Рис. 2.3. Структура шинной топологии ЛВС.

     Рабочие станции в любое время, без  прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней  или отключены. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.

     В стандартной ситуации для шинной сети Ethernet часто используют тонкий кабель или Cheapernet–кабель с тройниковым  соединителем. Отключение и особенно подключение к такой сети требуют  разрыва шины, что вызывает нарушение  циркулирующего потока информации и зависание системы.

     Новые технологии предлагают пассивные штепсельные  коробки, через которые можно  отключать и/или подключать рабочие  станции во время работы вычислительной сети.

     Благодаря тому, что рабочие станции можно  подключать без прерывания сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко прослушивать информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной среды.

     Основные  характеристики трех наиболее типичных типологий вычислительных сетей  приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Основные  характеристики топологий вычислительных сетей

 

           2.1.3. Сетевые устройства и средства коммуникаций

     В качестве средств коммуникации наиболее часто используются: витая пара, коаксиальный кабель и оптоволоконные линии. При выборе типа кабеля учитывают следующие показатели:

• Стоимость монтажа и обслуживания;
• Скорость передачи информации;
• Ограничения на величину расстояния передачи информации (без дополнительных усилителей–повторителей (репитеров));
• Безопасность передачи данных.

     Главная проблема заключается в одновременном  обеспечении этих показателей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально возможным расстоянием передачи данных, при котором еще обеспечивается требуемый уровень защиты данных. Легкая наращиваемость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость и безопасность передачи данных.

     Витая пара.

     Наиболее  дешевым кабельным соединением является витое восьмижильное проводное соединение часто называемое «витой парой» (англ. twisted pair). Она позволяет передавать информацию со скоростью до 100 Мбит/с, легко наращивается, однако является помехонезащищенной. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимуществами являются низкая цена и беспроблемная установка. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары.

     Коаксиальный  кабель.

     Коаксиальный  кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащищен и применяется  для связи на большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с. Коаксиальный кабель используется для основной и широкополосной передачи информации. Разновидностями коаксиального кабеля являются: Еthernet-кабель и Сheapernеt–кабель.

     Оптоволоконные  линии.

     Наиболее  дорогими являются оптопроводники, называемые также стекловолоконным кабелем. Скорость распространения информации по ним  достигает 100 Мбит/с, а на экспериментальных  образцах оборудования – 200 Мбит/с. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей. Они обладают противоподслушивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптоволоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники объединяются в JIBC с помощью звездообразного соединения.

     Показатели  трех наиболее типичных средств коммуникаций для передачи данных приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2

Основные  показатели средств коммуникации.

 

 

     2.1.4. Базовая модель OSI

     Для приведения в движение процесса передачи информации через линии связи необходимы машины с одинаковым кодированием данных и непосредственное соединение между ними. Для единого представления данных в линиях связи, по которым передается информация, сформирована Международная организация по стандартизации (англ. ISO – International Standards Organization).

     ISO предназначена для разработки модели международного коммуникационного протокола, в рамках которой можно разрабатывать международные стандарты.

     Международная организация по стандартизации (англ. ISO) разработала базовую модель взаимодействия открытых систем OSI (англ. Open Systems Interconnection) в 1984 году. Эта модель является международным стандартом для передачи данных.

     Модель  содержит семь отдельных уровней:

• Уровень № 1: физический – битовые протоколы передачи информации;
• Уровень № 2: канальный – формирование кадров, управление доступом к среде;
• Уровень № 3: сетевой – маршрутизация, управление потоками данных;
• Уровень № 4: транспортный – обеспечение взаимодействия удаленных процессов;
• Уровень № 5: сеансовый – поддержка диалога между удаленными процессами;
• Уровень № 6: представления данных – интерпретация передаваемых данных;
• Уровень № 7: прикладной – пользовательское управление данными.

     Основная  идея этой модели заключается в том, что каждому уровню отводится конкретная роль, в том числе и транспортной среде. Благодаря этому общая задача передачи данных разделяется на отдельные легко обозримые задачи. Необходимые соглашения для связи одного уровня с выше– и нижерасположенными называют протоколом.

     Так как пользователи нуждаются в  эффективном управлении, система  вычислительной сети представляется как  комплексное строение, которое координирует взаимодействие задач пользователей.

     С учетом вышеизложенного можно вывести  следующую уровневую модель с административными функциями, выполняющимися на пользовательском прикладном уровне.

     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 уровня 1 к уровню 7). Пользовательские данные передаются в нижерасположенный уровень вместе со специфическим для уровня заголовком до тех пор, пока не будет достигнут последний уровень.

     На  приемной стороне поступающие данные анализируются и, по мере надобности, передаются далее в вышерасположенный уровень, пока информация не будет передана в пользовательский прикладной уровень.

     Уровень № 1. Физический (англ. physical). Определяет механический и электрический интерфейс с физическим носителем (т.е. коаксиальным кабелем или витой парой). Под этот уровень подходят физические устройства, управляющие передающим данные электрическим напряжением.

     Уровень № 2. Канальный (англ. data link). Организует биты в «кадры», физический уровень передает их в виде электрических импульсов. На этом уровне происходит отслеживание и исправление ошибок. Довольно часто уровень передачи данных (т.е. канальный уровень) подразделяется еще на два слоя, которые позволяют сгладить различие между физическими сетями, используемыми для соединений в локальных и глобальных сетях. Деление происходит на два подуровня: MAC (англ. Media Access Control – Управление передающей средой) и LLC (англ. Logical Link Control – Управление логической связью). Подуровень MAC предоставляет сетевым картам совместные доступ к физическому уровню. Уровень MAC напрямую связан с сетевой картой и отвечает за безошибочную передачу данных между двумя сетевыми картами. Подуровень LLC управляет передачей данных и определяет точки логического интерфейса (англ. Service Access Points – точки доступа к службам), которые другие компьютеры могут использовать для передачи информации из подуровня LLC в высшие уровни OSI.

     Уровень № 3. Сетевой (англ. network). Использует предоставляемые нижележащим уровнем услуги связи для того, чтобы организовать передачу данных по сети. Сетевой уровень устанавливает правила связи компьютеров через многочисленные сегменты сети, включая «упаковку» сообщений в пакеты, снабженные адресами. Этот уровень отвечает за надежность передачи данных, основной его функцией является предоставление возможностей передачи данных для вышележащего транспортного уровня. Стандартными протоколами этого слоя являются CNLS, CONS, IP и IPX.

     Уровень № 4. Транспортный (англ. transport). Отвечает за надежность обработки данных, вне зависимости от нижележащих уровней. Этот уровень управляет потоком данных в сети и контролем соединения между конечными адресами. К стандартным протоколам этого уровня относятся Transport Class 0, Class 1 и 4, относящиеся к модели OSI, TCP и SPX.

     Уровень № 5. Сеансовый (англ. session). Выполняет функцию посредника между верхними уровнями, которые ориентированы на работу с приложениями, и нижними уровнями, ориентированными на коммуникации в реальном времени. Сеансовый уровень предоставляет возможности для управления и контроля данных в множестве одновременных соединений, контролируя диалог связанных по сети приложений. Этот уровень обеспечивает возможности запуска, приостановки, инициализации и перезапуска сети.

     Уровень № 6. Представления данных (англ. presentation). Определяет форму, которую принимают данные при обмене между рабочими станциями. На компьютере–отправителе програмное обеспечение этого уровня конвертирует данные из формата уровня приложений в промежуточный, распознаваемый остальными уровнями формат. На компьютере–получателе этот уровень совершает обратное преобразование данных. Уровень представления также управляет средствами защиты сети от несанкционированного доступа, предоставляя такие услуги, как кодирование данных. Кроме того, этот уровень устанавливает правила передачи данных и занимается сжатием передаваемой информации для повышения пропускной способности сети.

     Уровень № 7. Прикладной (англ. application). Предоставляет конечным пользователям возможность пользоваться сетью. На этом уровне производятся высокоуровневые действия, управляемые компонентами локальной операционной системы. В отличие от остальных уровней модели OSI, этот уровень напрямую доступен конечным пользователям. В его функции входят передача данных, обработка сообщений, управление структурой каталогов, удаленное выполнение программ и эмуляция терминал.