Стандартизация компьютерных систем. Понятие интерфейса, протокола и стека. Модель OSI. Методы коммутации в комп-ных сетях

По своей сущности компьютерная сеть является совокупностью компьютеров и сетевого оборудования, соединенных каналами связи.

В основу стандартизации компьютерных сетей положен принцип декомпозиции, т.е. разделения сложных задач на отдельные, более простые подзадачи. Каждая подзадача имеет четко определенные функции и строго установленные связи между ними. При более внимательном рас­смотрении работы компьютера в сети можно выделить две основные подзадачи:

§ взаимодействие ПО пользователя с физи­ческим каналом связи;

§ взаимодействие компьютера через канал связи с другим ком­пьютером.

Современное программное обеспечение компьютера имеет мно­гоуровневую модульную структуру, т.е. программный код, написан­ный программистом и видимый на экране монитора (модуль верхнего уровня), проходит несколько уровней обработки прежде чем превра­тится в электрический сигнал (модуль нижнего уровня), передавае­мый в канал связи. При взаимодействии компьютеров через канал связи оба они должны выполнить ряд соглашений. Соглашения должны быть такими, чтобы они были поняты каждым модулем на соответствующем уровне каждо­го компьютера.

Суть работы многоуровневого протокола можно пояснить как «письмо в конверте». Каждый уровень протокола надписывает на «кон­верте» свою информацию. Сетям нужно только понимать «надпись» на «конверте», чтобы передать его в место назначения, а до содержания письма им дела нет.

Модули, реализующие протоколы соседнего уровня и находя­щиеся в одном компьютере, также взаимодействуют друг с другом в соответствии с четко определенными правилами и с помощью стандар­тизованных форматов сообщений. Эти правила называются интерфей­сом и определяют набор сервисов, предоставляемых данным уровнем соседнему уровню. Другими словами, в сетевых технологиях традиционно принято, что протоколы определяют правила взаимодействия модулей одного уровня, но в разных компьютерах, а интерфейсы – соседних уровней в одном компьютере.

Модули, таким образом, должны обрабатывать: 1. свой собственный протокол, а 2. интерфейсы с сосед­ними уровнями. Иерархически организованный набор протоколов для взаимодействия компьютеров в сети называется стеком коммуникационных протоколов. Коммуникационные протоколы могут быть реализованы как про­граммно, так и аппаратно.

Протоколы нижних уровней, как правило, реализуются комбинацией программно-аппаратных средств, а протоко­лы верхних уровней - чисто программными средствами. Протоколы каждого уровня обладают независимо­стью друг от друга, т.е. протокол любого уровня может быть изменён, не оказывая при этом никакого влияния на протокол другого уровня. Глав­ное, чтобы интерфейсы обеспечивали необходимые связи между ними.

МОДЕЛЬ В начале 80-х гг. XX в. ряд международных организаций разработали стандартную модель сетево­го взаимодействия, которую назвали моделью взаимодействия откры­тых систем. В модели ОSI все протоколы сети делятся на семь уровней: физический, канальный, сетевой, транс­портный, сеансовый, представительный и прикладной.

Физический уровень имеет дело с передачей битов информации по физическим каналам связи.

Канальный уровень обеспечивает надежную пе­редачу данных через физический канал. Основной задачей канального уровня является прием кадра из сети и отправка его в сеть. При выпол­нении этой задачи канальный уровень осуществляет физическую адресацию передаваемых сообщений, контролирует соблюдение правил использования физического канала, выявляет неисправности, управляет потоками информации.

Сетевой уровень служит для образования еди­ной системы, объединяющей несколько сетей. Причем они могут быть различной топологии, использовать совершенно различные принципы сообщений между конечными узлами и обладать произ­вольной структурой.

Транспортный уровень предназначен для опти­мизации передачи данных от отправителя к получателю с той степенью надежности, которая требуется. Основная задача транспортного уров­ня - обнаружение и исправление ошибок в сообщениях, пришедших с описанных выше уровней. Начиная с транспортного уровня, все дальнейшие протоколы реа­лизуются программным обеспечением компьютера, обычно включаемо­го в состав сетевой операционной системы.

Сеансовый уровень управляет диалогом между двумя компьютерами. На этом уровне устанавливаются правила нача­ла и завершения взаимодействия. На сеансовом уровне определяется, какая из сторон является активной в данный момент, а какая прини­мает данные.

Представительный уровень выполняет преoбразование данных между устройствами с различными форматами дан­ных, не меняя при этом содержания. Благодаря данному уровню инфор­мация, передаваемая прикладным уровнем одного компьютера, всегда понятна прикладному уровню другого компьютера.

Прикладной уровень является пользовательским интерфейсом для работы с сетью. Данный уровень непосредственно взаи­модействует с пользовательскими прикладными программами, предоставляя им доступ в сеть.

МЕТОДЫ КОММУТАЦИИ В КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЯХ. В любой компьютерной сети необходимо обеспечить доступность имеющихся физических каналов связи одновременно нескольким ком­пьютерам.

Предоставление физических каналов во время сеансов связи между компьютерами в сети называется коммутацией.

Существуют три различные схемы коммутации в сетях: коммутация каналов, коммута­ция пакетов и коммутация сообщений.

Сети с коммутацией каналов исторически появились как первые телефонные сети. Коммутация каналов подразумевает образование со­ставного канала из последовательно соединенных отдельных канальных участков для прямой передачи данных между узлами сети.

Коммутация пакетов - схема была специально разработана для КС, где различные компьютеры сети могут иметь различное быстродей­ствие. При коммутации пакетов все передаваемые сообщения разбива­ются передающим компьютером на небольшие части (от 46 до 1500 байт), называемые пакетами.

Под коммутацией сообщений понимается передача единого блока данных через промежуточные транзитные компьютеры с временной бу­феризацией данного блока на диске каждого компьютера. Сообщение хранится в транзитном компьютере на диске.

Определение и основные услуги локальной сети. Одноранговые и серверные сети. Сервер, клиент, рабочая группа, сетевая политика, системное администрирование. Серверное и клиентское программное обеспечение.

LAN (Lokal Area Network) — локальная сеть в пределах предприятия, учреждения, одной организации.

Название LAN—Lokal Area Network соответствует объединению компьютеров, расположенных на сравнительно небольшой территории (одного предприятия, офиса, одной комнаты). Существующие стандарты для ЛВС обеспечивают связь между компьютерами на расстоянии от 2,5 до 6 км (Ethernet и ARCNET, соответственно).

Самая простая сеть (англ. Network) состоит как минимум из двух компьютеров, соединенных друг с другом кабелем. Это позволяет им использовать данные совместно. Все сети (независимо от сложности) основываются именно на этом простом принципе.

Существует два основных типа сетей: одноранговые и сети на основе сервера.

В одноранговой сети все компьютеры равноправны, т. е. нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного (англ. dedicated) сервера. Как правило, каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер. Все пользователи самостоятельно решают, какие данные на своем компьютере сделать общедоступным по сети. На сегодняшний день одноранговые сети бесперспективны. Если к сети подключено более 10 пользователей, то одноранговая сеть может оказаться недостаточно производительной.

Поэтому большинство сетей используют выделенные серверы. Выделенным называется такой сервер, который функционирует только как сервер (исключая функции клиента или рабочей станции). Они специально оптимизированы для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и для управления защитой файлов и каталогов. Сети на основе сервера стали промышленным стандартом. Существуют и комбинированные типы сетей, совмещающие лучшие качества одноранговых сетей и сетей на основе сервера.

В производственной практике ЛВС играют очень большую роль. Посредством ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры, расположенные на многих удаленных рабочих местах, которые используют совместно оборудование, программные средства и информацию. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объединяются в единую систему. Все ЛВС работают в одном стандарте, принятом для компьютерных сетей, в стандарте Open Systems Interconnection (OSI).