Архитектура вычислительной сети - описание ее общей модели.
Многообразие производителей вычислительных сетей и сетевых программных продуктов поставило проблему объединения сетей различных архитектур. Для ее решения Международной организацией по стандартизации была разработана эталонная модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI). Часто ее называют моделью архитектуры открытых систем.
Модель взаимодействия открытых систем (OSI) служит базой для производителей при разработке совместимого сетевого оборудования. Эта модель не является неким физическим телом, отдельные элементы которого можно осязать. Она устанавливает способы передачи данных по сети, определяет стандартные протоколы, используемые сетевым и программным обеспечением. Модель представляет собой самые общие рекомендации для построения совместимых сетевых программных продуктов. Эти рекомендации должны быть реализованы как в аппаратуре, так и в программных средствах вычислительных сетей.
Модель взаимодействия открытых систем (OSI) определяет процедуры передачи данных между системами, которые "открыты" друг другу благодаря совместному использованию ими единых стандартов, хотя сами системы могут быть созданы на различных технических средствах.
В настоящее время модель взаимодействия открытых систем является наиболее популярной сетевой архитектурной моделью. Она рассматривает общие функции, а не специальные решения, поэтому не все реальные сети абсолютно точно ей следуют. Модель взаимодействия открытых систем состоит из семи уровней (рис. 1.7)
На каждом уровне выполняются определенные сетевые функции. Нижние уровни - 1-й и 2-й - определяют физическую среду передачи данных и сопутствующие задачи (такие как передача битов данных через плату сетевого адаптера и кабель). Самые верхние уровни определяют, каким способом осуществляется доступ приложений к услугам связи. Чем выше уровень, тем более сложную задачу он решает.
Рис. 1.7. Эталонная модель взаимодействия открытых систем
Перед подачей в сеть данные разбиваются на пакеты.
Пакет - это единица информации, передаваемая между устройствами сети как единое целое. На передающей стороне пакет проходит последовательно через все уровни системы сверху вниз. Затем он передается по сетевому кабелю на компьютер-получатель и опять проходит через все уровни в обратном порядке.
7-й уровень - прикладной - обеспечивает поддержку прикладных процессов конечных пользователей. Этот уровень определяет круг прикладных задач, реализуемых в данной вычислительной сети, представляя собой окно для доступа прикладных процессов к сетевым услугам. Он обеспечивает услуги, напрямую поддерживающие приложения пользователя, такие как программное обеспечение для передачи файлов, доступа к базам данных и электронная почта. Нижележащие уровни поддерживают задачи, выполняемые на прикладном уровне. Прикладной уровень управляет общим доступом к сети, потоком данных и обработкой ошибок.
6-й уровень - представительный (уровень представления) - определяет формат, используемый для обмена данными между сетевыми компьютерами. Этот уровень можно назвать переводчиком. На компьютере-отправителе данные, поступившие от прикладного уровня, переводятся в общепонятный промежуточный формат. На компьютере-получателе происходит перевод из промежуточного формата в тот, который используется прикладным уровнем данного компьютера. Представительский уровень отвечает за преобразование протоколов, трансляцию данных, их шифрование, смену или преобразование применяемого набора символов (кодовой таблицы).
5-й уровень - сеансовый - реализует установление и поддержку сеанса связи между двумя абонентами через коммуникационную сеть. Он позволяет производить обмен данными в режиме, определенном прикладной программой, или предоставляет возможность выбора режима обмена. Сеансовый уровень поддерживает и завершает сеанс связи. На этом уровне выполняется управление диалогом между взаимодействующими процессами, т.е. регулируется, какая из сторон осуществляет передачу, когда, как долго и т.д.
4-й уровень - транспортный - обеспечивает дополнительный уровень соединения. Транспортный уровень гарантирует доставку пакетов без ошибок, в той же последовательности, без потерь и дублирования. Он управляет потоком, проверяет ошибки и участвует в решении проблем, связанных с отправкой и получением пакетов.
3-й уровень - сетевой - отвечает за адресацию сообщений и перевод логических адресов в физические адреса. На этом уровне определяется маршрут от компьютера-отправителя к компьютеру-получателю, решаются также такие проблемы, как коммутация пакетов, маршрутизация и перегрузки.
2-й уровень - канальный - реализует процесс передачи информации по информационному каналу. Информационный канал - логический канал, он устанавливается между двумя ЭВМ, соединенными физическим каналом. Канальный уровень обеспечивает управление потоком данных в виде кадров, в которые упаковываются информационные пакеты, обнаруживает ошибки передачи и реализует алгоритм восстановления информации в случае обнаружения сбоев или потерь данных.
1-й уровень - физический - самый нижний в модели. Этот уровень осуществляет передачу неструктурированного потока битов по физической среде (например, по сетевому кабелю). Физический уровень предназначен для передачи битов (нулей и единиц) от одного компьютера к другому. Он отвечает за кодирование данных, гарантируя, что переданная единица будет воспринята именно как единица, а не как ноль. Наконец, физический уровень устанавливает способ перевода бита в соответствующие электрические или оптические импульсы, передаваемые по сетевому кабелю.
При передаче информации от прикладного процесса в сеть происходит ее обработка уровнями модели взаимодействия открытых систем (рис 1.8). Смысл этой обработки заключается в том, что каждый уровень добавляет к информации процесса свой заголовок - служебную информацию, которая необходима для адресации сообщений и для некоторых контрольных функций. Физический уровень заголовка не добавляет. Сообщение, обрамленное заголовками, уходит в коммуникационную сеть и поступает на абонентские ЭВМ вычислительной сети. Каждая абонентская ЭВМ, принявшая сообщение, дешифрирует адреса и определяет, предназначено ли ей данное сообщение. При этом в абонентской ЭВМ происходит обратный процесс - чтение и отсечение заголовков уровнями модели взаимодействия открытых систем. Каждый уровень реагирует только на свой заголовок. Заголовки верхних уровней нижними уровнями не воспринимаются и не изменяются - они "прозрачны " для нижних уровней. Так, перемещаясь по уровням модели OSI, информация, наконец, поступает к процессу, которому она была адресована.
Рис. 1.8. Обработка сообщений уровнями модели OSI
Каждый уровень модели взаимодействия открытых систем реагирует только на свой заголовок.
На рис. 1.8 показан процесс прохождения данных через уровни модели. Каждый уровень добавляет свой заголовок – З.
В чем же основное достоинство семиуровневой модели OSI?
В процессе развития и совершенствования любой системы возникает потребность изменять ее отдельные компоненты. Иногда это вызывает необходимость изменять и другие компоненты, что существенно усложняет и затрудняет процесс модернизации системы.
Здесь и проявляются преимущества семиуровневой модели. Если между уровнями определены однозначно интерфейсы, то изменение одного из уровней не влечет за собой необходимости внесения изменений в другие уровни. Таким образом, существует относительная независимость уровней друг от друга.
Функции, описываемые уровнями модели, должны быть реализованы либо в аппаратуре, либо в виде программ. Функции физического уровня всегда реализуются в аппаратуре. Это адаптеры, мультиплексоры передачи данных, сетевые платы и т.д. Функции остальных уровней реализуются в виде программных модулей – драйверов.
Архитектура открытых систем
| Наименование параметра | Значение |
| Тема статьи: | Архитектура открытых систем |
| Рубрика (тематическая категория) | Компьютеры |
Открытые системы.
Понятие подхода открытых систем.
Применение подхода открытых систем в настоящее время является основной тенденцией в области информационных технологий и средств вычислительной техники, поддерживает эти технологии. Идеально открытых систем реализуют в своих выработках большинством поставщиком средств вычислительной техники и разработчиков программного обеспечения.
Открытая система - ϶ᴛᴏ система, которая состоит из компонентов, взаимодействующих друг с другом, через стандартные интерфейсы. Данное определение было сформулировано французской ассоциацией пользователей Unix в 1992 году, так же это исчерпывающий и согласованный набор международных стандартов информационных технологий и профилей, функциональных стандартов, которые специфицируют интерфейсы, службы и поддерживающие форматы, чтобы обеспечить интероперабельность и мобильность приложений, данных и персонала. Данное определение сформулировано международным научным техническим обществом (IEEE). Данное определение подчеркивает аспект среды, которые предоставляют открытые системы для ее использования, ᴛ.ᴇ. это внешнее описание открытой системы.
Общие свойства открытых систем обычно формулируются следующим образом:
1) расширяемость (масштабируемость)
2) мобильность (переносимость)
3) интеропирабельность (способность к взаимодействию с другими системами)
4) дружественность к пользователю, в т.ч. легкая управляемость
Понятие система носит двоякий характер.
Размещено на реф.рф
С одной стороны, система - ϶ᴛᴏ совокупность взаимодействующих элементов аппаратных и программных. С другой стороны, система может выступать в качестве компонента другой более сложной системы, которая в свою очередь должна быть компонентом системы следующего уровня.
Архитектура открытой системы таким образом оказывается иерархическим описанием ее внешнего облика и каждого компонента с точки зрения:
1. пользователя (пользовательский интерфейс)
2. проектировщика системы (среды проектирования)
3. прикладного программиста (среды программирования)
4. системного программиста (архитектура ЭВМ)
5. разработчика аппаратуры (интерфейсы оборудования)
Преимущество идеологии открытой системы
Для пользователя открытые системы обеспечивают:
1) новые возможности сохранения сделанных вложений благодаря свойствам эволюции постепенного развития функций системы и замены отдельных компонентов без перестройки всей системы
2) освобождение от зависимости от одного поставщика аппаратных или программных средств, а так же возможность выбора продуктов из предложенных на рынке при условии соблюдения поставщиком соответствующих стандартов открытых систем
3) дружественность среды, в которой работает пользователь и мобильность персонала в процессе эволюции системы
4) возможность использования информационных ресурсов имеющихся в других системах
Проектировщик информационных систем получает:
1. возможность использования разных аппаратных платформ
2. возможность совместного использования разных прикладных программ, основанных в различных операционных системах
3. развитие средства инструментальных сред, поддерживающих проектирование
4. возможности использования готовых программных продуктов и информационных ресурсов
Разработчики общесистемных программных средств получают:
1. новые возможности разделения труда, благодаря повторному использованию программ
2. развитые инструментальные среды и системы программирования
3. возможности модульной организации программных комплексов, благодаря стандартизации программных интерфейсов
Архитектура открытых систем - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Архитектура открытых систем" 2017, 2018.
Это работа в сети с так называемыми толстыми клиентами т. При этом все вычисления происходят на серверах а клиентские компьютеры только отображают полученную из сети информацию и появляется возможность работы в сети со сверхтонкими клиентами например с небольшими мобильными устройствами. Пакет это единица информации передаваемая между устройствами сети как единое целое. Этот уровень определяет круг прикладных задач реализуемых в данной вычислительной сети обеспечивая доступ прикладных процессов к сетевым услугам.
Поделитесь работой в социальных сетях
Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск
Лекция 10. Виды программной архитектуры сетевых информационных комплексов. Архитектура открытых систем. Основы Интернета. Службы Интернета. Подключение к Интернету
Виды программной архитектуры сетевых информационных комплексов
Крупные информационные комплексы состоят из десятков и сотен отдельных программ, которые взаимодействуют в компьютерных сетях, работая в различных видах программной архитектуры:
- автономные приложения (работа на одном компьютере);
- приложения в файл-серверной архитектуре. В этом варианте установленные на ряде компьютеров копии одной и той же программы за данными обращаются к серверу, хранящему файлы, доступные одновременно всем пользователям. При этом на сервере инсталлирована специальная серверная версия операционной системы. Каждое изменение общедоступного файла выделяется в транзакцию элементарную операцию по обработке данных, позволяющую снять неоднозначность распределения содержимого в конкретный момент времени. Это работа в сети с так называемыми "толстыми" клиентами, т. е. с мощными компьютерами;
- приложения в клиент-серверной архитектуре. В ней сервер помимо простого обеспечения доступа к данным способен еще и выполнять программы, которые берут на себя определенный объем вычислений (или, в частности, передачу не всего объёма данных, а только их изменённой части), что позволяет повысить надежность системы и снять лишнюю нагрузку с клиентских компьютеров, которые в этом случае осуществляют лишь небольшой объем вычислений. Это работа с "тонкими" клиентами;
- приложения в многозвенной архитектуре. Недостаток предыдущих вариантов в том, что в случае выхода сервера из строя, работа системы останавливается. Поэтому иногда в систему добавляются сервер приложений (для вычислений), сервер баз данных (для обработки запросов пользователей), сервер с программой-монитором транзакций (для оптимизации обработки транзакций). Но т. к. в большинстве все эти серверы соединены последовательно (позвенно), то выход одного из звеньев если и не останавливает систему, то сильно снижает ее производительность;
- приложения в распределенной архитектуре. Для исключения недостатков предыдущих систем создаются специальные технологии, позволяющие создавать программу в виде набора компонентов, которые можно запускать на любом из серверов, связанных в сеть. Основное преимущество при этом в том, что при выходе из строя любого из серверов специальные программы-мониторы сразу перезапускают временно пропавший компонент на другом сервере.
Доступ к возможностям любого компонента осуществляется с произвольного клиентского места. При этом все вычисления происходят на серверах, а клиентские компьютеры только отображают полученную из сети информацию, и появляется возможность работы в сети со "сверхтонкими" клиентами, например, с небольшими мобильными устройствами. Частный случай компонентского подхода - доступ к серверным приложениям из браузеров через I n ternet .
Архитектура открытых систем
Для решения проблемы совместимости различных сетей и сетевых программных продуктов Международной организацией по стандартизации ISO (International Organization for Standardization) была разработана эталонная модель взаимодействия открытых систем OSI (Open System Interconnection).
OSI определяет процедуры передачи данных между системами, которые “открыты” друг другу благодаря совместному использованию ими одних стандартов, хотя сами системы могут быть созданы на различных технических средствах. В настоящее время OSI является наиболее популярной сетевой архитектурной моделью. Модель взаимодействия открытых систем OSI состоит из семи уровней .
Верхние уровни (с 7-го по 3-й) определяют, каким способом осуществляется доступ приложений к услугам связи. Чем выше уровень, тем более сложную задачу он решает.
Нижние уровни (1-й и 2-й) определяют физическую среду передачи данных и сопутствующие задачи, такие как передача битов данных через плату сетевого адаптера и кабель связи.
Перед передачей в сеть данные разбиваются на пакеты. Пакет это единица информации, передаваемая между устройствами сети как единое целое. На передающей стороне пакет проходит последовательно через все уровни системы сверху вниз . Затем он передается по сетевому кабелю на компьютер получателя и опять проходит через все уровни - в обратном порядке.
Самый высокий, 7-й уровень прикладной обеспечивает поддержку прикладных процессов пользователей. Этот уровень определяет круг прикладных задач , реализуемых в данной вычислительной сети, обеспечивая доступ прикладных процессов к сетевым услугам.
6-й уровень представительный определяет формат, используемый для обмена данными в сети. Данные, поступившие от прикладного уровня, переводятся в общепринятый промежуточный формат . На компьютере получателя происходит перевод из промежуточного формата в тот, который используется прикладным уровнем данного компьютера. Представительный уровень отвечает за преобразование протоколов, шифрование и трансляцию данных.
5-й уровень сеансовый обеспечивает взаимодействие компьютера с сетью. На этом уровне выполняется управление диалогом в сети, т. е. проверяются права пользователя на выход в эфир, регулируется, какая из сторон осуществляет передачу, когда, как долго и т. п.
4-й уровень транспортный преобразует документ в форму, в которой положено передавать данные в сети, обеспечивает нарезку пакетов и их доставку в той же последовательности и без ошибок.
3-й уровень сетевой отвечает за адресацию сообщений и перевод логических адресов в физические адреса. На этом уровне определяется маршрут движения данных в сети от компьютера отправителя к компьютеру получателя.
2-й уровень канальный - реализует процесс передачи данных по информационному каналу, т. е. логическому каналу, который устанавливается между компьютерами, соединенными физическим каналом. Канальный уровень обеспечивает модуляцию сигналов , полученных с сетевого уровня, обеспечивая их циркуляцию на физическом уровне. На этом уровне осуществляется управление потоком данных, обнаружение ошибок и реализация алгоритма восстановления данных при обнаружении сбоев или потерь данных. Эти функции выполняет сетевая карта или модем.
1-й уровень физический самый нижний в модели. На этом уровне осуществляется преобразование данных в электрические или оптические импульсы, т. е. импульсно-кодовая передача неструктурированного потока битов по физической среде (например, по сетевому кабелю). Средства физического уровня лежат за пределами компьютера это оборудование самой сети.
На компьютере получателя информации происходит процесс восстановления данных из последовательности импульсов в документ, т. е., с нижнего уровня на самый высокий (седьмой) уровень.
Таким образом, разные уровни протокола сервера и клиента взаимодействуют друг с другом не напрямую, а виртуально через физический уровень. Постепенно переходя с верхнего уровня на нижний, данные обрастают дополнительными данными, полнота которых анализируется протоколами соответствующих уровней, что и создает эффект виртуального взаимодействия уровней между собой.
Это очень важный момент с точки зрения компьютерной безопасности. Одновременно с данными, которые клиент поставляет серверу, передается масса служебной информации, например, текущий адрес клиента, версия его ОС, права доступа к данным и т. п. Иногда передается даже идентификационный код компьютера. Этот объем служебной информации позволяет работать многим клиентам по одному и тому же физическому каналу с несколькими серверами.
Но в этом есть и свой недостаток , который используют такие разновидности вирусов, как "троянские" программы. Внедряясь в компьютер, она не производит разрушительных действий на компьютере, и поэтому легко маскируется. Но во время сеансов связи она создает виртуальные соединения для передачи сведений о компьютере, на котором установлена.
Это очень важный момент с точки зрения снижения компьютерной безопасности, т. к. одновременно с данными, которые клиент поставляет серверу, им передается масса служебной информации, например, текущий адрес клиента, версия его ОС, права доступа к данным, в том числе иногда и идентификационный код компьютера.
Основы Интернета
Internet - это объединение сетей или всемирная (глобальная) компьютерная сеть, в которой происходит непрерывная циркуляция данных. Его можно сравнить с теле- или радиоэфиром, с той лишь разницей, что в Интернете данные могут храниться. Хранение обеспечивают узлы сети ( WEB -серверы ).
Начало создания Internet в 1964 году, а вторым рождением можно считать внедрение в 1983 г. протокола TCP/IP , лежащего в основе Internet и сейчас.
Во второй половине 80-х годов произошло деление всемирной сети на домены по принципу принадлежности, например, домен com коммерческий, развивался за счет собственных ресурсов. Затем появились национальные домены ( uk домен Великобритании, ru -домен России).
Протокол TCP/IP это два протокола или стек протоколов, лежащих в разных уровнях:
TCP (Transmission Control Protocol ) протокол транспортного уровня , он управляет передачей данных, образуя стандартные пакеты данных;
IP (Internet Protocol ) адресный протокол, он принадлежит сетевому уровню и определяет адрес , куда происходит передача.
Адрес каждого компьютера в Internet уникален. Он записывается 4-мя байтами, т. е. 256 4 , или более чем четырьмя миллиардами (от 0.0.0.0 до 255.255.255.255),
Например, 195.38.46.11.
Однако с развитием мобильных средств связи этого скоро будет недостаточно.
Решением вопросов о том, как оптимизировать путь доставки данных, что считать "ближе" или "дальше" занимаются маршрутизаторы специализированные компьютеры или программы, работающие на узловых серверах сети.
Пара программ Интернета, взаимодействующих между собой по стандартным правилам протоколам называется службой . Одна из программ этой пары называется сервером, а вторая клиентом. Таким образом, работа служб Интернета это взаимодействие серверного оборудования и ПО и клиентского оборудования и ПО. Протоколы служб Интернета (сервер - клиент) называются прикладными протоколами.
Для передачи файлов в Internet используются прикладными протоколы:
- HTTP (Hypertext Transfer Protocol протокол передачи гипертекста) протокол, регламентирующий процесс пересылки документов HTML по сети Inte r net , где HTML Hypertext Markup Language гипертекстовый язык разметки. Например: http :// www ....
- FTP (File Transfer Protocol ), специальный прикладной протокол, регламентирующий процесс пересылки непосредственно файлов, например, файлов программ, архивов и т. п. с одного компьютера на другой в сети Internet . Он более низкоуровневый, не требует загрузки HTML -документов. Соответственно, чтобы получить соединение, необходимо на компьютере иметь программу FTP-клиент и установить связь с сервером, предоставляющим услуги FTP (FTP-сервером).
При использовании протокола FTP адрес выглядит как:
ftp :/// address , где addre ss адрес папки или файла, например,
ftp :/// c :/Мои документы/Титульный лист. doc
Службы Интернета
- Служба передачи файлов ( FTP ), обеспечивающая прием и передачу файлов, составляет значительный процент от всего объема Интернет-услуг. Она имеет свои серверы в мировой сети, где хранятся архивы данных. Протокол FTP работает одновременно с двумя TCP -соединениями между сервером и клиентом: по одному идет передача данных, а второе соединение используется как управляющее.
- Служба имен доменов (DNS Domain Name System ) занимается переводом цифровых имен компьютеров в доменные имена (буквенные), например, имя сетевого компьютера может выглядеть и как 195.28.132.97, а в доменном выражении, как www . echo . msk . ru . Доменное имя запоминается легко, в него, как правило, вложено какое-то смысловое содержание. Для автоматической работы в сети Inte r net оно преобразуется в связанный с ним четырехбайтный цифровой IP -адрес.
- Служба WWW (World Wide Web) единое информационное пространство, состоящее из сотен миллионов взаимосвязанных электронных документов, хранящихся на Web-серверах. Это служба поиска и просмотра гипертекстовых документов, включающих в себя графику, звук и видео.
WWW самая популярная из служб Интернета. Её часто отождествляют с самим Интернетом, но это лишь одна из его многочисленных служб.
Отдельные документы называются Web-страницами.
Группы тематически объединенных Web-страниц называют Web-узлами или сайтами . Для поиска информации (сайтов) в сети Internet в нашей стране и за рубежом используется ряд информационно-поисковых систем. Из отечественных наиболее известны поисковые системы: Yandex, Google, Mail, Rambler, а из зарубежных: Google, Yahoo!, Bing, Alexa и др.
Поиск информации в сети Internet этими системами производится по запросам.
Простейшие запросы состоят из одного или нескольких слов на русском или английском языках, либо на другом языке, на котором записаны искомые документы.
Результатом поиска в сети Internet являются списки названий и адресов гипертекстов, отвечающих заданным запросам.
Указанные поисковые системы еженедельно просматривают все серверы в сети Internet и индексируют все найденные гипертексты, запоминая их адреса и встречающиеся в них ключевые слова и словосочетания. В результате по запросам может быть найдена любая информация, представленная в сети Internet.
Физический Web-сервер может содержать множество Web-узлов (сайтов) каждый из которых является каталогом Web-страниц на жестком диске сервера.
Web-страницы используют для отображения гипертекста и отличаются от обычных текстовых документов тем, что они оформлены без привязки к конкретному материальному носителю (например, к печатному листу, имеющему конкретную высоту и ширину). Оформление Web-страниц осуществляется непосредственно во время их воспроизведения на экране компьютера клиента в соответствии с настройками программы, выполняющей просмотр.
Гипертекст (HTML) совокупность страниц с текстами, картинками и ссылками на другие страницы. Ссылки могут относиться как к страницам текущего сайта, так и к страницам любого другого сайта, хранящегося в данном компьютере либо даже на другом сервере, зарегистрированном в сети Internet.
Программы для просмотра Web-страниц называются браузерами (Internet Explorer, Google Chrome, Opera, Mozilla Firefox, Safari, Yandex и т. п). Браузер обеспечивает отображение документа на экране, руководствуясь командами, которые автор вложил в его текст. Такие команды называются тегами. От обычного текста они отличаются тем, что заключены в угловые скобки. Большинство тегов используется парами: тег открывающий и тег закрывающий.Закрывающий тег начинается с прямого слэша (/).
Пример фразы гипертекста:
< CENTER > Этот текст должен выравниваться по центру экрана . Правила записи тегов содержатся в спецификации языка разметки гипертекста HTML .
Таким образом, Web -документ это текст, размеченный тегами HTML .
При отображении HTML -документа на экране теги не показываются, и виден только текст, составляющий документ. Однако оформление этого текста (выравнивание, цвет и размер шрифта и т. п.) выполняются в соответствии с внедренными тегами.
Наиболее важной функцией Web-страниц, реализуемой с помощью тегов, являются гипертекстовые ссылки. С любым фрагментом текста или рисунком можно связать с помощью гиперссылки любой другой Web -документ. Его вызов осуществляется однократным щелчком левой кнопкой на тексте или рисунке, имеющем гиперссылку.
Адрес любого файла в Интернете определяется унифицированным показателем ресурса URL (Uniform resource locator). Он состоит из 3-х частей:
- указание службы, обеспечивающей доступ к данному ресурсу (обычно это имя прикладного протокола, соответствующего данной службе). Например, для службы WWW прикладным является протокол HTTP. После имени протокола ставится двоеточие и два знака "прямой слеш" (//): http://www....;
- указание доменного имени компьютера (сервера), на котором хранится данный ресурс:
http://www.microsoft.com /rus...;
- указание полного пути доступа к файлу на данном компьютере (сервере),
http://www.microsoft.com/rus/Документы/Новые/Книга.7z,
где http://www.microsoft.com/rus (адрес русскоязычной части сайта (Web-узла Microsoft).
При наборе URL важно соблюдать регистр.
- Служба
IRC
(Internet
Relay
Chat
сетевой переключаемый разговор) предназначена для прямого общения нескольких человек в режиме реального времени. Иногда ее называют чат-конференциями или просто
чатом
. Особенность чата в том, что общение происходит только в пределах одного канала, в работе которого принимает участие ограниченный круг участников. Каждый пользователь может создать свой собственный канал и пригласить в него участников беседы или присоединиться к одному из открытых в данный момент каналов.
- Служба ICQ (поиск сетевого IP-адреса компьютера, подключенного к Интернету в данный момент). IP-адрес компьютера может быть как постоянным, так и временным.
Большинство пользователей используют динамический временный IP-адрес, действующий только на время сеанса. В различных сеансах динамический IP-адрес может быть заранее неизвестно каким.
После регистрации на сервере службы ICQ пользователь получает персональный идентификационный номер UIN (Universal Internet Number), который он сообщает партнерам по контактам. Зная UIN партнера, можно отправить ему сообщение через сервер службы, не зная его текущего IP-адреса. После установления контакта связь происходит в режиме, аналогичном сервису IRC.
- Служба электронной почты (E-mail), которая обеспечивается почтовыми серверами Интернета.
Почтовым сервером может быть как компьютер, так и программа. При этом узловой сервер Интернета может выполнять функции нескольких серверов (вариант распределённой архитектуры), обеспечивая работу различных служб.
Почтовые серверы получают сообщения от сообщения от клиентов и передают их по цепочке к почтовым серверам адресатов, где накапливаются. Передача данных с почтового сервера адресата происходит автоматически в момент установления соединения с адресатом. В Windows для этого может использоваться программа Microsoft Outlook.
Подключение к Интернету
Для подсоединения к Интернету необходимо:
- физически подключить PC к одному из узлов WEB с помощью модема или сетевой карты. В настоящее время сетевая карта стала настолько доступной, что её интегрируют в системную плату. Если карты нет, то придется воспользоваться внешним PCI адаптером. Сетевая карта должна соответствовать стандарту Realtek 10/100;
- получить IP-адрес на постоянной или временной основе;
- установить и настроить программное обеспечение по пути: "Пуск" "Панель управления" "Сеть и Интернет" "Подключение к сети" и далее следовать указаниям Мастера установки.
Поставщиками интернет-услуг являются сервис-провайдеры.
PAGE 7
Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.вшм> |
|||
| 13766. | 94.07 KB | ||
| Для ее достижения необходимо выполнить следующие задачи: изучить историю развития Сети и ее нынешнее состояние в целом; оценить соответствие Интернетресурсов понятию источник информационного обеспечения научных исследований; исследовать пути совершенствования поиска в Сети со стороны исследователей и выделить основное направление возможного преображения Всемирной паутины разрабатываемое учеными. Практическая значимость работы заключается в освещении путей более качественного поиска в Сети и основного направления ее развития.... | |||
| 20402. | Различные виды систем: основы существования | 57.08 KB | |
| Организации представляют собой группу наиболее старых общественных образований на Земле. Организационная система - это определённая совокупность внутренне взаимосвязанных частей организации формирующая некую целостность. Хотя организации распадаются на отдельные части или составные элементы они сами являются подсистемами в рамках более крупной системы. | |||
| 4166. | Эталонная модель взаимодействия открытых систем | 77.5 KB | |
| Эталонная модель OSI стала основной архитектурной моделью для систем передачи сообщений. При рассмотрении конкретных прикладных телекоммуникационных систем производится сравнение их архитектуры с моделью OSI/ISO. Эта модель является наилучшим средством для изучения современной технологии связи. | |||
| 8262. | Понятие об информационных системах и автоматизации информационных процессов. Возможности настольных издательских систем: создание, организация и основные способы преобразования (вёрстки) текста | 36.19 KB | |
| Системы значительно отличаются между собой как по составу так и по главным целям. Система Элементы системы Главная цель системы Фирма Люди оборудование материалы здания и др. Информационные системы обеспечивают сбор хранение обработку поиск выдачу информации необходимой в процессе принятия решений задач из любой области. В основе любой информационной системы лежит структурированный набор данных структура данных. | |||
| 15973. | Техническое обслуживание и ремонт компьютерных систем и комплексов | 569.38 KB | |
| Вначале практики проходил инструктаж по технике безопасности. После прохождения инструктажа, проходило ознакомление с деятельностью данного предприятия и изучение его работы, а также закрепление и углубление полученных знаний в ходе учебных занятий. | |||
| 8033. | ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ КОРПОРАТИВНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ | 111.06 KB | |
| Источники информации в информационной системе. Весь процесс производства с точки зрения информатики представляет собой непрерывный процесс порождения обработки изменения хранения и распространения информации. Современное предприятие можно рассматривать как эффективный информационный центр источниками информации которого являются внешняя и внутренняя деловая среда. | |||
| 20231. | Рассмотрение сущности автоматизированных информационных систем | 205.41 KB | |
| Информационная система - это система, обеспечивающая уполномоченный персонал данными или информацией, имеющими отношение к организации. Информационная система управления, в общем случае, состоит из четырех подсистем: системы обработки транзакций, системы управленческих отчетов, офисной информационной системы и системы поддержки принятия решений, включая информационную систему руководителя, экспертную систему и искусственный интеллект. | |||
| 17304. | Использование информационных технологий и систем при проведении выборов в РФ | 271.03 KB | |
| Выборы являются формой реализации и защиты гражданами собственных экономических и социальных интересов. Поэтому угрозы чрезвычайных ситуаций в избирательном процессе являются угрозами политической и социальной стабильности общества, а следовательно – угрозами национальной безопасности России. | |||
| 7414. | ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ В УПРАВЛЕНИИ МЕЖДУНАРОДНЫМ БИЗНЕСОМ | 1.03 MB | |
| Изучить методические принципы организации современных информационных систем в международном бизнесе. Представить принципы формирования структуры и функциональных возможностей информационной системы управления бизнесом. Показать возможности развития интегрированной информационной системы управления международной компанией... | |||
| 20540. | Проектирование информационных систем “Ломбард” в Microsoft Access | 540.68 KB | |
| В пакете программ MSOffice есть очень удобная и, в то же время, функциональная программа – MSAccess. Она позволяет создавать базу данных в виде взаимосвязанных таблиц, извлекать информацию из этих таблиц в виде запросов и отчетов. Кроме того, программа позволяет создавать пользовательский интерфейс для ввода и изменения информации в таблицах – для этого есть формы. | |||
6.2. АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ
ЭТАЛОННЫЕ МОДЕЛИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СИСТЕМ
Модель взаимодействия открытых систем
Для определения задач, поставленных перед сложным объектом, а также для выделения главных характеристик и параметров, которыми он должен обладать, создаются общие модели таких объектов. Общая модель вычислительной сети определяет характеристики сети в целом и характеристики и функции входящих в нее основных компонентов.
Архитектура вычислительной сети - описание ее общей модели.
Многообразие производителей вычислительных сетей и сетевых программных продуктов поставило проблему объединения сетей различных архитектур. Для ее решения МОС разработала модель архитектуры открытых систем.
Открытая система - система, взаимодействующая с другими системами в соответствии с принятыми стандартами.
Предложенная модель архитектуры открытых систем служит базой для производителей при разработке совместимого сетевого оборудования. Эта модель не является неким физическим телом, отдельные элементы которого можно осязать. Модель представляет собой самые общие рекомендации для построения стандартов совместимых сетевых программных продуктов. Эти рекомендации должны быть реализованы как в аппаратуре, так и в программных средствах вычислительных сетей.
В настоящее время модель взаимодействия открытых систем (ВОС) является наиболее популярной сетевой архитектурной моделью. Модель рассматривает общие функции, а не специальные решения, поэтому не все реальные сети абсолютно точно ей следуют. Модель взаимодействия открытых систем состоит из семи уровней (рис. 6.15).
7-й уровень - прикладной - обеспечивает поддержку прикладных процессов конечных пользователей. Этот уровень определяет круг прикладных задач, реализуемых в данной вычислительной сети. Он также содержит все необходимые элементы сервиса для прикладных программ пользователя. На прикладной уровень могут быть вынесены некоторые задачи сетевой операционной системы.
6-й уровень -представительный - определяет синтаксис данных в модели, т.е. представление данных. Он гарантирует представление данных в кодах и форматах, принятых в данной системе. В некоторых системах этот уровень может быть объединен с прикладным.
5-й уровень -сеансовый - реализует установление и поддержку сеанса связи между двумя абонентами через коммуникационную сеть. Он позволяет производить обмен данными в режиме, определенном прикладной программой, или предоставляет возможность выбора режима обмена. Сеансовый уровень поддерживает и завершает сеанс связи.
Три верхних уровня объединяются под общим названием - процесс или прикладной процесс. Эти уровни определяют функциональные особенности вычислительной сети как прикладной системы.
4-й уровень -транспортный -обеспечивает интерфейс между процессами и сетью. Он устанавливает логические каналы между процессами и обеспечивает передачу по этим каналам информационных пакетов, которыми обмениваются процессы. Логические каналы, устанавливаемые транспортным уровнем, называются транспортными каналами.
Пакет - группа байтов, передаваемых абонентами сети друг другу.
Рис. 6.15. Эталонная модель архитектуры открытых систем
3-й уровень - сетевой - определяет интерфейс оконечного оборудования данных пользователя с сетью коммутации пакетов. Он также отвечает за маршрутизацию пакетов в коммуникационной сети и за связь между сетями - реализует межсетевое взаимодействие.
Рис. 6.16. Обработка сообщений уровнями модели ВОС
Примечание. В технике коммуникаций используется термин оконечное оборудование данных. Он определяет любую аппаратуру, подключенную к каналу связи, в системе обработки данных (компьютер, терминал, специальная аппаратура).
2-й уровень - канальный - уровень звена данных - реализует процесс передачи информации по информационному каналу. Информационный канал - логический канал, он устанавливается между двумя ЭВМ, соединенными физическим каналом. Канальный уровень обеспечивает управление потоком данных в виде кадров, в которые упаковываются информационные пакеты, обнаруживает ошибки передачи и реализует алгоритм восстановления информации в случае обнаружения сбоев или потерь данных.
1-й уровень - физический - выполняет все необходимые процедуры в канале связи. Его основная задача - управление аппаратурой передачи данных и подключенным к ней каналом связи.
При передаче информации от прикладного процесса в сеть происходит ее обработка уровнями модели взаимодействия открытых систем (рис. 6.16). Смысл этой обработки заключается в том, что каждый уровень добавляет к информации процесса свой заголовок - служебную информацию, которая необходима для адресации сообщений и для некоторых контрольных функций. Канальный уровень кроме заголовка добавляет еще и концевик - контрольную последовательность, которая используется для проверки правильности приема сообщения из коммуникационной сети.
Физический уровень заголовка не добавляет. Сообщение, обрамленное заголовками и концевиком, уходит в коммуникационную сеть и поступает на абонентские ЭВМ вычислительной сети. Каждая абонентская ЭВМ, принявшая сообщение, дешифрирует адреса и определяет, предназначено ли ей данное сообщение.
При этом в абонентской ЭВМ происходит обратный процесс - чтение и отсечение заголовков уровнями модели взаимодействия открытых систем. Каждый уровень реагирует только на свой заголовок. Заголовки верхних уровней нижними уровнями не воспринимаются и не изменяются - они "прозрачны " для нижних уровней. Так, перемещаясь по уровням модели ВОС, информация, наконец, поступает к процессу, которому она была адресована.
Внимание! Каждый уровень модели взаимодействия открытых систем реагирует только на свой заголовок.
Примечание.
На рис. 6.16 показан процесс прохождения данных через уровни
модели. Каждый уровень добавляет свой заголовок - 3.
В чем же основное достоинство семиуровневой модели ВОС? В процессе развития и совершенствования любой системы возникает потребность изменять ее отдельные компоненты. Иногда это вызывает необходимость изменять и другие компоненты, что существенно усложняет и затрудняет процесс модернизации системы.
Здесь и проявляются преимущества семиуровневой модели. Если между уровнями определены однозначно интерфейсы, то изменение одного из уровней не влечет за собой необходимости внесения изменений в другие уровни. Таким образом, существует относительная независимость уровней друг от друга.
Необходимо сделать и еще одно замечание относительно реализации уровней модели ВОС в реальных вычислительных сетях. Функции, описываемые уровнями модели, должны быть реализованы либо в аппаратуре, либо в виде программ.
Функции физического уровня всегда реализуются в аппаратуре. Это адаптеры, мультиплексоры передачи данных, сетевые платы и т.д.
Функции остальных уровней реализуются в виде программных модулей - драйверов.
Модель взаимодействия для ЛВС
Для того чтобы учесть требования физической передающей среды, используемой в ЛВС, была произведена некоторая модернизация семиуровневой модели взаимодействия открытых систем для локальных вычислительных сетей. Необходимость такой модернизации была вызвана тем, что для организации взаимодействия абонентских ЭВМ в ЛВС используются специальные методы доступа к физической передающей среде. Верхние уровни модели ВОС не претерпели никаких изменений, а канальный уровень был разбит на два подуровня (рис. 6.17). Подуровень LLC (Logical Link Control ) обеспечивает управление логическим звеном, т.е. выполняет функции собственно канального уровня. Подуровень MAC (Media Access Control ) обеспечивает управление доступом к среде. Основные методы управления доступом к физической передающей среде будут рассмотрены в подразд. 6.3.
ПРОТОКОЛЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ
Понятие протокола
Как было показано ранее, при обмене информацией в сети каждый уровень модели ВОС реагирует на свой заголовок. Иными словами, происходит взаимодействие между одноименными уровнями модели в различных абонентских ЭВМ. Такое взаимодействие должно выполняться по определенным правилам.
|
|
Рис. 6.17. Эталонная модель для локальных компьютерных сетей
Протокол - набор правил, определяющий взаимодействие двух одноименных уровней модели взаимодействия открытых систем в различных абонентских ЭВМ.
Протокол - это не программа. Правила и последовательность выполнения действий при обмене информацией, определенные протоколом, должны быть реализованы в программе. Обычно функции протоколов различных уровней реализуются в драйверах для различных вычислительных сетей.
В соответствии с семиуровневой структурой модели можно говорить о необходимости существования протоколов для каждого уровня.
Концепция открытых систем предусматривает разработку стандартов для протоколов различных уровней. Легче всего поддаются стандартизации протоколы трех нижних уровней модели архитектуры открытых систем, так как они определяют действия и процедуры, свойственные для вычислительных сетей любого класса.
Труднее всего стандартизовать протоколы верхних уровней, особенно прикладного, из-за множественности прикладных задач и в ряде случаев их уникальности. Если по типам структур, методам доступа к физической передающей среде, используемым сетевым технологиям и некоторым другим особенностям можно насчитать примерно десяток различных моделей вычислительных сетей, то по их функциональному назначению пределов не существует.
Основные типы протоколов
Проще всего представить особенности сетевых протоколов на примере протоколов канального уровня, которые делятся на две основные группы: байт-ориентированные и бит-ориентированные.
Байт-ориентированный протокол обеспечивает передачу сообщения по информационному каналу в виде последовательности байтов. Кроме информационных байтов
в канал передаются также управляющие и служебные байты. Такой тип протокола удобен для ЭВМ, так как она ориентирована на обработку данных, представленных в виде двоичных байтов. Для коммуникационной среды байт-ориентированный протокол менее удобен, так как разделение информационного потока в канале на байты требует использования дополнительных сигналов, что в конечном счете снижает пропускную способность канала связи.
Наиболее известным и распространенным байт-ориентированным протоколом является протокол двоичной синхронной связи BSC (Binary Synchronous Communication ), разработанный фирмой IBM . Протокол обеспечивает передачу двух типов кадров: управляющих и информационных. В управляющих кадрах передаются управляющие и служебные символы, в информационных - сообщения (отдельные пакеты, последовательность пакетов). Работа протокола BSC осуществляется в три фазы: установление соединения, поддержание сеанса передачи сообщений, разрыв соединения. Протокол требует на каждый переданный кадр посылки квитанции о результате его приема. Кадры, переданные с ошибкой, передаются повторно. Протокол определяет максимальное число повторных передач.
Примечание. Квитанция представляет собой управляющий кадр, в котором содержится подтверждение приема сообщения (положительная квитанция) или отказ от приема из-за ошибки (отрицательная квитанция).
Передача последующего кадра возможна только тогда, когда получена положительная квитанция на прием предыдущего. Это существенно ограничивает быстродействие протокола и предъявляет высокие требования к качеству канала связи.
Бит-ориентированный протокол предусматривает передачу информации в виде потока битов, не разделяемых на байты. Поэтому для разделения кадров используются специальные последовательности - флаги. В начале кадра ставится флаг открывающий, а в конце - флаг закрывающий.
Бит-ориентированный протокол удобен относительно коммуникационной среды, так как канал связи как раз и ориентирован на передачу последовательности битов. Для ЭВМ он не очень удобен, потому что из поступающей последовательности битов приходится выделять байты для последующей обработки сообщения. Впрочем, учитывая быстродействие ЭВМ, можно считать, что эта операция не окажет существенного влияния на ее производительность. Потенциально бит-ориентированные протоколы являются более скоростными по сравнению с байт-ориентированными, что обусловливает их широкое распространение в современных вычислительных сетях.
Типичным представителем группы бит-ориентированных протоколов являются протокол HDLC (High - level Data Link Control - высший уровень управления каналом связи) и его подмножества. Протокол HDLC управляет информационным каналом с помощью специальных управляющих кадров, в которых передаются команды. Информационные кадры нумеруются. Кроме того, протокол HDLC позволяет без получения положительной квитанции передавать в канал до трех - пяти кадров. Положительная квитанция, полученная, например, на третий кадр, показывает, что два предыдущих приняты без ошибок и необходимо повторить передачу только четвертого и пятого кадров. Такой алгоритм работы и обеспечивает высокое быстродействие протокола.
Из протоколов верхнего уровня модели ВОС следует отметить протокол Х.400 (электронная почта) и FTAM (File Transfer , Access and Management - передача файлов, доступ к файлам и управление файлами).
Стандарты протоколов вычислительных сетей
Для протоколов физического уровня стандарты определены рекомендациями МККТТ. Цифровая передача предусматривает использование протоколов Х.21 и Х.21- бис.
Канальный уровень определяют протокол HDLC и его подмножества, а также протокол Х.25/3.
Широкое распространение локальных вычислительных сетей потребовало разработки стандартов для этой области. В настоящее время для ЛВС используются стандарты, разработанные Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике - ИИЭР ( IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers ).
Комитеты IEEE 802 разработали ряд стандартов, часть из которых принята МОС ( ISO ) и другими организациями. Для ЛВС разработаны следующие стандарты:
802.1 - верхние уровни и административное управление;
802.2 - управление логическим звеном данных ( LLC );
802.3 - случайный метод доступа к среде ( CSMA / CD - Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - множественный доступ с контролем передачи и обнаружением столкновений);
802.4 - маркерная шина;
802.5 - маркерное кольцо;
802.6 - городские сети.
Взаимодействие двух узлов из различных сетей схематически показано на рис. 6.18. Обмен информацией между одноименными уровнями определяется протоколами, речь о которых шла выше.
Примечание. Узлы соединены с помощью канала связи. Это та среда, по кото рой распространяются сообщения от одного узла сети до другого. Пакеты и кадры, о которых шел разговор, в виде последовательности электрических сиг налов приходят из одного узла в другой. Взаимодействие одноименных уров ней модели показано пунктирными стрелками.
6.3. ЛОКАЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ
ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ ЛВС
Функциональные группы устройств в сети
Основное назначение любой компьютерной сети - предоставление информационных и вычислительных ресурсов подключенным к ней пользователям.
С этой точки зрения локальную вычислительную сеть можно рассматривать как совокупность серверов и рабочих станций.
Сервер - компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей определенными услугами.
Серверы могут осуществлять хранение данных, управление базами данных, удаленную обработку заданий, печать заданий и ряд других функций, потребность в которых может возникнуть у пользователей сети. Сервер - источник ресурсов сети.
Рабочая станция - персональный компьютер, подключенный к сети, через который пользователь получает доступ к ее ресурсам.
Рабочая станция сети функционирует как в сетевом, так и в локальном режиме. Она оснащена собственной операционной системой, обеспечивает пользователя всеми необходимыми инструментами для решения прикладных задач.
Особое внимание следует уделить одному из типов серверов - файловому серверу ( File Server ). В распространенной терминологии для него принято сокращенное название - файл-сервер.
Файл-сервер хранит данные пользователей сети и обеспечивает им доступ к этим данным. Это компьютер с большой емкостью оперативной памяти, жесткими дисками большой емкости и дополнительными накопителями на магнитной ленте (стриммерами).
Он работает под управлением специальной операционной системы, которая обеспечивает одновременный доступ пользователей сети к расположенным на нем данным.
Файл-сервер выполняет следующие функции: хранение данных, архивирование данных, синхронизацию изменений данных различными пользователями, передачу данных.
Для многих задач использование одного файл-сервера оказывается недостаточным. Тогда в сеть могут включаться несколько серверов. Возможно также применение в качестве файл-серверов мини-ЭВМ.
Управление взаимодействием устройств в сети
Информационные системы, построенные на базе компьютерных сетей, обеспечивают решение следующих задач: хранение данных, обработка данных, организация доступа пользователей к данным, передача данных и результатов обработки данных пользователям.
В системах централизованной обработки эти функции выполняла центральная ЭВМ ( Mainframe , Host ).
Компьютерные сети реализуют распределенную обработку данных. Обработка данных в этом случае распределена между двумя объектами: клиентом и сервером.
Клиент - задача, рабочая станция или пользователь компьютерной сети.
В процессе обработки данных клиент может сформировать запрос на сервер для выполнения сложных процедур, чтение файла, поиск информации в базе данных и т. д.
Сервер, определенный ранее, выполняет запрос, поступивший от клиента. Результаты выполнения запроса передаются клиенту. Сервер обеспечивает хранение данных общего пользования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту.
Клиент обрабатывает полученные данные и представляет результаты обработки в виде, удобном для пользователя. В принципе обработка данных может быть выполнена и на сервере. Для подобных систем приняты термины - системы клиент-сервер или архитектура клиент-сервер.
Архитектура клиент-сервер может использоваться как в одноранговых локальных вычислительных сетях, так и в сети с выделенным сервером.
Одноранговая сеть. В такой сети нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и нет единого устройства для хранения данных. Сетевая операционная система распределена по всем рабочим станциям. Каждая станция сети может выполнять функции как клиента, так и сервера. Она может обслуживать запросы от других рабочих станций и направлять свои запросы на обслуживание в сеть.
Пользователю сети доступны все устройства, подключенные к другим станциям (диски, принтеры).
Достоинства одноранговых сетей: низкая стоимость и высокая надежность.
Недостатки одноранговых сетей:
зависимость эффективности работы сети от количества станций;
сложность управления сетью;
сложность обеспечения защиты информации;
трудности обновления и изменения программного обеспечения станций. Наибольшей популярностью пользуются одноранговые сети на базе сетевых операционных систем LANtastic , NetWare Lite .
Сеть с выделенным сервером. В сети с выделенным сервером один из компьютеров выполняет функции хранения данных, предназначенных для использования всеми рабочими станциями, управления взаимодействием между рабочими станциями и ряд сервисных функций.
Такой компьютер обычно называют сервером сети. На нем устанавливается сетевая операционная система, к нему подключаются все разделяемые внешние устройства - жесткие диски, принтеры и модемы.
Взаимодействие между рабочими станциями в сети, как правило, осуществляется через сервер. Логическая организация такой сети может быть представлена топологией звезда. Роль центрального устройства выполняет сервер. В сетях с централизованным управлением существует возможность обмена информацией между рабочими станциями, минуя файл-сервер. Для этого можно использовать программу NetLink . После запуска программы на двух рабочих станциях можно передавать файлы с диска одной станции на диск другой (аналогично операции копирования файлов из одного каталога в другой с помощью программы Norton Commander ).
Достоинства сети с выделенным сервером:
надежная система защиты информации;
высокое быстродействие;
отсутствие ограничений на число рабочих станций;
простота управления по сравнению с одноранговыми сетями.
Недостатки сети:
высокая стоимость из-за выделения одного компьютера под сервер;
зависимость быстродействия и надежности сети от сервера;
меньшая гибкость по сравнению с одноранговой сетью.
Сети с выделенным сервером являются наиболее распространенными у пользователей компьютерных сетей. Сетевые операционные системы для таких сетей - LANServer (IBM ), Windows NT Server версий 3.51 и 4.0 и NetWare (Novell ).
ТИПОВЫЕ ТОПОЛОГИИ И МЕТОДЫ ДОСТУПА ЛВС
Физическая передающая среда ЛВС
Физическая среда обеспечивает перенос информации между абонентами вычислительной сети. Как уже упоминалось, физическая передающая среда ЛВС представлена тремя типами кабелей: витая пара проводов, коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель.
Витая пара состоит из двух изолированных проводов, свитых между собой (рис. 6.19). Скручивание проводов уменьшает влияние внешних электромагнитных полей на передаваемые сигналы. Самый простой вариант витой пары - телефонный кабель. Витые пары имеют различные характеристики, определяемые размерами, изоляцией и шагом скручивания. Дешевизна этого вида передающей среды делает ее достаточно популярной для ЛВС.
Рис. 6.19. Витая пара проводов
Основной недостаток витой пары - плохая помехозащищенность и низкая скорость передачи информации - 0,25 - 1 Мбит/с. Технологические усовершенствования позволяют повысить скорость передачи и помехозащищенность (экранированная витая пара), но при этом возрастает стоимость этого типа передающей среды.
Коаксиальный кабель (рис. 6.20) по сравнению с витой парой обладает более высокой механической прочностью, помехозащищенностью и обеспечивает скорость передачи информации до 10-50 Мбит/с. Для промышленного использования выпускаются два типа коаксиальных кабелей: толстый и тонкий. Толстый кабель более прочен и передает сигналы нужной амплитуды на большее расстояние, чем тонкий. В то же время/гонкий кабель значительно дешевле. Коаксиальный кабель так же, как и витая пара, является одним из популярных типов передающей среды для ЛВС.
Рис. 6.20. Коаксиальный кабель
|
|
Рис. 6.21. Оптоволоконный кабель
Оптоволоконный кабель -идеальная передающая среда (рис. 6.21). Он не подвержен действию электромагнитных полей и сам практически не имеет излучения. Последнее свойство позволяет использовать его в сетях, требующих повышенной секретности информации.
Скорость передачи информации по оптоволоконному кабелю более 50 Мбит/с. По сравнению с предыдущими типами передающей среды он более дорог, менее технологичен в эксплуатации.
ЛВС, выпускаемые различными фирмами, либо рассчитаны на один из типов передающей среды, либо могут быть реализованы в различных вариантах, на базе различных передающих сред.
Основные топологии ЛВС
Вычислительные машины, входящие в состав ЛВС, могут быть расположены самым случайным образом на территории, где создается вычислительная сеть. Следует заметить, что для способа обращения к передающей среде и методов управления сетью небезразлично, как расположены абонентские ЭВМ. Поэтому имеет смысл говорить о топологии ЛВС.
Топология ЛВС - это усредненная геометрическая схема соединений узлов сети.
Топологии вычислительных сетей могут быть самыми различными, но для локальных вычислительных сетей типичными являются всего три: кольцевая, шинная, звездообразная.
Иногда для упрощения используют термины - кольцо, шина и звезда. Не следует думать, что рассматриваемые типы топологий представляют собой идеальное кольцо, идеальную прямую или звезду.
Любую компьютерную сеть можно рассматривать как совокупность узлов.
Узел - любое устройство, непосредственно подключенное к передающей среде сети.
Топология усредняет схему соединений узлов сети. Так, и эллипс, и замкнутая кривая, и замкнутая ломаная линия относятся к кольцевой топологии, а незамкнутая ломаная линия - к шинной.
Кольцевая топология предусматривает соединение узлов сети замкнутой кривой - кабелем передающей среды (рис. 6.22). Выход одного узла сети соединяется со входом другого. Информация по кольцу передается от узла к узлу. Каждый промежуточный узел между передатчиком и приемником ретранслирует посланное сообщение. Принимающий узел распознает и получает только адресованные ему сообщения.
|
|
Рис. 6.22. Сеть кольцевой топологии
Кольцевая топология является идеальной для сетей, занимающих сравнительно небольшое пространство. В ней отсутствует центральный узел, что повышает надежность сети. Ретрансляция информации позволяет использовать в качестве передающей среды любые типы кабелей.
Последовательная дисциплина обслуживания узлов такой сети снижает ее быстродействие, а выход из строя одного из узлов нарушает целостность кольца и требует принятия специальных мер для сохранения тракта передачи информации.
Шинная топология - одна из наиболее простых (рис. 6.23). Она связана с использованием в качестве передающей среды коаксиального кабеля. Данные от передающего узла сети распространяются по шине в обе стороны. Промежуточные узлы не транслируют поступающих сообщений. Информация поступает на все узлы, но принимает сообщение только тот, которому оно адресовано. Дисциплина обслуживания параллельная.
Рис. 6.23. Сеть шинной топологии
Это обеспечивает высокое быстродействие ЛВС с шинной топологией. Сеть легко наращивать и конфигурировать, а также адаптировать к различным системам. Сеть шинной топологии устойчива к возможным неисправностям отдельных узлов.
Сети шинной топологии наиболее распространены в настоящее время. Следует отметить, что они имеют малую протяженность и не позволяют использовать различные типы кабеля в пределах одной сети.
Звездообразная топология (рис. 6.24) базируется на концепции центрального узла, к которому подключаются периферийные узлы. Каждый периферийный узел имеет свою отдельную линию связи с центральным узлом. Вся информация передается через центральный узел, который ретранслирует, переключает и маршрутизирует информационные потоки в сети
|
|
Рис. 6.24. Сеть звездообразной топологии
Звездообразная топология значительно упрощает взаимодействие узлов ЛВС друг с другом, позволяет использовать более простые сетевые адаптеры. В то же время работоспособность ЛВС со звездообразной топологией целиком зависит от центрального узла.
В реальных вычислительных сетях могут использоваться более сложные топологии, представляющие в некоторых случаях сочетания рассмотренных.
Выбор той или иной топологии определяется областью применения ЛВС, географическим расположением ее узлов и размерностью сети в целом,.
Методы доступа к передающей среде
Передающая среда является общим ресурсом для всех узлов сети. Чтобы получить возможность доступа к этому ресурсу из узла сети, необходимы специальные механизмы - методы доступа.
Метод доступа к передающей среде - метод, обеспечивающий выполнение совокупности правил, по которым узлы сети получают доступ к ресурсу.
Существуют два основных класса методов доступа: детерминированные, недетерминированные.
При детерминированных методах доступа передающая среда распределяется между узлами с помощью специального механизма управления, гарантирующего передачу данных узла в течение некоторого, достаточно малого интервала времени.
Наиболее распространенными детерминированными методами доступа являются метод опроса и метод передачи права. Метод опроса рассматривался ранее. Он используется преимущественно в сетях звездообразной топологии.
Метод передачи права применяется в сетях с кольцевой топологией. Он основан на передаче по сети специального сообщения - маркера.
Маркер - служебное сообщение определенного формата, в которое або-ненты сети могут помещать свои информационные пакеты.
Маркер циркулирует по кольцу, и любой узел, имеющий данные для передачи, помещает их в свободный маркер, устанавливает признак занятости маркера и передает его по кольцу. Узел, которому было адресовано сообщение, принимает его, устанавливает признак подтверждения приема информации и отправляет маркер в кольцо.
Передающий узел, получив подтверждение, освобождает маркер и отправляет его в сеть. Существуют методы доступа, использующие несколько маркеров.
Недетерминированные - случайные методы доступа предусматривают конкуренцию всех узлов сети за право передачи. Возможны одновременные попытки передачи со стороны нескольких узлов, в результате чего возникают коллизии.
Наиболее распространенным недетерминированным методом доступа является множественный метод доступа с контролем несущей частоты и обнаружением коллизий ( CSMA / CD ). В сущности, это описанный ранее режим соперничества. Контроль несущей частоты заключается в том, что узел, желающий передать сообщение, "прослушивает" передающую среду, ожидая ее освобождения. Если среда свободна, узел начинает передачу.
Следует отметить, что топология сети, метод доступа к передающей среде и метод передачи тесным образом связаны друг с другом. Определяющим компонентом является топология сети.
Назначение ЛВС
Локальные вычислительные сети за последнее пятилетие получили широкое распространение в самых различных областях науки, техники и производства.
Особенно широко ЛВС применяются при разработке коллективных проектов, например сложных программных комплексов. На базе ЛВС можно создавать системы автоматизированного проектирования. Это позволяет реализовывать новые технологии проектирования изделий машиностроения, радиоэлектроники и вычислительной техники. В условиях развития рыночной экономики появляется возможность создавать конкурентоспособную продукцию, быстро модернизировать ее, обеспечивая реализацию экономической стратегии предприятия.
ЛВС позволяют также реализовывать новые информационные технологии в системах организационно-экономического управления.
В учебных лабораториях университетов ЛВС позволяют повысить качество обучения и внедрять современные интеллектуальные технологии обучения.
ОБЪЕДИНЕНИЕ ЛВС
Причины объединения ЛВС
Созданная на определенном этапе развития системы ЛВС с течением времени перестает удовлетворять потребности всех пользователей, и тогда встает проблема расширения ее функциональных возможностей. Может возникнуть необходимость объединения внутри фирмы различных ЛВС, появившихся в различных ее отделах и филиалах в разное время, хотя бы для организации обмена данными с другими системами. Проблема расширения конфигурации сети может быть решена как в пределах ограниченного пространства, так и с выходом во внешнюю среду.
Стремление получить выход на определенные информационные ресурсы может потребовать подключения ЛВС к сетям более высокого уровня.
В самом простом варианте объединение ЛВС необходимо для расширения сети в целом, но технические возможности существующей сети исчерпаны, новых абонентов подключить к ней нельзя. Можно только создать еще одну ЛВС и объединить ее с уже существующей, воспользовавшись одним из ниже перечисленных способов.
Способы объединения ЛВС
Мост. Самый простой вариант объединения ЛВС - объединение одинаковых сетей в пределах ограниченного пространства. Физическая передающая среда накладывает ограничения на длину сетевого кабеля. В пределах допустимой длины строится отрезок сети - сетевой сегмент. Для объединения сетевых сегментов используются мосты.
Мост - устройство, соединяющее две сети, использующие одинаковые методы передачи данных.
Сети, которые объединяет мост, должны иметь одинаковые сетевые уровни модели взаимодействия открытых систем, нижние уровни могут иметь некоторые отличия.
Для сети персональных компьютеров мост - отдельная ЭВМ со специальным программным обеспечением и дополнительной аппаратурой. Мост может соединять сети разных топологий, но работающие под управлением однотипных сетевых операционных систем.
Мосты могут быть локальными и удаленными.
Локальные мосты соединяют сети, расположенные на ограниченной территории в пределах уже существующей системы.
Удаленные мосты соединяют сети, разнесенные территориально, с использованием внешних каналов связи и модемов.
Локальные мосты, в свою очередь, разделяются на внутренние и внешние.
Внутренние мосты обычно располагаются на одной из ЭВМ данной сети и совмещают функцию моста с функцией абонентской ЭВМ. Расширение функций осуществляется путем установки дополнительной сетевой платы.
Внешние мосты предусматривают использование для выполнения своих функций отдельной ЭВМ со специальным программным обеспечением.
Маршрутизатор (роутер). Сеть сложной конфигурации, представляющая собой соединение нескольких сетей, нуждается в специальном устройстве. Задача этого устройства - отправить сообщение адресату в нужную сеть. Называется такое устройство маршр тизатором.
Маршрутизатор, или роутер, - устройство, соединяющее сети разного типа, но использующее одну операционную систему.
Маршрутизатор выполняет свои функции на сетевом уровне, поэтому он зависит от протоколов обмена данными, но не зависит от типа сети. С помощью двух адресов - адреса сети и адреса узла маршрутизатор однозначно выбирает определенную станцию сети.
Пример 6.7. Необходимо установить связь с абонентом телефонной сети, находящимся в другом городе. Сначала набирается адрес телефонной сети этого города - код города. Затем - адрес узла этой сети - телефонный номер абонента. Функции маршрутизатора выполняет аппаратура АТС.
Маршрутизатор также может выбрать наилучший путь для передачи сообщения абоненту сети, фильтрует информацию, проходящую через него, направляя в одну из сетей только ту информацию, которая ей адресована.
Кроме того, маршрутизатор обеспечивает балансировку нагрузки в сети, перенаправляя потоки сообщений по свободным каналам связи.
Шлюз. Для объединения ЛВС совершенно различных типов, работающих по существенно отличающимся друг от друга протоколам, предусмотрены специальные устройства - шлюзы.
Шлюз - устройство, позволяющее организовать обмен данными между двумя сетями, использующими различные протоколы взаимодействия.
Шлюз осуществляет свои функции на уровнях выше сетевого. Он не зависит от используемой передающей среды, но зависит от используемых протоколов обмена данными. Обычно шлюз выполняет преобразование между двумя протоколами.
С помощью шлюзов можно подключить локальную вычислительную сеть к главному компьютеру, а также локальную сеть подключить к глобальной.
Пример 6.8. Необходимо объединить локальные сети, находящиеся в разных городах. Эту задачу можно решить с помощью глобальной сети передачи данных. Такой сетью является сеть коммутации пакетов на базе протокола Х.25. С помощью шлюза локальная вычислительная сеть подключается к сети X .2 S . Шлюз выполняет необходимые преобразования протоколов и обеспечивает обмен данными между сетями.
Мосты, маршрутизаторы и даже шлюзы конструктивно выполняются в виде плат, которые устанавливаются в компьютерах. Функции свои они могут выполнять как в режиме полного выделения функций, так и в режиме совмещения их с функциями рабочей станции вычислительной сети.
Понятие «система» носит двоякий характер. С одной стороны, по общему определению, система - это совокупность взаимодействующих элементов (компонентов), аппаратных и/или программных. С другой стороны, система может выступать в качестве компонента другой, более сложной системы, которая в свою очередь может быть компонентом системы следующего уровня.
В связи с этим нужно уточнить представление об архитектуре систем и средств, как внешнем их описании (reference model) с точки зрения того, кто ими пользуется. Архитектура открытой системы, таким образом, оказывается иерархическим описанием ее внешнего облика и каждого компонента с точки зрения:
пользователя (пользовательский интерфейс),
проектировщика системы (среда проектирования),
прикладного программиста (системы и инструментальные средства /среды программирования),
системного программиста (архитектура ЭВМ),
разработчика аппаратуры (интерфейсы оборудования).
Предлагаемый взгляд на архитектуру открытых систем вытекает из указанной выше необходимости комплексной реализации общих свойств открытости и является расширением принятого понятия об архитектуре ЭВМ по Г. Майерсу.
Для примера рассмотрим архитектурное представление системы обработки данных, состоящей из компонентов четырех областей: пользовательского интерфейса (соответственно точкам зрения всех указанных выше групп), средств обработки данных, средств представления и хранения данных, средств коммуникаций. Для этого представления требуется использовать три уровня описаний: среды, которая представляется системой, операционной среды (системы), на которую опираются прикладные компоненты, и оборудования. Каждый из этих уровней разделен для удобства на два подуровня (см. табл. 1).
Таблица 1
Иерархия представления архитектуры системы обработки данных
|
Уровень архитектуры системы обработки данных |
Компоненты системы обработки данных |
|||
|
Интерфейсы |
Средства обработки данных |
Представление и хранение данных |
Коммуникации |
|
|
Среда для конечного пользователя и инструментарий прикладного программиста |
Генераторы форм и отчетов |
Утилиты и библиотеки |
Языки программирования 4GL |
OSI. Прикладной уровень |
|
Языки программные и командные языки (оболочки) |
Прикладные программы |
Языки запросов СУБД |
OSI. Уровни сессий и представительный |
|
|
Операционная система |
Средства оконного интерфейса |
Верхний уровень ОС (организация процесса обработки) |
Средства доступа к среде хранения |
OSI. Транспортный уровень |
|
Драйверы |
Ядро операционной системы |
Файловая система |
OSI. Сетевой уровень |
|
|
Оборудование |
Системные интерфейсы (в т. ч. организация ввода-вывода) |
Процессоры (система команд) |
Организация памяти |
OSI. Уровень передачи данных |
|
Периферийные устройства |
Системная шина |
Шины (интерфейс) массовой памяти |
OSI. Физический уровень |
Уровень среды для конечного пользователя (user environment) характеризуется входными и выходными описаниями (генераторы форм и отчетов), языками проектирования информационной модели предметной области (языки 4GL), функциями утилит и библиотечных программ и прикладным уровнем среды коммуникаций, когда требуются услуги дистанционного обмена информацией. На этом же уровне определена среда (инструментарий) прикладного программирования (appliсation environment) : языки и системы программирования, командные языки (оболочки операционных систем), языки запросов СУБД, уровни сессий и представительный среды коммуникаций.
На уровне операционной системы представлены компоненты операционной среды, реализующие функции организации процесса обработки, доступа к среде хранения данных, оконного интерфейса, а также транспортного уровня среды коммуникаций. Нижний подуровень операционной системы - это ее ядро, файловая система, драйверы управления оборудованием, сетевой уровень среды коммуникаций.
На уровне оборудования легко видеть привычные разработчикам ЭВМ составляющие архитектуры аппаратных средств:
система команд процессора (процессоров),
организация памяти,
организация ввода-вывода и т. д.,
а также физическую реализацию в виде:
системных шин,
шин массовой памяти,
интерфейсов периферийных устройств,
уровня передачи данных,
физического уровня среды хранения.
Представленный взгляд на архитектуру открытой системы обработки данных относится к одно-машинным реализациям, включенным в сеть передачи данных для обмена информацией. Понятно, что он может быть легко обобщен и на многопроцессорные системы с разделением функций, а также на системы распределенной обработки данных. Поскольку здесь явно выделены компоненты, составляющие систему, можно рассматривать как интерфейсы взаимодействия этих компонентов на каждом из указанных уровней, так и интерфейсы взаимодействия между уровнями.
Описания и реализации этих интерфейсов могут быть предметом рассмотрения только в пределах данной системы. Тогда свойства ее открытости проявляются только на внешнем уровне. Однако значение идеологии открытых систем состоит в том, что она открывает методологические пути к унификации интерфейсов в пределах родственных по функциям групп компонентов для всего класса систем данного назначения или всего множества открытых систем.
Стандарты интерфейсов этих компонент (де-факто или принятые официально) определяют лицо массовых продуктов на рынке. Область распространения этих стандартов являются предметом согласования интересов разных групп участников процесса информатизации - пользователей, проектировщиков систем, поставщиков программных продуктов и поставщиков оборудования.
Выше был рассмотрен пример архитектуры открытых систем, реализующих технологию обработки данных. Можно было бы представить аналогичным образом открытые системы для всех классов информационных технологий: обработки текстов, изображений, речи, машинной графики. Особенно актуально проработать подходы открытых систем для мультимедиа-технологий, сочетающих несколько разных представлений информации. Как известно, за рубежом эти работы проводятся различными ассоциациями и консорциумами заинтересованных фирм и академических организаций и международными организациями по стандартизации. К сожалению, российские специалисты в этих работах до сих пор в лучшем случае играют роль наблюдателей.
