Исходники.Ру - Программирование
Исходники
Статьи
Книги и учебники
Скрипты
Новости RSS
Магазин программиста

Главная » Сети » Локальные сети - Все статьи »

Обсудить на форуме Обсудить на форуме

Локальные сети для начинающих (на примере LANtastic)

Введение в локальные сети

Обзор

Семейство сетевых продуктов LANtastic разработано с учетом неопытности пользователей и обеспечивает простоту установки и управления сетью. Однако, без понимания основных аспектов функционирования локальной сети даже эта простота не поможет. При возникновении каких-либо проблем их трудно решить, не зная основ сетевых технологий.

Цели

Целью данного обзора является попытка донести до пользователей основы сетевых концепций. В качестве объекта рассмотрения выбрана наиболее распространенная технология Ethernet. В книге не содержится достаточно полной информации об устройстве и функционировании сетей, это потребовало бы очень значительного объема и времени. Многие концепции рассмотрены лишь мимоходом. Тем не менее мы надеемся, что, прочтя этот краткий обзор, вы узнаете по крайней мере:

  • основы организации сети Ethernet на основе коаксиального кабеля и витой пары;
  • определения и описания основных типов кабелей;
  • роль сетевых адаптеров при организации сети;
  • определение и описание основных типов топологии сети;
  • определение и описание трех основных классов Ethernet;
  • описание разъемов для подключения кабеля UTP;
  • описание кабелей UTP;
  • правило Ethernet 3-4-5;
  • разницу между сервером и рабочей станцией;
  • основы распределенных сетей;
  • модель OSI и ее применение к LANtastic;
  • роль программных модулей LANtastic.

    Что такое ЛВС?

    Локальная сеть (ЛВС) представляет собой коммуникационную систему, позволяющую совместно использовать ресурсы компьютеров, подключенных к сети, таких как принтеры, плоттеры, диски, модемы, приводы CD-ROM и другие периферийные устройства. Локальная сеть обычно ограничена территориально одним или несколькими близко расположенными зданиями. Каждый компьютер в составе ЛВС должен иметь следующие компоненты:

    1. сетевой адаптер;
    2. кабель;
    3. сетевая операционная система (сетевые программы).

    Сетевые адаптеры

    Сетевые адаптеры и кабели являются аппаратной основой организации компьютерных сетей, их нормальная работа жизненно важна для сети. С кабелями и адаптерами связано обычно 80% неполадок в сети.

    В каждом компьютере должен быть установлен сетевой адаптер, обеспечивающий подключение к выбранному типу кабеля.

    Функцией сетевого адаптера является передача и прием сетевых сигналов из кабеля. Адаптер воспринимает команды и данные от сетевой операционной системы (ОС), преобразует эту информацию в один из стандартных форматов и передает ее в сеть через подключенный к адаптеру кабель.

    LANtastic не предъявляет к сетевым адаптерам каких-либо специфических требований. Вам достаточно иметь адаптеры одного из следующих типов:

    Artisoft NodeRunner или NodeRunner Pro
    это 16-битовые адаптеры, полностью соответствующие стандарту 802.3 Ethernet и 100% совместимые с адаптером NE2000 (Eagle Technology). С адаптерами поставляются драйверы NDIS и ODI. Адаптеры существуют в различных модификациях в зависимости от типа используемого кабеля;
    Рекомендуемые Artisoft адаптеры
    эти адаптеры имеют драйверы, совместимые с Artisoft NetBIOS. Драйверы для таких адаптеров включаются в комплект поставки LANtastic.
    Адаптеры, поддерживающие спецификацию NDIS
    данная спецификация задает требования к драйверу сетевого адаптера, обеспечивающие независимость от оборудования и протокола.

    Конфигурация адаптера

    Каждый адаптер, устанавливаемый в компьютер, должен нормально работать с остальной частью ПК. Нужно всегда обращать внимание на два важнейших параметра каждого устройства, устанавливаемого в компьютер.

    I/Obase
    Базовый адрес ввода-вывода является "каналом", по которому адаптер взаимодействует с другими компонентами компьютера. Каждое устройство должно использовать уникальный диапазон адресов ввода-вывода.
    IRQ
    Номер линии запроса прерывания. Запрос прерывания является сигналом, передаваемым устройством для того, чтобы привлечь внимание процессора (прервать его текущую деятельность). Такой сигнал обычно подается при появлении новых данных или завершении той или иной операции. Каждое устройство должно использовать уникальное значение IRQ.

    В таблице 1 приведены адреса ввода-вывода и номера IRQ, используемые различными устройствами.

    Таблица 1. Адреса ввода-вывода
    Устройство IRQ IOBase Адреса памяти Канал ПДП (DMA)
    Системный таймер 0      
    Клавиатура 1      
    Коммуникационный порт COM1 4 3F8-3FF    
    Коммуникационный порт COM2 3 2F8-2FF    
    Параллельный (принтерный) порт LPT1 7 378-37F    
    Параллельный (принтерный) порт LPT2 [На компьютерах за исключением XT] 5 278-27F    
    Дисковый контроллер XT 5 320-32F C800-CBFF 3
    Дисковый контроллер AT 14 1F0-1F8    
    Контроллер SCSI различные     1,3
    Адаптер VGA 2,9 или без IRQ 3C0-3DA A0000-BFFFF 0
    VGA BIOS     C0000-C7FFF  
    Адаптер EGA 2,9 или без IRQ 3C0-3CF A0000-AFFFF B0000-BFFFF 0
    EGA BIOS     C0000-C7FFF  
    Адаптер MDA   3B0-3BF B0000-B3FFF 0
    Адаптер Hercules   3B4-3BF B0000-BfFFF  
    Адаптер CGA   3D0-3DF B8000-B3FFF 0
    Буфер символов CGA, EGA     B8000-BBFFF  
    Игровой порт (джойстик)   200-20F    

    Сетевые кабели

    Кабель обеспечивает канал связи компьютера с остальными машинами сети. При установке кабелей нужно точно следовать спецификациям. Пренебрежение этим правилом может принести очень много неприятностей. Отметим разницу между кабелем и кабельным сегментом говоря о кабеле, будем всегда иметь в виду отрезок провода, соединяющего два узла сети; сегментом же будем называть весь комплект кабелей от одного конца сети до другого (между терминаторами). Терминаторы представляют собой резисторы, устанавливаемые на обоих концах сегмента для согласования волнового сопротивления кабеля. Сигнал, дошедший до конца сегмента, поглощается терминатором - это позволяет избавиться от паразитных отраженных сигналов в сети. Если терминаторы не устанавливать, отраженный от конца кабеля сигнал снова попадает в кабель - этот отраженный сигнал будет являться в данном случае помехой и может породить множество проблем вплоть до полной неработоспособности сети.

    Кабель на основе скрученных пар (витая пара, TP).
    Кабель содержит две или более пары проводов, скрученных один с другим по всей длине кабеля. Скручивание позволяет повысить помехоустойчивость кабеля и снизить влияние каждой пары на все остальные.

    Коаксиальный кабель
    Состоит из центрального проводника (сплошного или многожильного), покрытого слоем полимерного изолятора, поверх которого расположен другой проводник (экран). Экран представляет собой оплетку из медного провода вокруг изолятора или обернутую вокруг изолятора фольгу. В высококачественных кабелях присутствуют и оплетка и фольга. Коаксиальный кабель обеспечивает более высокую помехоустойчивость по сравнению с витой парой, но он дороже. Существуют различные виды коаксиальных кабелей. При установке сети следует выбирать кабель в точном соответствии со спецификацией.
    Оптический кабель
    Состоит из одного или нескольких кварцевых волокон (иногда полимерных), покрытых защитной оболочкой. Оболочка как правило состоит из нескольких слоев для обеспечения лучшей защиты волокон.

    Архитектура сети

    Сетевая архитектура сродни архитектуре строений. Архитектура здания отражает стиль конструкций и материалы, используемые для постройки. Архитектура сети описывает не только физическое расположение сетевых устройств, но и тип используемых адаптеров и кабелей. Кроме того, сетевая архитектура определяет методы передачи данных по кабелю.

    Топология сети

    Топология сети описывает схему физического соединения компьютеров. Существуют 3 основных типа сетевой топологии:

    Общая шина.

    При использовании шинной топологии компьютеры соединяются в одну линию, по концам которой устанавливают терминаторы. Преимущества шинной топологии заключаются в простоте организации сети и низкой стоимости. Недостатком является низкая устойчивость к повреждениям - при любом обрыве кабеля вся сеть перестает работать, а поиск повреждения весьма затруднителен.

    Звезда.

    При использовании топологии "звезда", каждый компьютер подключается к специальному концентратору (хабу). Преимуществом этой топологии является ее устойчивость к повреждениям кабеля - при обрыве перестает работать только один из узлов сети и поиск повреждения значительно упрощается. Недостатком является более высокая стоимость.

    Кольцо.

    При такой топологии узлы сети образуют виртуальное кольцо (концы кабеля соединены друг с другом). Каждый узел сети соединен с двумя соседними. Эту топологию активно продвигает фирма IBM (сети Token Ring). Преимуществом кольцевой топологии является ее высокая надежность (за счет избыточности), однако стоимость такой сети достаточно высока за счет расходов на адаптеры, кабели и дополнительные приспособления.

    Спецификации IEEE

    Каждая сеть должна следовать определенным правилам (протоколам) при передачи данных от одного компьютера к другому. Протокол определяет способ доступа узла к передающей среде (кабелю) и способ передачи информации от одного узла к другому.

    В настоящее время используется два типа протоколов доступа к среде:

    • передача маркера (token) используется в сетях IBM Token Ring и FDDI;
    • множественный доступ с детектированием несущей (CSMA) используется в сетях Ethernet.

    Протокол Ethernet был разработан в 1973 году компанией Xerox и развит впоследствии ею совместно с Intel и Digital Equipment Corp. С тех пор этот протокол стал международным стандартом организации компьютерных сетей. Стандарт был документирован и развит институтом IEEE и получил известность как спецификация IEEE 802.3. IEEE представляет собой организацию Международного Комитета по Стандартам (ISO), ответственной за выработку сетевых стандартов.

    Три класса Ethernet

    Спецификация Ethernet предусматривает три различных типа кабельных систем и сетевой топологии, используемых для организации сетей. Эти типы известны как 10Base5, 10Base2 и 10Base-T.

    10 означает полосу пропускания кабеля (10 Мегабит в секунду), Base метод немодулированной передачи (baseband), при котором в каждый момент времени по кабелю может передаваться только один сигнал. 5, 2 и T говорят о накладываемых на сегмент ограничениях (см. ниже).

    Коаксиальный кабель: ThickNet, 10BASE5, толстый коаксиал

    В качестве среды передачи используется коаксиальный кабель специального типа, который называют обычно "толстым". Каждый компьютер подсоединяется к главному кабелю (магистраль, backbone) с помощью специального "кабеля снижения" (drop cable). Этот кабель, в свою очередь, присоединяется к AUI-порту сетевого адаптера с помощью разъема DB15.

    Типы кабеля:

    • BELDEN #9880, 89980;
    • кабель снижения BELDEN #9902, 9903.

    Ограничения сегмента (помните, что сегментом называется общая длина кабеля между двумя терминаторами, устанавливаемыми на обоих концах сети). Стандарт 10Base5 поддерживает до 100 узлов на сегмент, длина которого не должна превышать 500 метров.

    За и против 10Base5:

    PRO:

    • Кабель надежно экранирован. Длина сегмента больше, чем при других вариантах Ethernet и количество узлов также превышает допустимые для других типов значения.

    CONTRA:

    • Высокая стоимость кабеля и его установки.
    • Инсталляция достаточно сложна из-за необходимости установки трансиверов по всей сети.
    • Громоздкие кабели приходится размещать на потолке или под полом.

    10BASE5 обычно используют те, у кого уже установлена сеть 10BASE5.

    Обозначение 5 в акрониме 10BASE5 напоминает о длине сегмента (до 500 метров).

    Коаксиальный кабель: ThinNet 10BASE2, "CheaperNet", тонкий коаксиал

    В качестве среды передачи 10Base2 использует тонкий коаксиальный кабель (thin Ethernet). Его иногда называют также "cheapernet" (дешевый). Сеть использует шинную топологию, для подключения адаптеров к кабелю используются специальные BNC-тройники (T-Connector). По концам сегмента устанавливаются терминаторы. Можно организовать сеть со смешанной топологией "звезда-шина", используя повторители (repeater), соответствующие спецификации 802.3.

    Поддерживаемые кабели:

    • BELDEN: #9907, 89907.
    • Соответствующие 802.3 кабели - такие, как RG58A/U или RG58 C/U.

    Ограничения сегмента:

    Стандарт 10BASE2 Ethernet поддерживает до 30 узлов в сегменте с длиной не более 185 метров. Минимальное расстояние между узлами составляет 0.5 метра.

    • Тонкий коаксиальный кабель требует использования тройников для подключения кабеля к адаптеру.
    • Сетевой кабель не может быть соединен с адаптером с помощью кабеля снижения.
    • Терминаторы подключаются к тройникам первого и последнего компьютеров сегмента.

    За и против 10BASE2:

    PRO:

    • Надежно проверенная технология.
    • Простая установка и расширение сети.
    • Экранирование кабеля лучше, чем для UTP (неэкранированная витая пара).

    CONTRA:

    • Кабель дороже, чем UTP.
    • Проложенные по стенам кабели выглядят достаточно плохо.
    • Отсоединение любого кабеля полностью нарушает работоспособность сети.

    Название 10BASE2 напоминает о максимальной длине сегмента [почти] 200 метров (точнее, 185).

    Скрученные пары: 10BASE-T

    Стандарт 10BASE-T предполагает использование кабеля на основе неэкранированных скрученных пар проводников (UTP) с разъемами RJ-45. Вилки RJ-45 вставляются непосредственно в разъем сетевого адаптера на каждом компьютере. Сеть собирается по топологии "звезда" второй конец каждого кабеля вставляется в разъем специального устройства, называемого концентратором или хабом. Хаб является общей точкой соединения узлов сети (центр звезды). Обычно хаб функционирует как повторитель.

    Поддерживаемые кабели:

    • AT&T: #104, 315, 205, #105, 287, 015. категории 3 (Level 3) или выше (рекомендуется Level 5), BELDEN: #1227A.

    Ограничения сегмента.

    Стандарт IEEE 802.3 10BASE-T предполагает один узел на каждый сегмент при максимальной длине сегмента 100 метров.

    За и против 10BASE-T:

    Разводка контактов разъема RJ-45

    PRO:

    • Более простая локализация ошибок по сравнению с другими вариантами Ethernet - кабели можно просто отсоединять для проведения диагностики.
    • Кабель достаточно дешев и иногда устанавливается заранее при строительстве здания.

    CONTRA:

    • Организация сети удорожается за счет установки концентратора, который не требуется при других вариантах Ethernet.
    • Кабель недостаточно защищен от помех по причине отсутствия экрана, что может затруднить организацию сети в производственных помещениях.

    Буква T в акрониме 10BASE-T напоминает о типе кабеля (twisted-pair); она же может служить напоминанием о способе соединения - телефонные разъемы RJ45. Буква Т похожа на цифру 1, что служит напоминанием о длине сегмента - 100 метров.

    В разъемах RJ-45 для соединения сети 10BASE-T используются контакты 1,2,3, 6. Разводка кабеля в разъеме показана на рисунке.

    Прямое соединение

    Нормальное соединение 10Base-T выполняется так, что контакты 1, 2, 3 и 6 с одного конца кабеля соединяются с одноименными концами другого кабеля. [ На самом деле для разделки кабеля UTP существуют специальные стандарты, в частности, EIA/TIA-568-A]

    Соединение хабов

    Для расширения сети 10Base-T требуется устанавливать дополнительные концентраторы, поскольку в каждом сегменте может присутствовать только один узел. Дополнительные хабы подключаются как показано на рисунке. Если соединение концентраторов осуществляется через порт 10Base-T [ Большинство современных хабов позволяют использовать для наращивания топологию 10Base-2 (общая шина) или используют специальные кабели и разъемы для объединения нескольких концентраторов в единый стек.] специальный кабель, разводка которого отличается от обычной (см. рисунок ниже) [ Современные концентраторы, как правило имеют специальный порт расширения, который позволяет использовать обычный кабель для подключения дополнительного хаба.] .

    Правила использования повторителей (Ethernet Repeater)

    Между любыми двумя взаимодействующими узлами сети может находиться до 5 сегментов, соединенных не более, чем 4 повторителями (или хабами). При этом компьютеры (узлы сети) могут находиться не более, чем в 3 сегментах из 5. Оставшиеся два сегмента не должны содержать компьютеров и служат лишь для удлинения сети (соединения повторителей или концентраторов). В каждом конце пустого сегмента находится повторитель или хаб.

    Правило Ethernet 5-4-3

    • 5 - не более пяти сегментов, соединенных
    • 4 - не более, чем четырьмя повторителями (или хабами).
    • 3 - в сети не должно быть более трех сегментов, содержащих компьютеры
    • 2 - оставшиеся два сегмента используются для соединения повторителей или хабов.
    • 1 коллизионный домен (Collision Domain)

    Все компоненты Ethernet, включая кабель и репитеры, вносят некоторую задержку в распространение сигнала. Эта задержка оказывает влияние на способность узлов сети детектировать коллизии [Попытка двух узлов одновременно использовать кабель для передачи данных.] и поэтому, задержка является основным фактором, ограничивающим длину сегмента Ethernet.

    Все конфликты, происходящие в одном коллизионном домене, должны обнаруживаться любым узлом сети при попытке этого узла послать свои данные в сеть.

    Серверы и рабочие станции

    Сеть представляет собой не просто компьютеры, соединенные вместе кабелем. Сеть - это набор компьютеров, осуществляющих обмен данными между собой с определенными целями. Если компьютер Ивана хочет "разговаривать" с машиной Марии, это обычно означает, что Иван что-то хочет получить от Марии. Для удовлетворения таких потребностей, каждый компьютер должен осуществлять определенные функции. Независимо от используемых на каждом компьютере приложений все машины сети делятся на два класса - серверы и рабочие станции.

    Что такое сервер?

    Сервером будем называть компьютер, предоставляющий свои ресурсы (например, диски) другим компьютерам сети. Серверы предоставляют свои ресурсы рабочим станциям.

    Что такое рабочая станция?

    Рабочая станция или клиент использует ресурсы сервера. Рабочие станции имеют доступ к сетевым ресурсам, но своих ресурсов в общее пользование не предоставляют.

    С сетевыми ресурсами обычно связывают локальные имена (A-Z для дисков; LPTx, COMx - для портов).

    Сети с выделенными серверами и одноранговые сети

    • Сети с архитектурой клиент-сервер используют центральный сервер для обслуживания запросов клиентов, тогда как одноранговые сети позволяют любой рабочей станции функционировать одновременно в качестве сервера, если этого требуют задачи.
    • По сравнению с универсально одноранговой архитектурой сеть клиент-сервер более специализирована.

    Сети с архитектурой клиент-сервер

    • Специализированный компьютер (выделенный сервер) используется для установки всех разделяемых ресурсов. Такое решение ускоряет доступ пользователей к централизованным ресурсам сети.
    • Сетевое администрирование проще за счет незначительного числа серверов в сети и их узкой специализации.
    • Высокие требования к выделенному серверу обеспечение высокой производительности требует установки на сервере большого количества оперативной памяти, диска большого размера и использования в сервере производительного процессора.
    • При нарушении работы сервера сеть становится практически неработоспособной.

    Одноранговые сети

    • Сетевые приложения могут быть распределены по многочисленным серверам для повышения производительности сети и снижения расходов.
    • Гибкое разделение ресурсов любого узла сети.
    • Администрирование одноранговой сети может быть сложнее за счет большего числа серверов и более развитых возможностей каждого сервера.
    • Невыделенные серверы медленнее специализированных.
    • В сети LANtastic могут использоваться как выделенные серверы, так и невыделенные серверы/рабочие станции.

      Распределенные (глобальные) сети

      В общем случае сети, расположенные в одном (или нескольких близко расположенных) здании называется локальной (ЛВС). Сети, объединяющие компьютеры в разных зданиях, городах и странах, она называется распределенной (WAN -Wide Area Network). Распределенные сети очень большого масштаба (например, Internet, EUNET, Relcom, FIDO) часто называют глобальными. Распределенные сети состоят из трех основных компонент:

      1. Локальные сети, как узлы распределенной сети
      2. Каналы, соединяющие ЛВС.
      3. Оборудование и программы, обеспечивающие локальным сетям доступ к каналам связи.

      Оборудование распределенных сетей

      Для объединения локальных сетей требуется специальное оборудование независимо от того, находятся ли эти ЛВС в одном здании или связаны через распределенную сеть.

      • Повторители (Repeater) - усиливают полученный из кабельного сегмента сигнал и передают его в другой сегмент.
        • объединяют идентичные ЛВС;
        • простое усиление сигналов.
      • Мосты (Bridge) передают сообщения на основе записей в таблице пересылки.
        • Возможность фильтрации сетевого трафика;
        • сохраняет информацию о всех узлах;
        • соединяет идентичные или разные сети (например, Ethernet и Token Ring).
      • Маршрутизаторы (Router) обеспечивают выбор маршрута обмена данными между узлами сети.
        • Принимает решение о выборе "лучшего пути";
        • Дистанция обычно оценивается в интервалах (hop) - промежутках между двумя соседними маршрутизаторами на пути от отправителя к получателю.

          Сети и модель OSI

          В этом разделе рассмотрены ключевые концепции, которые помогут вам глубже понять принципы работы компьютерных сетей.

          При огромном числе компаний, разрабатывающих и производящих оборудование и программы для организации сетей вопрос стандартизации играет важнейшую роль. Нет ничего странного в организации сети LANtastic с использованием адаптеров Artisoft, 3Com, Intel и других фирм. Возможность работы такого разнородного оборудования в одной сети обеспечивает стандарт Ethernet, разработанный IEEE. Использование этого стандарта всеми производителями адаптеров и концентраторов позволяет им выпускать оборудование, способное взаимодействовать с программами и аппаратурой других фирм при работе в одной сети.

          Часто на одном компьютере используются сетевые программы разных фирм, работающие одновременно. Например, компьютер с LANtastic может одновременно работать как клиент NetWare. Для обеспечения совместимости программ Международная Организация по Стандартизации (ISO - International Standards Organization) разработала модель сетевой архитектуры, получившую известность как OSI-модель. Модель Взаимодействия Открытых Систем (Open Systems Interconnect) описывает структуру сетевых уровней. Не все разработчики программ в точности следуют этой модели, однако она дает основы понимания способов взаимодействия сетевых компонент.

          Модель OSI

          В начале 80-х годов ISO опубликовала модель, предназначенную для оказания помощи разработчикам при объединении различных сетей. Получившая широкую известность модель OSI содержит семь дискретных уровней, каждый из которых обеспечивает выполнение определенной части сетевых функций при обмене данными между компьютерами сети.

          Уровень приложений (Application Layer).
          На этом уровне работают приложения, с которыми имеет дело пользователь. Уникальность этого уровня заключается в том, что он не предоставляет своих услуг другим уровням модели. Примерами уровня приложений могут служить программы Lotus 1-2-3 или Edit (впрочем и многие другие).
          Уровень представления (Presentation Layer)
          Обеспечивает возможность понимания уровнем приложений одного компьютера информации, посланной уровнем приложений другого. Задачей данного уровня является трансляция из одного формата данных в другие, сжатие данных и их шифровка (при необходимости). Этот уровень включает функции DOS и сетевой ОС.
          Сеансовый уровень (Session Layer)
          Организует диалог между процессами на разных машинах, управляет этим диалогом и прерывает его по окончании. Примером этого уровня может служить протокол NetBIOS.
          Транспортный уровень (Transport Layer)
          Обеспечивает взаимодействие между приложениями и коммуникационными уровнями. Этот уровень отвечает за разбиение данных на пакеты и их доставку адресатам. Транспортный уровень прозрачен для приложений.
          Сетевой уровень (Network Layer)
          Обеспечивает соединение двух конечных систем, находящихся в разных подсетях. На сетевом уровне работают маршрутизаторы.
          Уровень канала данных (Data-Link Layer)
          Обеспечивает надежную передачу данных через канал связи (физическое соединение, кабель). Этот уровень обеспечивает физическую адресацию, уведомления об ошибках, порядок доставки кадров и управление потоком данных. Обычно функции этого уровня реализованы в сетевом адаптере (Network Interface Card - NIC). На этом уровне работают мосты.
          Физический уровень (Physical Layer)
          Электрические, механические, процедурные и функциональные спецификации, управляющие физическим соединением узлов сети. Данный уровень определяет тип среды передачи, кодирование данных, методы передачи, форму и тип разъемов и т. п. На этом уровне работают повторители.

          Потоки информации в модели организованы так, что каждый уровень предполагает, будто он напрямую взаимодействует с одноименным уровнем другого узла. Как показано на рисунке, сетевой уровень компьютера 1 предполагает, что он взаимодействует с сетевым уровнем компьютера 2. На самом же деле, каждый уровень может взаимодействовать только с соседними уровнями на своем компьютере. Для "взаимодействия" одноименных уровней модели организуется "сессия" Например, сетевой уровень компьютера 1 организует сессию с сетевым уровнем компьютера 2 следующим способом:

          на компьютере 1:

          1. сетевой уровень получает данные от транспортного уровня;
          2. сетевой уровень форматирует информацию в пакеты и передает их на уровень канала данных;
          3. уровень канала данных помещает пакеты в кадры (фреймы) и передает последние на физический уровень;
          4. физический уровень передает информацию в канал передачи.

          на компьютере 2:

          1. физический уровень принимает сигналы из кабеля;
          2. физический уровень передает данные на уровень канала данных;
          3. уровень канала данных разбирает полученные кадры и передает извлеченные из них пакеты на сетевой уровень;
          4. сетевой уровень обрабатывает полученные пакеты и передает информацию на транспортный уровень для ее последующей обработки.

          Другие стандарты

          Модель OSI обращается с данными так, как будто мир за пределами компьютера переполнен опасностями. Каждый пакет сопровождается и упаковывается так, как молодая мать снаряжает своего единственного ребенка на прогулку зимой. Результатом этого является сверхвысокая надежность обмена информации, однако замедляется передача и усложняется реализация модели.

          Во время разработки модели OSI в конце 70-х годов несколько компаний разработали свои методы, достаточно отдаленно напоминающие модель OSI, однако обеспечивающие высокую скорость обмена. Корпорация IBM реализовала систему с передачей маркера (token) в рамках Стандартной Сетевой Архитектуры (Standard Network Architecture - SNA). В это же время широко известный исследовательский центр компании Xerox в Palo Alto реализовал схему, названную XNS (Xerox Network Services), обеспечивающую множественный доступ к среде передачи. Вариация этого метода, названного "ethernet," была адаптирована в системе TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), Digital Equipment в ее стратегии Digital-Intel-Xerox (DIX) и Novell в SPX/IPX (Sequence Packet Exchange/Internetwork Packet Exchange), используемых в сетевой ОС NetWare.

          Все эти вариации достаточно слабо связаны с моделью OSI. Институт (IEEE) организовал комитете 802 (организованный в феврале 1980 отсюда название), который начал заниматься разработкой сетевых спецификаций, реализованных в серии документов 802.

          • 802.1 определяет часть физического уровня и уровня канала данных модели OSI как три новых уровня физический, MAC (Medium Access Control управление доступом к среде) и LLC (Logical Link Control управление логическим каналом).
          • 802.2 определяет уровень LLC. LLC может принимать запросы услуг от вышележащих уровней через SAP (Service Access Points точки доступа к сервису). Такие запросы передаются одним из трех способов:
            1. Пакеты передаются и принимаются как дейтаграммы; дейтаграммы принимают все узлы сети, а использует только тот, кто их запрашивал. Этот тип сервиса используется в сетях NetWare.
            2. Организуется логическое устройство, обеспечивающее организацию сеанса связи, управление потоком данных и контроль ошибок. Этот тип сервиса используется в сетях LANtastic.
            3. Используются как дейтаграммы, так и сеансы точка-точка.
          • 802.3 определяет уровень MAC, используемый в схеме детектирования несущей и обнаружения коллизий (CSMA/CD), принятой в Ethernet"
            • Детектирование несущей (Carrier Sense) - сетевой адаптер "прослушивает" сеть на предмет обнаружения занятости кабеля. В случае если кабель занят другой станцией, через промежуток времени, задаваемый с помощью генератора случайных чисел, попытка доступа повторяется.
            • Множественный доступ (Multiple Access) - каждый адаптер имеет равные шансы получить доступ к среде, когда кабель свободен. Даже если адаптер только что завершил передачу пакета, он имеет такие же шансы на получение доступа к среде, что и другие адаптеры.
            • Обнаружение конфликтов (Collision Detect) - при начале передачи пакета в сеть адаптер должен попытаться определить не начал одновременно с ним передачу другой адаптер (коллизия). При попытке одновременного доступа, оба адаптера должны освободить кабель и повторить попытку передачи по истечении случайного интервала времени.
          • 802.4 определяет MAC-уровень для схем с передачей маркера.
          • 802.5 определяет уровень MAC для схем с передачей маркера по кольцу, аналогичных (но не совпадающих) Token Ring.

          Зачем нужна модель OSI, если разработаны специальные стандарты? Дело в том, что все сетевые ОС, такие, как LANtastic, NetWare, Windows NT, Windows 95 и пр. используют одни и те же основные процессы для обмена данными между узлами сети. Компоненты сети могут не соответствовать в точности модели OSI, но они должны следовать ей в общих вопросах.

          Сетевой стек LANtastic

          Термин стек при обсуждении сетей обычно используют для обозначения совокупности загруженных сетевых программ. На рисунке показан сетевой стек DOS-версии LANtastic.

          Драйвер низкого уровня
          Программный модуль, управляющий потоком двоичных данных (нулей и единиц) через сетевой адаптер. На рисунке в качестве такого драйвера изображена NR.EXE - программа, обеспечивающая взаимодействие сетевой ОС с адаптером NodeRunner.
          Протокол
          Язык (или набор правил), используемый в сети для обмена данными. Artisoft использует в своих программах фирменную реализацию протокола NetBIOS, предложенного компанией IBM. Реализацию протокола обеспечивает AILANBIO.EXE. Для того, чтобы другой компьютер мог общаться с вашим, на них должны быть установлены совместимые версии протокола AILANBIO.
          Клиент
          Программный модуль REDIR.EXE, управляющий доступом к сети. Эта программа просматривает почти все выполняемые на локальном компьютере операции на предмет поиска сетевых запросов.
          Сервер
          Модуль SERVER.EXE, обеспечивающий обработку поступивших из сети запросов, таких, как обращение к дискам или принтерам данного сервера через сеть.

          Перечисленные файлы можно вручную загрузить из командной строки DOS или сделать это с помощью пакетного файла. При инсталляции LANtastic автоматически создается такой файл STARTNET.BAT. Ниже приведен порядок, в котором должны загружаться программные модули:

          • NR
          • AILANBIO
          • REDIR
          • SERVER

          Стек каждого разработчика имеет разную степень соответствия модели OSI. Каждая загружаемая программа совсем не обязательно должна выполнять функции какого-либо одного уровня. Возможна реализация функций одного уровня несколькими программами или обслуживание одной программой нескольких смежных уровней.

          На рисунке показано распределение модулей LANtastic в модели OSI.

          Заключение

          Локальная сеть (ЛВС) представляет собой коммуникационную систему, объединяющую компьютеры с целью разделения файлов, принтеров и других ресурсов, организации электронной почты и т. п. ЛВС обычно ограничена одним зданием.

          Базовыми компонентами ЛВС являются адаптеры, кабели и сетевые программы.

          Сетевые адаптеры и кабели обеспечивают физическое соединение компьютеров в сеть. Сетевой адаптер обеспечивает прием и передачу сигналов. LANtastic может работать с различными адаптерами:

          • адаптеры производства Artisoft (NodeRunner, AE и 2MBPS);
          • рекомендуемые Artisoft адаптеры, драйверы для которых включены в комплект поставки LANtastic (NE2000 или 3C503);
          • адаптеры, поддерживающие спецификацию NDIS.

          Адаптер должен иметь уникальные значения параметров IRQ и IOBASE во избежание конфликта с другими устройствами.

          Кабель является средой передачи информации от одного адаптера к другому. Существуют три основных типа кабеля:

          • витая пара состоит из двух или более пар скрученных проводников, помещенных в общую пластиковую оболочку; скручивание проводников в паре повышает помехоустойчивость;
          • коаксиальный кабель состоит из центрального проводника, покрытого слоем изолятора, поверх которого расположен второй проводник (экран);
          • оптический кабель содержит одно или несколько кварцевых волокон, помещенных в защитную оболочку; оптический кабель не подвержен влиянию электрических помех.

          Сетевая топология определяет схему физического соединения компьютеров в сеть и тип используемого оборудования. используется три основных варианта топологии сети:

          • шинная топология, при которой компьютеры соединяются в одну цепочку, на концах которой устанавливаются специальные терминаторы; шинная топология проста в установке и обеспечивает невысокую стоимость всей сети, однако при повреждении кабеля сеть становится полностью неработоспособной;
          • топология "звезда" используется при установке в сети центрального узла концентратора (хаба); при повреждении кабеля перестает работать только один узел сети;
          • кольцевая топология, при которой адаптеры соединяются кабелем в замкнутое кольцо; эта топология используется в основном в сетях token Ring.

          IEEE организация, отвечающая за разработку сетевых стандартов, разработала большинство действующих в настоящее время сетевых стандартов. По методам доступа к среде передачи сетевые протоколы делятся на два типа:

          • передача маркера используется в сетях Token Ring и FDDI;
          • множественный доступ с детектированием несущей (CSMA) используется в сетях Ethernet.

          IEEE делит сети на три основных класса:

          • коаксиальный кабель 10BASE5;
          • коаксиальный кабель 10BASE2.
          • витая пара 10BASE-T.

          С кабелем на основе скрученных пар используются разъемы RJ45 (четыре контакта из восьми):

          1 - передача +, 2 передача -, 3 прием +, 6 - прием -.

          Кабели с разъемами RJ45 могут использоваться для соединения адаптеров с концентратором или концентраторов друг с другом - в последнем случае используется специальная разводка кабеля в разъеме.

          Правило Ethernet 5-4-3 гласит, что в сети не может быть более 5 сегментов, соединенных не более, чем 4 повторителями, причем компьютеры могут располагаться только в трех сегментах.

          Компьютеры в сети делятся на серверы и рабочие станции. Серверы предоставляют свои ресурсы (диски, принтеры и пр.) рабочим станциям. Рабочие станции используют ресурсы серверов, но не предоставляют другим своих ресурсов.

          Архитектура клиент-сервер предполагает использование в сети специального компьютера выделенного сервера - для обслуживания запросов рабочих станций.

          Одноранговая сеть позволяет любому компьютеру одновременно играть роль сервера и рабочей станции. Если вы не используете сервер одноранговой сети в качестве рабочей станции, он становится выделенным.

          Распределенные сети (WAN) объединяют ЛВС, расположенные в разных зданиях, городах или странах, соединенные с помощью специального оборудования. Для организации распределенной сети требуются маршрутизаторы, мосты, повторители и другие устройства.

          Международная Организация по стандартизации (ISO) разработала модель для описания сетевых стеков, известную как модель OSI. Эта модель содержит семь уровней, каждый из которых взаимодействует только со своим ближайшим соседом, в результате чего он может эффективно обмениваться информацией с одноименным уровнем другого компьютера сети.

          Стек LANtastic включает:

          • серверный модуль SERVER.EXE.
          • клиентский модуль REDIR.EXE.
          • программу транспортного уровня AILANBIO.EXE.
          • драйвер низкого уровня (например, NR.EXE).

Может пригодится:


Автор: неизвестен
Прочитано: 7770
Рейтинг:
Оценить: 1 2 3 4 5

Комментарии: (1)

Прислал: steel
Можно ли послать пакеты на компьютер внутри сети из вне, если компьютер за NAT?

Добавить комментарий
Ваше имя*:
Ваш email:
URL Вашего сайта:
Ваш комментарий*:
Код безопастности*:

Рассылка новостей
Бассейн intex каркасный - купить надувные каркасные бассейны "Expert-Pool".
Рейтинги
© 2007, Программирование Исходники.Ру