Аппаратное обеспечение локальных вычислительных сетей.

Для передачи данных в сетях используется Международный стандарт - Базовая модель открытых систем OSI, разработанная Международной организацией по стандартизации (ISO). Эта модель служит базой для производителей при разработке совместимого сетевого оборудования. Она 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.

Модель содержит 7 уровней. Основная идея модели заключается в том, что каждому уровню отводится конкретная роль. Поэтому общая задача передачи данных формализуется и расчленяется на отдельные легко обозримые задачи. В процессе развития и совершенствования любой системы возникает потребность изменения отдельных компонентов, а так как интерфейсы между уровнями определены однозначно, можно изменить функции одного или нескольких из них, сохраняя возможность безошибочной работы сети в целом. В сетях происходит взаимодействие между одноименными уровнями модели в различных ЭВМ. Такое взаимодействие должно выполняться по определенным правилам, называемых протоколом.

Протокол - набор правил, определяющий взаимодействие двух одноименных уровней модели взаимодействия открытых систем в различных абонентских ЭВМ. Функции протоколов различных уровней реализуются в драйверах для различных вычислительных сетей.

Описание уровней модели:

- 7 - прикладной. Определяет набор прикладных задач, реализуемых в данной сети, и все сервисные элементы для их выполнения. На этом уровне пользователю предоставляется уже переработанная информация;

- 6 - уровень представления данных. Преобразует передаваемые данные преобразуются в экранный формат или в формат для печатающих устройств оконечной системы;

- 5 - сеансовый. Организует сеанс связи (установление, поддержка и завершение сеанса) между абонентами через сеть;

- 4 – транспортный. Поддерживает непрерывную передачу данных между двумя взаимодействующими друг с другом процессами пользователей;

- 3 - сетевой. Устанавливает связь между абонентами и осуществляет маршрутизацию пакетов в сети, т.е. передачу информации по определенному адресу;

- 2 - канальный. Формирует кадры, обрабатывает ошибки;

-1 - физический. Определяет электрические, механические, функциональные и процедурные параметры для физической связи в системах.

Отдельные уровни базовой модели проходят в направлении вниз от источника данных (от уровня 7 к уровню 1) и в направлении вверх от приемника данных (от 1 к 7). Пользовательские данные передаются порциями-кадрами в нижерасположенный уровень вместе со специфическим для каждого уровня заголовком до тех пор, пока не будет достигнут последний уровень. На приемной стороне поступающие данные анализируются и передаются далее в вышерасположенный уровень, пока не будут переданы в пользовательский прикладной уровень. В разных сетях отдельные уровни могут отсутствовать.

Функции, выполняемые каждым уровнем, должны быть реализованы либо аппаратурой, либо программами. Функции физического уровня всегда реализуются аппаратурой (адаптерами, мультиплексорами передачи данных, сетевыми платами и т.д.), а функции остальных уровней, как правило, программными модулями (драйверами).

Сетевое оборудование

Локальные вычислительные сети могут быть организованы как одноранговые или двуранговые.

В одноранговой ЛВС нет единого центра управления взаимодействием входящих в сеть компьютеров и нет единого устройства для хранения данных. Сетевая операционная система распределена по всем компьютерам и пользователю доступны все устройства сети (диски, принтеры). Достоинством одноранговых сетей является их низкая стоимость, но в таких сетях сложно обеспечить защиту информации, трудно управлять всей сетью и обновлять программное обеспечение.

В двуранговой сети выделен компьютер - сервер, выполняющий функции хранения данных, предназначенных для совместного использования и управляющий взаимодействием компьютеров и других устройств, входящих в состав сети.

Рабочая станция - это персональный компьютер, на котором пользователь выполняет свою работу, обрабатывает свои файлы и пользуется своей операционной системой (например, MS DOS). Дополнительно рабочая станция содержит плату сетевого интерфейса (сетевой адаптер) и физически соединена с файловым сервером.

Файловый сервер - это персональный компьютер, координирующий работу всех рабочих станций и регулирующий распределение сетевых ресурсов и поток данных в сети. Для управления вычислительной сетью файловый сервер использует специальную (сетевую) операционную систему. Файловый сервер является ядром ЛВС. Это обычно более производительный компьютер, запускающий сетевую операционную систему (оперативная память 16-32 Мбайт, жесткий диск не менее 800 Мбайт). Именно он указывает, кто первым может воспользоваться принтером, какой файл и каким пользователем может быть открыт и т.п. На сервере размещается база данных коллективного пользования.

Сервер может быть специализированным и неспециализированным. Специализированный сервер используется только для управления сетью, а неспециализированный сервер управляет сетью и в то же самое время работает как обычная рабочая станция.

Файловый сервер так же, как и рабочие станции, содержит плату сетевого интерфейса, через которую и соединяется с рабочими станциями.

Передача данных

Для передачи сообщений в компьютерных сетях используются различные типы каналов связи. Наиболее распространены выделенные телефонные каналы, радиоканалы и каналы спутниковой связи. В ЛВС в качестве передающей среды используются витая пара проводов, коаксиальный и оптоволоконный кабель.

Отдельное удаленное оборудование ЛВС (компьютеры, периферийное оборудование, другие сети) могут подключаться через модемы и линии связи (телефонные, радио, спутниковые). Файловый сервер и рабочие станции ЛВС могут быть соединены на основе топологии трех видов: шины, звезды или кольца. Топология ЛВС - это геометрическая схема соединения узлов сети. Выбор той или другой топологии определяется областью применения и размером конкретной ЛВС, расположением ее узлов. C топологией сети связаны методы доступа к узлам сети.

Для ЛВС были разработаны множество систем, включающих в себя аппаратные средства и протокол передачи данных. Эти системы поддерживает соответствующее сетевое программное обеспечение. Система доступа к cети (аппаратура и протокол) обеспечивает электронную магистраль для передачи данных, а сетевая операционная система - управление ресурсами всей системы и обработкой данных.

Объединение сетей

Самый простой вариант объединения - объединение одинаковых сетей в пределах ограниченного пространства. В пределах допустимой длины строится отрезок сети - сетевой сегмент. Для объединения сетевых сегментов используются мосты - отдельные ЭВМ со специальным программным обеспечением и дополнительной аппаратурой. Мост может объединять сети разных топологий, но работающие под управлением однотипных сетевых операционных систем.

Для объединения ЛВС различных типов, работающих под управлением разных протоколов и операционных систем, используются компьютеры - шлюзы. Шлюз осуществляет свои функции на уровнях выше сетевого. Он не зависит от передающей среды, но зависит от используемых протоколов обмена данными. Обычно шлюз выполняет преобразование между двумя протоколами.

Мосты и даже шлюзы конструктивно выполняются в виде плат, которые устанавливаются в компьютере. Свои функции они могут выполнять как в режиме полного выделения функций, так и в режиме совмещения их с функциями рабочей станции вычислительной сети.