ТЕМА 7. СЕТЕВЫЕ МОДЕЛИ
ВВЕДЕНИЕ Работа сети заключается в передаче данных от одного компьютера к другому. В этом процессе можно выделить несколько отдельных задач: распознать данные; разбить данные на управляемые блоки; добавить информацию к каждому блоку, чтобы: 1. указать местонахождение данных; 2. указать получателя; 3. добавить информацию синхронизации и информацию для проверки ошибок; 4. поместить данные в сеть и отправить их по заданному адресу.
ВВЕДЕНИЕ Сетевая операционная система при выполнении всех задач следует строгому набору процедур. Эти процедуры называются протоколами или правилами поведения. Протоколы регламентируют каждую сетевую операцию. Стандартные протоколы позволяют программному и аппаратному обеспечению различных производителей нормально взаимодействовать. Существует несколько главных наборов стандартов: модель OSI и ее модификация, называемая Project 802, и модель TCP/IP.
Пример уровневого взаимодействия
СЕТЕВАЯ МОДЕЛЬ ISO/OSI В 1984 году Международной Организацией по Стандартизации (International Standard Organization, ISO) была разработана модель взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection, OSI).
УРОВНИ МОДЕЛИ OSI
ПРИНЦИП ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
ФИЗИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ Определяет способ физического соединения компьютеров в сети. Функции физического уровня: побитовое преобразование цифровых данных в сигналы, передаваемые по физической среде (например, по кабелю). собственно передача сигналов.
КАНАЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ Отвечает за организацию передачи данных между абонентами через физический уровень. Функции канального уровня: Обеспечение адресации. Упорядочивание передачи с целью параллельного использования одной линии связи несколькими парами абонентов. Проверка ошибок, которые могут возникать при передаче данных физическим уровнем.
СЕТЕВОЙ УРОВЕНЬ Обеспечивает доставку данных между компьютерами сети, представляющей собой объединение различных физических сетей. Предполагает наличие средств логической адресации, позволяющих однозначно идентифицировать компьютер в объединённой сети. Главная функция - целенаправленная передача данных конкретному получателю.
ТРАНСПОРТНЫЙ УРОВЕНЬ Реализует передачу данных между двумя программами, функционирующими на разных компьютерах, обеспечивая при этом отсутствие потерь и дублирования информации, которые могут возникать в результате ошибок передачи нижних уровней. В случае, если данные, передаваемые через транспортный уровень, подвергаются фрагментации, то средства данного уровня гарантируют сборку фрагментов в правильном порядке.
СЕАНСОВЫЙ УРОВЕНЬ 1. Позволяет двум программам поддерживать продолжительное взаимодействие по сети, называемое сессией (session) или сеансом. 2. Управляет установлением сеанса, обменом информацией и завершением сеанса. 3. Отвечает за идентификацию, позволяя тем самым только определенным абонентам принимать участие в сеансе, и обеспечивает работу служб безопасности с целью упорядочивания доступа к информации сессии.
УРОВЕНЬ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ Осуществляет: промежуточное преобразование данных исходящего сообщения в общий формат, который предусмотрен средствами нижних уровней; обратное преобразование входящих данных из общего формата в формат, «понятный» получающей программе.
ПРИКЛАДНОЙ УРОВЕНЬ Предоставляет высокоуровневые функции сетевого взаимодействия, такие, как: передача файлов; отправка сообщений по электронной почте; получение/передача веб-страниц; и т. п.
Основные принципы уровневого взаимодействия 1. Компоненты одного уровня одной системы могут взаимодействовать с компонентами только того же уровня другой системы; 2. В рамках одной системы компоненты какого-либо уровня могут взаимодействовать только с компонентами смежных (вышележащего и нижележащего) уровней.
Интерфейсы и протоколы Набор правил, определяющих порядок взаимодействия средств, относящихся к одному и тому же уровню и функционирующих в разных системах, называется протоколом (protocol). Правила взаимодействия между собой средств, относящихся к смежным уровням и функционирующих в одной системе, называются интерфейсом (interface).
Практическая реализация уровневого взаимодействия Попытка добиться точного соответствия эталонной модели на практике привела к неэффективности работы сетей. Отклонения от эталонной модели: функции некоторых уровней могут объединяться одним протоколом и наоборот, – функции одного уровня могут делиться между различными протоколами; функционирование протокола какого-либо уровня подразумевает использование только определённых протоколов нижележащего уровня.
Модель TCP/IP называют также моделью DARPA (сокращение от Defense Advanced Research Projects Agency, организация, в которой в свое время разрабатывались сетевые проекты, в том числе протокол TCP/IP, и которая стояла у истоков сети Интернет) или моделью Министерства обороны CША (модель Do. D, Department of Defense, проект DARPA работал по заказу этого ведомства).
Модель TCP/IP История создания TCP/IP ведет свое начало с момента, когда министерство обороны США столкнулось с проблемой объединения большого числа компьютеров с различными ОС. В 1970 г. был разработан необходимый набор стандартов. Протоколы, разработанные на базе этих стандартов, получили обобщенное название TCP/IP.
Модель TCP/IP К 1978 году окончательно оформилось то, что сегодня мы называем TCP/IP. Позже стек адаптировали для использования в локальных сетях. В начале 1980 г. протокол стал составной частью ОС UNIX. В том же году появилась объединенная сеть Internet. Переход к технологии Internet был завершен в 1983 г. , когда министерство обороны США решило, что все компьютеры, присоединенные к глобальной сети, будут использовать стек протоколов TCP/IP. Модель TCP/IP разрабатывалась для описания стека протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Она была разработана значительно раньше, чем модель OSI.
Стеки протоколов Наборы протоколов, относящиеся к нескольким смежным уровням эталонной модели OSI называются стеками (или семействами, наборами) протоколов (protocol stack, protocol suite).
Примерное соответствие уровней моделей OSI и TCP/IP Уровни модели OSI Уровни стека TCP/IP прикладной представления сессионный уровень приложения транспортный уровень сетевой межсетевой уровень канальный физический уровень сетевого интерфейса
Модель IEEE Project 802 В конце 70 -х годов, когда ЛВС стали восприниматься в качестве потенциального инструмента для ведения бизнеса, IEEE пришел к выводу: необходимо определить для них стандарты. В результате был выпущен Project 802, названный в соответствии с годом и месяцем своего издания (1980 год, февраль). Хотя публикация стандартов IEEE опередила публикацию стандартов ISO, оба проекта велись приблизительно в одно время и при полном обмене информацией, что и привело к рождению двух совместимых моделей.
Модель IEEE Project 802 установил стандарты для физических компонентов сети — интерфейсных плат и кабельной системы, — с которыми имеют дело физический и канальный уровни модели OSI. Эти стандарты, называемые 802 спецификациями, распространяются: на платы сетевых адаптеров; компоненты глобальных вычислительных сетей; компоненты сетей, при построении которых используют коаксиальный кабель и витую пару.
Модель IEEE Project 802 - спецификации определяют способы, в соответствии с которыми платы сетевых адаптеров осуществляют доступ к физической среде и передают по ней данные. Сюда относятся соединение, поддержка и разъединение сетевых устройств.
Модель IEEE Project 802 Стандарты ЛВС, определенные Project 802, делятся на 12 категорий, каждая из которых имеет свой номер. 802. 1 — объединение сетей. 802. 2 — Управление логической связью. 802. 3 — ЛВС с множественным доступом, контролем и обнаружением коллизий (Ethernet). 802. 4 — ЛВС топологии «шина» с передачей маркера. 802. 5 — ЛВС топологии «кольцо» с передачей маркера. 802. 6 — сеть масштаба города (Metropolitan Area Network, MAN).
Модель IEEE Project 802. 7 — Консультативный совет по широковещательной технологии (Broadcast Technical Advisory Group). 802. 8 - Консультативный совет по оптоволоконной технологии (Fiber-Optic Technical Advisory Group). 802. 9 — Интегрированные сети с передачей речи и данных (Integrated Voice/Data Networks). 802. 10 — Безопасность сетей. 802. 11 — Беспроводная сеть. 802. 12 — ЛВС с доступом по приоритету запроса (Demand Priority Access LAN, l. OObase. VG-Any. Lan).
СЕТЕВЫЕ ТОПОЛОГИИ
Сетевые топологии Топология (от греч. τόπος, - место) — способ описания конфигурации сети, схема расположения и соединения сетевых устройств. Типы топологий Тип Описывает Физическая реальное расположение и связи между узлами сети Логическая циркуляцию сигналов в рамках физической топологии Информационная направление потоков информации, передаваемых по сети Управления принцип передачи права на пользование сетью
Топология «Точка-точка» Простейшей топологией является «Точка-точка» Пример: прямое кабельное соединение
Физические топологии
Шина (Bus) 1. все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи. 2. информация от каждого компьютера одновременно передаётся всем остальным компьютерам. 3. предполагает идентичность сетевого оборудования компьютеров, а также равноправие всех абонентов по доступу к сети. 4. если несколько компьютеров будут передавать информацию одновременно, она исказится в результате наложения (конфликта, коллизии). 5. при отказе любого из компьютеров сети, исправные машины смогут нормально продолжать обмен. 6. необходимо предусматривать включение на концах шины специальных согласующих устройств – терминаторов. 7. при сегментации сетей необходимы репитеры.
Кольцо (ring) каждый компьютер соединён линиями связи с двумя другими: от одного он получает информацию, а другому передаёт. каждый компьютер ретранслирует (восстанавливает, усиливает) приходящий к нему сигнал.
Звезда (star) Единственная топология сети с явно выделенным центром, к которому подключаются все остальные хосты. Недостаток топологии звезда состоит в жёстком ограничении количества хостов
Гибридные (смешанные) топологии
