Локальные вычислительные сети

     Канальный уровень (Data Link layer)

     Этот  уровень предназначен для обеспечения  взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля за ошибками, которые  могут возникнуть. Полученные с физического  уровня данные он упаковывает в кадры  данных, проверяет на целостность, если нужно исправляет ошибки и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляя этим взаимодействием. Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на 2 подуровня — MAC (Media Access Control) регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC (Logical Link Control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня. На этом уровне работают коммутаторы, мосты.

     В программировании этот уровень представляет драйвер сетевой платы, в операционных системах имеется программный интерфейс взаимодействия канального и сетевого уровня между собой, это не новый уровень, а просто реализация модели для конкретной ОС. Примеры таких интерфейсов: ODI, NDIS.

     Физический  уровень (Physical layer)

     Самый нижний уровень модели, предназначен непосредственно для передачи потока данных. Осуществляет передачу электрических  или оптических сигналов в кабель и соответственно их приём и преобразование в биты данных в соответствии с  методами кодирования цифровых сигналов. Другими словами, осуществляет интерфейс между сетевым носителем и сетевым устройством. На этом уровне работают концентраторы, повторители (ретрансляторы) сигнала и сетевые адаптеры.

     Взаимодействие  уровней

     Уровни  взаимодействуют сверху вниз и снизу вверх посредством интерфейсов и могут еще взаимодействовать с таким же уровнем другой системы с помощью протоколов.

     Протоколы, использующиеся на каждом уровне модели OSI, представлены в таблице 1. 

     Таблица 1.

     Протоколы уровней модели OSI

     Следует понимать, что подавляющее большинство  современных сетей в силу исторических причин лишь в общих чертах, приближённо, соответствуют эталонной модели ISO/OSI.

     Реальный  стек протоколов OSI, разработанный как  часть проекта, был воспринят многими как слишком сложный и фактически нереализуемый. Он предполагал упразднение всех существующих протоколов и их замену новыми на всех уровнях стека. Это сильно затруднило реализацию стека и послужило причиной для отказа от него многих поставщиков и пользователей, сделавших значительные инвестиции в другие сетевые технологии. В дополнение, протоколы OSI разрабатывались комитетами, предлагавшими различные и иногда противоречивые характеристики, что привело к объявлению многих параметров и особенностей необязательными. Поскольку слишком многое было необязательно или предоставлено на выбор разработчика, реализации различных поставщиков просто не могли взаимодействовать, отвергая тем самым саму идею проекта OSI.

     В результате попытка OSI договориться об общих стандартах сетевого взаимодействия была вытеснена стеком протоколов TCP/IP, используемым в Интернете, и его более простым, прагматичным подходом к компьютерным сетям. Подход Интернета состоял в создании простых протоколов с двумя независимыми реализациями, требующимися для того, чтобы протокол мог считаться стандартом. Это подтверждало практическую реализуемость стандарта. Например, определения стандартов электронной почты X.400 состоят из нескольких больших томов, а определение электронной почты Интернета (SMTP) — всего несколько десятков страниц в RFC 821. Всё же стоит заметить, что существуют многочисленные RFC, определяющие расширения SMTP. Поэтому на данный момент полная документация по SMTP и расширениям также занимает несколько больших книг.

     Большинство протоколов и спецификаций стека OSI уже не используются, такие как  электронная почта X.400. Лишь немногие выжили, часто в значительно упрощённом виде. Структура каталогов X.500 до сих  пор используется, в основном, благодаря  упрощению первоначального громоздкого протокола DAP, получившему название LDAP и статус стандарта Интернета.

     Свёртывание проекта OSI в 1996 году нанесло серьёзный  удар по репутации и легитимности участвовавших в нём организаций, особенно ISO. Наиболее крупным упущением  создателей OSI был отказ увидеть и признать превосходство стека протоколов TCP/IP. 

     6 Обоснование выбора технологии развертывания локальной сети 

     Для выбора технологии рассмотрим таблицу  сравнений технологий FDDI, Ethernet и Token Ring (таблица 2). 

     Таблица 2. Характеристики технологий FDDI, Ethernet, Token Ring

     После анализа таблицы характеристик технологий FDDI, Ethernet, Token Ring, очевиден выбор технологии Ethernet (вернее ее модификации Fast Ethernet), которая учитывает все требованиям нашей локальной сети. Т.к технология Token Ring обеспечивает скорость передачи данных до 16 мбит\сек, то мы ее исключаем из дальнейшего рассмотрения, а из-за сложность реализации технологии FDDI, наиболее разумно будет использовать Ethernet. 

     7 Сетевые протоколы 

     Семиуровневая модель OSI является теоретической, и  содержит ряд недоработок. Реальные сетевые протоколы вынуждены  отклоняться от неё, обеспечивая непредусмотренные возможности, поэтому привязка некоторых из них к уровням OSI является несколько условной.

     Основная  недоработка OSI — непродуманный  транспортный уровень. На нём OSI позволяет  обмен данными между приложениями (вводя понятие порта — идентификатора приложения), однако, возможность обмена простыми дейтаграммами в OSI не предусмотрена — транспортный уровень должен образовывать соединения, обеспечивать доставку, управлять потоком и т. п. Реальные же протоколы реализуют такую возможность.

     Сетевые транспортные протоколы обеспечивают базовые функции, необходимые компьютерам  для коммуникаций с сетью. Такие  протоколы реализуют полные эффективные  каналы коммуникаций между компьютерами.

     Транспортный  протокол можно рассматривать как  зарегистрированную почтовую службу. Транспортный протокол гарантирует, что передаваемые данные доходят до заданного адресата, проверяя получаемую от него квитанцию. Он выполняет контроль и исправление ошибок без вмешательства более высокого уровня.

     Основными сетевыми протоколами являются:

     - NetBEUI

     - NWLink (IPX/SPX)

     - TCP/IP

     Стек  протоколов TCP/IP.

     TCP/IP - это средство для обмена информацией между компьютерами, объединенными в сеть. Не имеет значения, составляют ли они часть одной и той же сети или подключены к отдельным сетям. Не играет роли и то, что один из них может быть компьютером Cray, а другой Macintosh. TCP/IP - это не зависящий от платформы стандарт, который перекидывает мосты через пропасть, лежащую между разнородными компьютерами, операционными системами и сетями. Это протокол, который глобально управляет Internet, и в значительной мере благодаря сети TCP/IP завоевал свою популярность.

     TCP/IP - это аббревиатура термина Transmission Control Protocol/Internet Protocol (Протокол управления передачей/Протокол Internet). В терминологии вычислительных сетей протокол - это заранее согласованный стандарт, который позволяет двум компьютерам обмениваться данными. Фактически TCP/IP не один протокол, а несколько. Именно поэтому его называют стеком протоколов, среди которых TCP и IP - два основных.

     TCP/IP - зародился в результате исследований, профинансированных Управлением  перспективных научно-исследовательских  разработок (Advanced Research Project Agency, ARPA) правительства  США в 1970-х годах. Этот протокол  был разработан с тем, чтобы вычислительные сети исследовательских центров во всем мире могли быть объединены в форме виртуальной "сети сетей" (Internet). Первоначальная Internet была создана в результате преобразования существующего конгломерата вычислительных сетей, носивших название ARPAnet, с помощью TCP/IP.

     Причина, по которой TCP/IP столь важен сегодня, заключается в том, что он позволяет  самостоятельным сетям подключаться к Internet или объединяться для создания частных интрасетей. Вычислительные сети, составляющие интрасеть, физически подключаются через устройства, называемые маршрутизаторами или IP-маршрутизаторами. Маршрутизатор - это устройство или компьютер, который передает пакеты данных из одной сети в другую. В интрасети, работающей на основе TCP/IP, информация передается в виде дискретных блоков, называемых IP-пакетами (IP packets) или IP-дейтаграммами (IP datagrams). Благодаря программному обеспечению TCP/IP все компьютеры, подключенные к вычислительной сети, становятся "близкими родственниками". По существу оно скрывает маршрутизаторы и базовую архитектуру сетей и делает так, что все это выглядит как одна большая сеть. Точно так же, как подключения к сети Ethernet распознаются по 48-разрядным идентификаторам Ethernet, подключения к интрасети идентифицируются 32-разрядными IP-адресами, которые мы выражаем в форме десятичных чисел, разделенных точками (например, 128.10.2.3). Взяв IP-адрес удаленного компьютера, компьютер в интрасети или в Internet может отправить данные на него, как будто они составляют часть одной и той же физической сети.

     TCP/IP дает решение проблемы данными  между двумя компьютерами, подключенными  к одной и той же интрасети,  но принадлежащими различным  физическим сетям. Решение состоит  из нескольких частей, причем  каждый член семейства протоколов TCP/IP вносит свою лепту в общее дело. IP - самый фундаментальный протокол из комплекта TCP/IP - передает IP-дейтаграммы по интрасети и выполняет важную функцию, называемую маршрутизацией, по сути дела это выбор маршрута, по которому дейтаграмма будет следовать из пункта А в пункт B, и использование маршрутизаторов для "прыжков" между сетями.

     Протокол TCP/IP стал стандартом взаимодействия компьютеров Unix, особенно в военных учреждениях  и университетах. С разработкой  протокола передачи гипертекста HTTP (Hypertext Transfer Protocol) для совместной работы с документами HTML (Hypertext Markup Language), бесплатно прилагаемыми в большой глобальной сети, появилась система World Wide Web (WWW), а Internet расширилась на частный сектор. TCP/IP стал основой стремительной экспансии, потеснив применяемый в качестве коммерческого протокола IPX и став предпочитаемый среди всех сетевых ОС.

     NWLink (IPX/SPX)

     NWLink IPX/SPX/NetBIOS-совместимый транспортный  протокол (NWLink) — это NDIS-совместимая  32-разрядная реализация протокола IPX/SPX фирмы Novell. Протокол NWLink поддерживает два интерфейса прикладного программирования (API): NetBIOS и Windows Sockets. Эти интерфейсы позволяют обеспечить связь компьютеров под управлением Windows между собой, а также с серверами NetWare.