Учебно-методическии комплекс дисциплины «Компьютерные сети» для специальности 6М011100 — «Информатика» (стр. 4 )

10.Протоколы и стандарты

Взаимодействие компьютеров в сети регламентируется протоколами, то есть формальными наборами правил и соглашений, определяющими, каким образом в сети устройства обмениваются данными. Эти протоколы описывают любой момент взаимодействия — от характеристик сигналов, передаваемых по кабелям, до языков запросов, позволяющих обмениваться сообщениями приложениям, исполняемым на разных компьютерах. Компьютеры сети используют множество протоколов, которое называется "стек"и простирается от пользовательского интерфейса программы, расположенной на "вершине", до физического интерфейса сети на "дне". Традиционно стек делится на семь уровней, функции которых определяются эталонной моделью взаимодействия открытых систем (OS1, Open System Interconnection) — документом, описывающим как отдельные функции каждого уровня, так и их совместное применение для обеспечения взаимодействия компьютеров сети.

Ранние сетевые технологии были частными решениями отдельных производителей, однако, с течением времени, на первый план выступила совместимость, и разработчики вынуждены были разработать и принять соглашения о стандартах сетевых протоколов. Большинство из этих соглашений - опираются на большое количество технических и технологических стандартов. В настоящее время стандартные протоколы для широкого использования разрабатываются специальными международными организациями или группами, некоторые из которых перечислены ниже.

Институтинженеровпоэлектротехникеиэлеюронике (IEEE, Institute of Electrical and Electronic Engineers).Североамериканская организация, опубликовавшая рекомендации рабочей группы 802 (IEEE 802 working group), содержавшие стандарта, определившие протоколы, известные в настоящее время как Ethernet и Token Ring, а также многие другие. Международнаяорганизацияпостандартизации (ISO, International Organization for Standardization). Всемирное объединение организаций по выработке стандартов, включающее более 100 государств. Разработала эталонную модель OSI.

Проблемная группа проектирования сети Интернет (DETF, Internet Engineering Task Force). Группа разработчиков и консультантов, созданная специально для выработки стандартов Интернет-технологий, включая протокол TCP/IP.

Ассоциация производителей средств связи/Ассоциация элекгронной промышленности (TIA/EIA, Telecommunications Industry Association/Electronic Industiy Association). Две организации, объединившиеся для разработки и публикации стандартов электронных устройств и передачи данных, таких как электрические характеристики среды передачи данных (EIA/TTA-232) и правила телекоммуникационной проводки в коммерческих зданиях (Commercial Building Telecommunications Wiring Standards), определяющие, как должны прокладываться кабели для информационных сетей.

11. Клиенты и серверы

Компьютерные сети основаны на принципе клиент-сервер, в соответствии с которым действия по обработке информации, необходимые для выполнения конкретной задачи, разделены между компьютерами, выполняющими функции клиентов или серверов. Это — прямая противоположность модели большой ЭВМ (mainframe), в которой центральный компьютер выполняет всю обработку информации и просто пересылает’ результаты пользователю на удаленный терминал. Сервер — это компьютер, обеспечивающий доступ к информации другим компьютерам в тот момент, когда им это потребуется. Клиент — компьютер, запрашивающий информацию у сервера Оба термина могут быть применены как к физическим устройствам, так и к программному обеспечению.

Например, сетевые базы данных, как правило, целиком хранятся на сервере, находящемся в режиме ожидания запросов от клиентов. Пользователь на рабочей станции запускает программу-клиент, с помощью которой формулирует запросы на выборку из базы данных и отправляет их серверу. Сервер отвечает на запросы и посылает требуемую информацию рабочей станции, которая обрабатывает ее и предоставляет пользователю. В этом случае рабочие станции должны обеспечить пользовательский интерфейс и перевод требования пользователя на язык запросов, "понятный" серверу, а также прием возвращенной сервером информации и предъявление ее пользователю в понятной для него форме. Сервер может обслуживать десятки или сотни клиентов, то есть он должен быть мощным компьютером, однако, в результате перекладывания некоторых функций на рабочие станции, нагрузка на него по обработке информации даже близко не сравнима с таковой при использовании большой ЭВМ.

12. Операционные системы и приложения

Несмотря на то, что клиенты и серверы фактически являются программными компонентами, некоторые ассоциируют эти понятия со специфическими устройствами. Такое недоразумение возникает из-за того, что отдельные сетевые операционные системы (такие как Novell NetWare) требуют, чтобы один компьютер работал только как сервер, а остальные — только как клиенты. Операционная система типа клиент-сервер — противоположность одноранговым (peer-to-peer) системам, где каждый компьютер может быть как клиентом, так и сервером. Наиболее общей функцией, предоставляемой клиентам и серверам сетевыми операционными системами (NOS), является возможность совместного использования файловой системы, дисков и принтеров, и она-то обычно и определяет роли клиента и сервера. Например, операционная система Windows NT имеет версии для рабочей станции и для сервера, но остается одноранговой системой, так как с любого компьютера под управлением Windows NT возможен доступ к ресурсам другого компьютера с предустановленной Windows NT и совместное использование ими ресурсов. При этом не имеет значения, какая версия Windows NT используется (для рабочей станции или для сервера). Сервер с операционной системой Novell NetWare может совместно использовать собственные диски и принтеры, однако не может получить доступа к общим ресурсам на дисках клиентов. В свою очередь, клиенты системы Novell NetWare не могут предоставлять свои ресурсы для совместного использования и могут взаимодействовать только с сервером, но не с другими клиентами (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Операционные системы типа клиент-сервер и одноранговые сетевые ОС

Помимо внутренних механизмов работы сетевых операционных систем, многие приложения для ЛВС и сетевые службы используют принцип клиент-сервер. Интернет-приложения, такие как World Wide Web, также состоят из клиентов и серверов, как и иные административные сервисы, подобные системе имен доменов (DNS, Domain Name System).

13. Резюме.

Компьютерные сети стали логическим результатом эволюции компьютерных и телекоммуникационных технологий. С одной стороны, они являются частным случаем распределенных компьютерных систем, а с другой стороны, могут рассматриваться как средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, получившие развитие в различных телекоммуникационных системах.

Классифицируя сети по территориальному признаку, различают глобальные (WAN), локальные (LAN) и городские (MAN) сети.

Хронологически первыми появились сети WAN. Они объединяют компьютеры, рассредоточенные на расстоянии сотен и тысяч километров. Первые глобальные компьютерные сети очень многое унаследовали от телефонных сетей. В них часто использовались уже существующие и не очень качественные линии связи, что приводило к низким скоростям передачи данных и ограничивало набор предоставляемых услуг передачей файлов в фоновом режиме и электронной почтой.

Сети LAN ограничены расстояниями в несколько километров; они строятся с использованием высококачественных линий связи, которые позволяют, применяя более простые методы передачи данных, чем в глобальных сетях, достигать высоких скоростей обмена данными до нескольких гигабитов в секунду. Услуги предоставляются в режиме подключения и отличаются разнообразием.

Сети MAN предназначены для обслуживания территории крупного города. При достаточно больших расстояниях между узлами (десятки километров) они обладают качественными линиями связи и поддерживают высокие скорости обмена. Сети MAN обеспечивают экономичное соединение локальных сетей между собой, а также доступ к глобальным сетям.

Важнейший этап в развитии сетей — появление стандартных сетевых технологий: Ethernet, FDDI, Token Ring, позволяющих быстро и эффективно объединять компьютеры различных типов.

В конце 80-х годов локальные и глобальные сети имели существенные отличия по протяженности и качеству линий связи, сложности методов передачи данных, скорости обмена данными, разнообразию предоставляемых услуг и масштабируемости. В дальнейшем в результате тесной интеграции LAN, WAN и MAN произошло взаимопроникновение соответствующих технологий.

Тенденция сближения различных типов сетей характерна не только для локальных и глобальных компьютерных сетей, но и для телекоммуникационных сетей других типов: телефонных сетей, радиосетей, телевизионных сетей. В настоящее время ведутся активные работы по созданию универсальных мультисервисных сетей, способных одинаково эффективно передавать информацию любого типа: данные, голос и видео.

14. Вопросы для самоконтроля:

1. Какие свойства многотерминальной системы отличают ее от компьютерной сети?

2. Когда впервые были получены значимые практические результаты по объединению компьютеров с помощью глобальных связей?

3. Что такое ARPANET?

4. Какое событие послужило стимулом к активизации работ по созданию LAN?

5. Когда была стандартизована технология Ethernet? Token Ring? FDDI?

6. По каким направлениям идет сближение компьютерных и телекоммуникационных сетей.

7. Поясните термины «мультисервисная сеть», «инфокоммуникационная сеть», «интеллектуальная сеть».

8. Поясните, почему сети WAN появились раньше, чем сети LAN.

9. Найдите исторические связи между технологией Х.25 и сетью ARPANET, пользуясь источниками информации в Интернете.

10. Считаете ли вы, что история компьютерных сетей может быть сведена к истории Интернета? Обоснуйте свое мнение.

15. Тесты для самоконтроля знаний.

1. Что такое компьютерная сеть?

Это группа компьютеров Это группа компьютеров, объединенных совместно используемой средой передачи данных Это совместно используемая среда передачи данных Это IDSN - сеть Это телефонная сеть

2. Что такое локальная вычислительная сеть?