения нескольких линий связи находятся центральные компьютеры, а при пассивном - концентраторы (хабы).

Применяются довольно часто и комбинированные топологии, среди которых наибольшее распространение получили звездно-шинная и звездно-кольцевая. В звездно-шинной (star-bus) топологии используется комбинация шины и пассивной звезды. В этом случае к концентратору подключаются как отдельные компьютеры, так и целые шинные сегменты, то есть на самом деле реализуется физическая топология «шина», включающая все компьютеры сети. В данной топологии может использоваться и несколько концентраторов, соединенных между собой и образующих так называемую магистральную, опорную шину. К каждому из концентраторов при этом подключаются отдельные компьютеры или шинные сегменты. Таким образом, пользователь получает возможность гибко комбинировать преимущества шинной и звездной топологий, а также легко изменять количество компьютеров, подключенных к сети.

В случае звездно-кольцевой (star-ring) топологии в кольцо объединяются не сами компьютеры, а специальные концентраторы (изображенные на рис. 1.9 в виде прямоугольников), к которым в свою очередь подключаются компьютеры с помощью звездообразных двойных линий связи. В действительности все компьютеры сети включаются в замкнутое кольцо, так как внутри концентраторов все линии связи образуют замкнутый контур. Данная топология позволяет комбинировать преимущества звездной и кольцевой топологий. Например, концентраторы позволяют собрать в одно место все точки подключения кабелей сети.

7.  Сеть Интернет : структура, основные компоненты

Структура и основные принципы построения сети Интернет

Internet – всемирная информационная компьютерная сеть, представляющая собой объединение множества региональных компьютерных сетей и компьютеров, обменивающих друг с другом информацией по каналам общественных телекоммуникаций (выделенным телефонным аналоговым и цифровым линиям, оптическим каналам связи и радиоканалам, в том числе спутниковым линиям связи).

Информация в Internet хранится на серверах. Серверы имеют свои адреса и управляются специализированными программами. Они позволяют пересылать почту и файлы, производить поиск в базах данных и выполнять другие задачи.

Обмен информацией между серверами сети выполняется по высокоскоростным каналам связи (выделенным телефонным линиям, оптоволоконным и спутниковым каналам связи). Доступ отдельных пользователей к информационным ресурсам Internet обычно осуществляется через провайдера или корпоративную сеть. 

Провайдер - поставщик сетевых услуг – лицо или организация предоставляющие услуги по подключению к компьютерным сетям. В качестве провайдера выступает некоторая организация, имеющая модемный пул для соединения с клиентами и выхода во всемирную сеть. 

Основными ячейками глобальной сети являются локальные вычислительные сети. Если некоторая локальная сеть непосредственно подключена к глобальной, то и каждая рабочая станция этой сети может быть подключена к ней. 

Существуют также компьютеры, которые непосредственно подключены к глобальной сети. Они называются хост - компьютерами (host - хозяин). Хост – это любой компьютер, являющийся постоянной частью Internet, т. е. соединенный по Internet – протоколу с другим хостом, который в свою очередь, соединен с другим, и так далее. 

Структура глобальной сети Internet

Для подсоединения линий связи к компьютерам используются специальные электронные устройства, которые называются сетевыми платами, сетевыми адаптерами, модемами и т. д.

Практически все услуги Internet построены на принципе клиент-сервер. Вся информация в Интернет хранится на серверах. Обмен информацией между серверами осуществляется по высокоскоростным каналам связи или магистралям. Серверы, объединенные высокоскоростными магистралями, составляют базовую часть сети Интернет.

Отдельные пользователи подключаются к сети через компьютеры местных поставщиков услуг Интернета, Internet - провайдеров (Internet Service Provider - ISP), которые имеют постоянное подключение к Интернет. Региональный провайдер, подключается к более крупному провайдеру национального масштаба, имеющего узлы в различных городах страны. Сети национальных провайдеров объединяются в сети транснациональных провайдеров или провайдеров первого уровня. Объединенные сети провайдеров первого уровня составляют глобальную сеть Internet.

Передача информации в Интернет обеспечивается благодаря тому, что каждый компьютер в сети имеет уникальный адрес (IP-адрес), а сетевые протоколы обеспечивают взаимодействие разнотипных компьютеров, работающих под управлением различных операционных систем.

В основном в Интернет используется семейство сетевых протоколов (стек) TCP/IP. На канальном и физическом уровне стек TCP/IP поддерживает технологию Ethernet, FDDI и другие технологии. Основой семейство протоколов TCP/IP является сетевой уровень, представленный протоколом IP, а также различными протоколами маршрутизации. Этот уровень обеспечивает перемещение пакетов в сети и управляет их машрутизацией. Размер пакета, параметры передачи, контроль целостности осуществляется на транспортном уровне TCP. 

Прикладной уровень объединяет все службы, которые система предоставляет пользователю. К основным прикладным протоколам относятся: протокол удаленного досткпа telnet, протокол передачи файлов FTP, протокол передачи гипертекста HTTP, протоколы электронной почты: SMTP, POP, IMAP, MIME.