КОНСПЕКТ ОБЗОРНОЙ ЛЕКЦИИ

Для студентов специальности
Т1002 «Программное обеспечение информационных технологий»

( Косенко П.А.)

Вопрос 41. Семиуровневая модель открытых вычислительных сетей (ВС). Модель ВС. Локальные ВС.

Схема передачи сообщений в ВС.

Задачи маршрутизации и адресации.

Порядок разделения ресурсов ЛВС. Протоколы.

Концепция вычислительных сетей является логическим результатом эволюции компьютерных технологий (системы пакетной обработки, многотерминальные системы, локальные и глобальные сети).

Вычислительные сети являются также примером распределенных вычислительных систем. Эволюция по этому направлению - мультипроцессорные компьютеры, многомашинные системы, вычислительные сети и распределенные программы. Распределенная программа - это программа, которая состоит из нескольких взаимодействующих частей, причем каждая часть может выполняться на отдельном компьютере сети.

Основные программные и аппаратные компоненты сети:

компьютеры;

коммуникационное оборудование;

операционные системы;

сетевые приложения.

Можно выделить несколько основных проблем построения сетей.

Связь компьютера и периферийного устройства (ПУ) осуществляется через внешний интерфейс – набор проводов и набор правил обмена информацией по этим проводам. Интерфейс отличается от протокола. Со стороны компьютера интерфейс реализуется совокупностью аппаратных и программных средств: контроллером ПУ и программой, управляющей этим контроллером (драйвер ПУ). Со стороны ПУ интерфейс реализуется, как правило, аппаратно. ПУ может принимать данные или команды управления.

Контроллер принимает данные, поступившие к нему во внутренний порт от процессора (приложения, ОС), преобразовывает их в соответствующий формат и передает их на внешний порт. Контроллер обычно выполняет набор базовых команд по управлению ПУ, а драйвер расширяет этот набор за счет комбинаций базовых команд. При передаче данных по внешнему интерфейсу используются специальные сигналы, синхронизирующие передачу. Контроллер может осуществлять работу по контролю достоверности обмена (бит четности, контрольная сумма, анализ состояния устройства и т.п.)

Взаимодействие двух компьютеров. Программа, работающая на одном компьютере не может непосредственно получить доступ к ресурсам другого компьютера, поскольку эти ресурсы находятся в распоряжении другой ОС. Запросы на эти ресурсы оформляются в виде сообщений. Сетевая ОС имеет клиентскую и серверную части. Клиент выполняет функцию формирования сообщений-запросов на внешние ресурсы и принимает результаты. Редиректор анализирует все запросы приложений и разделяет их на внешние запросы и локальные. Сервер принимает внешние запросы и выполняет их, возможно с участием локальной ОС.

Проблемы физической передачи данных по линиям связи. Информация кодируется внутри компьютера дискретными электросигналами. Существуют различные способы кодирования 1 и 0, например, потенциальный и импульсный способы. Однако внешние линии связи из-за своей протяженности и незащищенности от помех не очень пригодны для такого кодирования, и для них используется модуляция. Потенциальный и импульсный способы применяют, в основном, для качественных каналов.

Кроме проблемы кодирования при передаче сигналов необходимо решать задачи синхронизации передаваемых сигналов и достоверности передачи данных (сетевые адаптеры, модемы и тп).

Проблемы объединения нескольких компьютеров: топология; адресация; организация совместного использования линий связи.

Топология сети – способ организации физических связей. Логические связи- маршруты передачи данных между узлами сети. Логика и топология могут быть различны. Топологии: полносвязная; ячеистая; общая шина; звезда; кольцо.

Во всех топологиях кроме полносвязной неизбежно совместное использование линий связи, т.е. необходима выработка методик разделения этого ресурса.

Адрес – это уникальное имя компьютера в сети. Наибольшее распространение получили три схемы адресации: аппаратные адреса для сетей небольшого размера; символьные адреса, построенные по иерархическому принципу (www.tut.by); числовые составные адреса (IP-адреса).

При построении больших сетей одним из методов, облегчающим решение вышеназванных проблем, является структуризация. Различают физическую и логическую структуризацию. При этом появляются новые коммуникационные устройства – мосты, шлюзы, концентраторы.

Эзернет как пример стандартного решения сетевых проблем. Случайный метод доступа. Общая шина. Коллизии.

В начале 80-ч годов была разработана модель взаимодействия открытых систем (OSI). Средства взаимодействия делятся на 7 уровней: прикладной, представительный, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический. Каждый уровень решает четко ограниченный круг задач. Процессы одного уровня общаются друг с другом и со своими соседями. На каждом уровне работает свой протокол, соседние уровни общаются друг с другом через порты посредством интерфейсов. Иерархически организованный набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов сети, называется стеком протоколов. Стандартные стеки коммуникационных протоколов: OSI; TCP/IP; IPX/SPX; NetBIOS/SMB.

При прохождении по сети, сообщение отправленное процессом, на каждом уровне помещается в обрамление (заголовок и концевик), а, затем, после прохождения по линии связи подвергается распаковке. Форматы обрамлений и логика обработки сообщений зависит в первую очередь от типов используемых протоколов.

В модели OSI различают два типа протоколов. Протоколы с установлением соединения (сначала устанавливается соединение, потом передача сообщения). Вторая группа протоколов – без предварительного соединения.

.