Сетевые технологии в задачах автоматизации и управления Модель

Сетевые технологии в задачах автоматизации и управления Модель OSI. Аппаратура локальных сетей и стандартные сетевые протоколы

Модель OSI. Нижние уровни

К аппаратуре локальных сетей относятся: кабели для передачи информации; разъемы для присоединения кабелей; согласующие терминаторы; сетевые адаптеры; репитеры; трансиверы; концентраторы; мосты; маршрутизаторы; шлюзы.

Сетевые адаптеры Назначение – сопряжение компьютера (или другого абонента) с сетью.

Функции сетевого адаптера Магистральные - опознание своего магистрального адреса, пересылка данных в компьютер и из компьютера, выработка сигнала прерывания компьютера и т. д. Сетевые функции - обеспечивают общение адаптера с сетью.

Основные сетевые функции адаптера гальваническая развязка компьютера и кабеля локальной сети; преобразование логических сигналов в сетевые (электрические или световые) и обратно; кодирование и декодирование сетевых сигналов, то есть прямое и обратное преобразование сетевых кодов передачи информации; опознание принимаемых пакетов (выбор из всех приходящих пакетов тех, которые адресованы данному абоненту или всем абонентам сети одновременно); преобразование параллельного кода в последовательный при передаче и обратное преобразование приеме; буферизация передаваемой и принимаемой информации в буферной памяти адаптера; организация доступа к сети в соответствии с принятым методом управления обменом; подсчет контрольной суммы пакетов при передаче и приеме.

Алгоритм взаимодействия компьютера с сетевым адаптером Формирование пакета в памяти ПК Чтение пакета в память ПК Прерывание Пересылка пакета в буферную память адаптера Команда на передачу Анализ сети адаптером и выдача пакета в сеть Запись пакета в буферную память адаптера Прием пакета (сравнивание адреса, декодирование) СЕТЬ

Репитеры или повторители (repeater) восстанавливают ослабленные сигналы (их амплитуду и форму), приводя их к исходному виду. Трансиверы или приемопередатчики (от английского TRANsmitter + re. CEIVER) служат для передачи информации между адаптером и кабелем сети или между двумя сегментами (частями) сети.

Концентраторы (хабы, hub) служат для объединения в сеть нескольких сегментов.

Функции концентраторов, репитеров и трансиверов в модели OSI

Коммутаторы (свичи, коммутирующие концентраторы, switch), как и концентраторы, служат для соединения сегментов в сеть.

Мосты – служат для объединения сетей с разными стандартами обмена или нескольких сегментов (частей) одной и той же сети.

Маршрутизаторы осуществляют выбор оптимального маршрута для каждого пакета с целью избежания чрезмерной нагрузки отдельных участков сети и обхода поврежденных участков.

Шлюзы – это устройства для соединения сетей с сильно отличающимися протоколами, например, для соединения локальных сетей с большими компьютерами или с глобальными сетями. Шлюзы реализуют связь между абонентами на верхних уровнях модели OSI (с четвертого по седьмой). Соответственно, они должны выполнять и все функции нижестоящих уровней.

Модель OSI. Верхние уровни

Стандартные сетевые протоколы Протоколы – это набор правил и процедур, регулирующих порядок осуществления сетевого взаимодействия. Связь сетевого адаптера с сетевым программным обеспечением осуществляют драйверы сетевых адаптеров.

Протоколы высоких уровней Три основных типа: Прикладные протоколы (выполняющие функции трех верхних уровней модели OSI – прикладного, представительского и сеансового); Транспортные протоколы (реализующие функции средних уровней модели OSI – транспортного и сеансового); Сетевые протоколы (осуществляющие функции трех нижних уровней модели OSI).

Прикладные протоколы обеспечивают взаимодействие приложений и обмен данными между ними. FTAM (File Transfer Access and Management) – протокол OSI доступа к файлам; X. 400 – протокол для международного обмена электронной почтой; Х. 500 – протокол служб файлов и каталогов; SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – протокол глобальной сети Интернет для обмена электронной почтой; FTP (File Transfer Protocol) – протокол глобальной сети Интернет для передачи файлов; SNMP (Simple Network Management Protocol) – протокол для мониторинга сети, контроля за работой сетевых компонентов и управления ими; Telnet – протокол глобальной сети Интернет для регистрации на удаленных серверах и обработки данных на них; Microsoft SMBs (Server Message Blocks, блоки сообщений сервера) и клиентские оболочки или редиректоры фирмы Microsoft; NCP (Novell Net. Ware Core Protocol) и клиентские оболочки или редиректоры фирмы Novell.

Транспортные протоколы поддерживают сеансы связи между компьютерами и гарантируют надежный обмен данными между ними TCP (Transmission Control Protocol) – часть набора протоколов TCP/IP для гарантированной доставки данных, разбитых на последовательность фрагментов; SPX – часть набора протоколов IPX/SPX (Internetwork Packet Exchange/Sequential Packet Exchange) для гарантированной доставки данных, разбитых на последовательность фрагментов, предложенных компанией Novell; NWLink – реализация протокола IPX/SPX компании Microsoft; Net. BEUI – (Net. BIOS Extended User Interface, расширенный интерфейс Net. BIOS) – устанавливает сеансы связи между компьютерами (Net. BIOS) и предоставляет верхним уровням транспортные услуги (Net. BEUI).

Сетевые протоколы управляют адресацией, маршрутизацией, проверкой ошибок и запросами на повторную передачу IP (Internet Protocol) – TCP/IP-протокол для негарантированной передачи пакетов без установления соединений; IPX (Internetwork Packet Exchange) – протокол компании Net. Ware для негарантированной передачи пакетов и маршрутизации пакетов; NWLink – реализация протокола IPX/SPX компании Microsoft; Net. BEUI – транспортный протокол, обеспечивающий услуги транспортировки данных для сеансов и приложений Net. BIOS.

Методы взаимодействия Модель OSI допускает два основных метода взаимодействия абонентов в сети: Метод взаимодействия без логического соединения (или метод дейтаграмм). Метод взаимодействия с логическим соединением.

Метод дейтаграмм - это простейший метод, в котором каждый пакет рассматривается как самостоятельный объект. Достоинства - передатчик и приемник работают независимо друг от друга; пакеты могут накапливаться в буфере и затем передаваться вместе; возможно использование широковещательной передачи. Недостатки метода – возможность потери пакетов, а также бесполезной загрузки сети пакетами в случае отсутствия или неготовности приемника.

Метод с логическим соединением Достоинства - надежность, поскольку к моменту ликвидации логического канала передатчик уверен, что все его пакеты успешно дошли до места назначения; не бывает перегрузки сети из-за бесполезных пакетов. Недостатки - сложно разрешить ситуацию, когда принимающий абонент по тем или иным причинам не готов к обмену; невозможна широковещательная передача, так как нельзя организовать логические каналы сразу со всеми абонентами.