Сетевые технологии. Сетевые технологии локальных сетей

Для того, чтобы разобраться как устроена локальная сеть , необходимо разобраться в таком понятии, как сетевая технология .

Сетевая технология состоит из двух компонентов: сетевых протоколов и аппаратуры, обеспечивающей работу этих протоколов. Протоколом в свою очередь является набор «правил», с помощью которых компьютеры, находящиеся в сети, могут соединяться друг с другом, а также обмениваться информацией. С помощью сетевых технологий у нас есть Интернет, есть локальная связь между компьютерами, стоящими у вас дома. Еще сетевые технологии называют базовыми , но также имеют еще одно красивое название – сетевые архитектуры .

Сетевые архитектуры определяют несколько параметров сети , о которых необходимо иметь небольшое представление, чтобы разобраться в устройстве локальной сети:

1)Скорость передачи данных. Определяет, какое количество информации, которая обычно измеряется в битах, может быть передана через сеть за определенное время.

2)Формат сетевых кадров. Информация, передаваемая через сеть, существует в виде так называемых «кадров» — пакетов информации. Сетевые кадры в разных сетевых технологиях имеют различные форматы передаваемых пакетов информации.

3)Тип кодирования сигналов. Определяет каким образом с помощью электрических импульсов, информация кодируется в сети.

4)Среда передачи. Это материал (обычно кабель), через который проходит поток информации – той самой, которая в итоге выводится на экраны наших мониторов.

5)Топология сети. Это схема сети, в которой есть «ребра», представляющие собой кабеля и «вершины» — компьютеры, к которым эти кабеля тянутся. Распространены три основных вида схем сетей: кольцо, шина и звезда.

6)Метод доступа к среде передачи данных. Используется три метода доступа к сетевой среде: детерминированный метод, случайный метод доступа и приоритетная передача. Наиболее распространен детерминированный метод, при котором при помощи специального алгоритма, время использования передающей среды делится между всеми компьютерами находящимися в среде. В случае случайного метода доступа к сети компьютеры состязаются в доступе сети. Такой метод имеет ряд недостатков. Одним из таких недостатков является потеря части передаваемой информации из-за столкновения пакетов информации в сети. Приоритетный доступ обеспечивает соответственно наибольший объем информации к установленной приоритетной станции.

Набор этих параметров определяет сетевую технологию.

В настоящее время широко распространена сетевая технология IEEE802.3/Ethernet . Широкое распространение она получила, благодаря простым и недорогим технологиям. Также популярна за счёт того, что обслуживание таких сетей проще. Топология Ethernet сетей обычно строится в виде «звезды», либо «шины». Средой передачи в таких сетях применяются как тонкие, так и толстые коаксиальные кабеля , а также витые пары и оптоволоконные кабеля . Протяженность сетей Ethernet обычно колеблется от 100 до 2000 метров. Скорость передачи данных в таких сетях обычно около 10 мбит/с. В сетях Ethernet обычно используется метод доступа CSMA/CD, относящийся к децентрализованным случайным методам доступа к сети.

Существуют также высокоскоростные варианты сети Ethernet: IEEE802.3u/Fast Ethernet и IEEE802.3z/Gigabit Ethernet , обеспечивающие скорость передачи данных до 100 мбит/с и до 1000 мбит/с соответственно. В этих сетях в качестве среды передачи используется преимущественно оптоволокно , либо экранированная витая пара .

Существуют также менее распространенные, но при этом повсеместно использующиеся сетевые технологии.

Сетевая технология IEEE802.5/Token-Ring характерна тем, что все вершины или узлы (компьютеры) в такой сети объединены в кольцо, используют маркерный метод доступа к сети, поддерживают экранированную и неэкранированную витую пару , а также оптоволокно в качестве передающей среды. Скорость в сети Token-Ring до 16 мбит/с. Максимальное количество узлов, находящихся в таком кольце, составляет 260, а длина всей сети может достигать 4000 метров.

Прочитайте по теме следующие материалы:

Локальная сеть IEEE802.4/ArcNet особенна тем, что в ней для передачи данных используется метод доступа с помощью передачи полномочий. Эта сеть является одной из самых старейших и ранее популярных в мире. Такая популярность обусловлена надежностью и дешевизной сети. В наше время такая сетевая технология менее распространена, так как скорость в такой сети довольно низкая – около 2,5 мбит/с. Как и большинство других сетей в качестве передающей среды использует экранированные и неэкранированные витые пары и оптоволоконные кабеля, которые могут образовывать сеть длиной до 6000 метров и включать в себя до 255 абонентов.

Сетевая архитектура FDDI (Fiber Distributed Data Interface) , базируется на IEEE802.4/ArcNet и имеет большую популярность из-за своей высокой надежности. Такая сетевая технология включает в себя два оптоволоконных кольца , протяженностью до 100 км. При этом также обеспечивается высокая скорость передачи данных в сети – около 100 мбит/с. Смысл создания двух оптоволоконных колец состоит в том, что по одному из колец проходит путь с резервными данными. Таким образом снижается шанс потери передаваемой информации. В такой сети может находиться до 500 абонентов, что также является преимуществом перед другими сетевыми технологиями.

Ежедневно для получения доступа к сервисам, доступным по сети Интернет, мы обращаемся к тысячам серверов, расположенных в различных географических точках. Каждому из этих серверов присваивается уникальный IP-адрес, по которому он идентифицируется в подключенной локальной сети.

Для успешного взаимодействия между узлами необходимо эффективное взаимодействие целого ряда протоколов. Эти протоколы реализованы на уровне оборудования и программного обеспечения каждого сетевого устройства. Взаимодействие между протоколами можно представить в виде стека протоколов. Протоколы в стеке представляют собой многоуровневую иерархию, в которой протокол верхнего уровня зависит от сервисов протоколов на более низких уровнях.

На графике ниже показан стек протоколов с набором первичных протоколов, необходимых для запуска веб-сервера по сети Ethernet. Нижние уровни стека отвечают за перемещение данных по сети и предоставление сервисов верхним уровням. Верхние уровни в большей степени отвечают за наполнение пересылаемых сообщений и пользовательский интерфейс.

Было бы невозможно запомнить все IP-адреса всех серверов, предоставляющих различные сервисы по сети Интернет. Вместо этого предлагается более простой способ поиска серверов – сопоставить имя с некоторым IP-адресом. Система имен доменов (DNS) позволяет использовать имя узла для запроса IP-адреса отдельного сервера. Регистрация и организация имен в этой системе выполняется по специальным высокоуровневым группам, именуемых доменами. К числу наиболее популярных высокоуровневых доменов сети Интернет относятся.com, .edu и.net. В DNS-сервере записана специальная таблица, ассоциирующая имена узлов в домене с соответствующим IP-адресом. Если клиент знает имя сервера, например, веб-сервера, но требуется найти IP-адрес, он направляет запрос на этот DNS-сервер через порт 53. Клиент использует этот IP-адрес DNS-сервера, прописанного в настройках DNS раздела конфигурации IP этого узла. По получении запроса DNS-сервер выясняет по своей таблице, имеется ли соответствие между запрашиваемым IP-адресом и веб-сервером. Если на DNS-сервере отсутствует запись о запрашиваемом имени, он опрашивает другой DNS-сервер в пределах своего домена. После распознавания IP-адреса DNS-сервер отправляет результат обратно к клиенту. Если DNS-серверу не удалось определить IP-адрес, клиент не сможет установить связь с этим веб-сервером и получит сообщение об истечении времени ожидания. Процесс определения IP-адреса по DNS-протоколу из клиентского программного обеспечения достаточно прост и прозрачен для пользователя.

В процессе обмена информацией веб-сервер и веб-клиент используют специальные протоколы и стандарты, гарантирующие прием и прочтение информации. К этим протоколам относятся следующие: протоколы уровня приложения, транспортные протоколы, протоколы межсетевого взаимодействия и сетевого доступа.

Протокол уровня приложения

Протокол передачи гипертекстовых файлов (HTTP) управляет взаимодействием между веб-сервером и веб-клиентом. Протокол HTTP задает формат запросов и ответов на запросы, пересылаемых между клиентом и сервером. Для управления процессом передачи сообщений между клиентом и сервером HTTP обращается к другим протоколам.

Транспортный протокол

Протокол управления передачей (TCP) – это транспортный протокол, управляющий отдельными сеансами связи между веб-серверами и веб-клиентами. Протокол TCP делит гипертекстовые сообщения (HTTP) на сегменты и отправляет их на конечный узел. Он также осуществляет управление потоками данных и подтверждает обмен пакетами между узлами.

Межсетевой протокол

Из протоколов межсетевого взаимодействия чаще всего применяется Интернет-протокол (IP). Протокол IP отвечает за прием форматированных сегментов от TCP, присвоение им локальных адресов, их инкапсуляцию в пакеты для маршрутизации на конечный узел.

Протоколы сетевого доступа

В локальных сетях чаще всего применяется протокол Ethernet. Протоколы сетевого доступа выполняют две основных функции - управление каналами передачи данных и физическая передача данных по сети.

Протоколы управления каналами передачи данных принимают пакеты от протокола IP, инкапсулируют их в соответствующий формат кадров локальной сети. Эти протоколы отвечают за назначение физических адресов кадрам данных и их подготовку к передаче по сети.

Стандарты и протоколы физической передачи данных отвечают за представление битов в тракте передачи, выбор способа передачи сигналов и их преобразование на принимающем узле. Сетевые интерфейсные платы поддерживают соответствующие протоколы тракта передачи данных.

Каждая служба, доступная по сети, имеет собственные протоколы уровня приложения, поддерживаемые программным обеспечением сервера и клиента. Помимо протоколов уровня приложения во всех общих Интернет-службах используется протокол Интернет (Internet Protocol, IP), отвечающий за адресацию и маршрутизацию сообщений между исходными и конечными узлами.

Протокол IP отвечает только за структуру, адресацию и маршрутизацию пакетов. IP не определяет способ доставки или транспортировки пакетов. Транспортные протоколы предписывают способ передачи сообщений между узлами. Наиболее популярными из транспортных протоколов являются протокол управления передачей (TCP) и протокол пользовательских датаграмм (UDP). Протокол IP использует эти транспортные протоколы для обеспечения связи и передачи данных между узлами.

Если приложению требуется подтверждение доставки сообщения, оно использует протокол TCP. Это аналогично процессу отправки заказного письма в обычной почтовой системе, когда для подтверждения получения письма получатель ставит свою подпись на квитанции.

TCP разбивает сообщение на фрагменты меньшего размера, именуемые сегментами. Эти сегменты последовательно нумеруются и передаются протоколу IP, который затем осуществляет сборку пакетов. TCP отслеживает количество сегментов, отправленных на тот или иной узел тем или иным приложением. Если отправитель не получает подтверждения в течение определенного периода времени, то TCP рассматривает эти сегменты как потерянные и повторяет их отправку. Повторно отправляется только потерянная часть сообщения, а не все сообщение целиком.

Протокол TCP на принимающем узле отвечает за повторную сборку сегментов сообщений и их передачу к соответствующему приложению.

FTP и HTTP – это примеры приложений, в которых для обеспечения доставки данных применяется протокол TCP.

В некоторых случаях протокол подтверждения доставки (TCP) не требуется, так как это замедляет скорость передачи данных. В таких случаях более приемлемым из транспортных протоколов является UDP.

Протокол UDP выполняет негарантированную доставку данных и не запрашивает подтверждения от получателя. Это аналогично отправке письма обычной почтой без уведомления о доставке. Доставка письма не гарантируется, но шансы его доставки достаточно высоки.

Протокол UDP более предпочтителен для передачи потокового аудио, видео и голосовой связи по IP-протоколу (VoIP). Подтверждение доставки лишь замедлит процесс передачи данных, и при этом повторная доставка нежелательна.

Примером использования протокола UDP является Интернет-радио. Если какое-либо сообщение затерялось в пути доставки по сети, оно не будет отправляться повторно. Пропадание нескольких пакетов будет восприниматься слушателем как кратковременное пропадание звука. Если для этого использовать протокол TCP, предусматривающий повторную доставку потерянных пакетов, то процесс передачи данных приостановится для приема потерянных пакетов, что заметно ухудшит качество воспроизведения.

Простой протокол электронной почты (SMTP)

Протокол SMTP используется программой почтового клиента для отправки сообщений на локальный почтовый сервер. Далее локальный сервер определяет, кому адресовано сообщение - локальному почтовому ящику или почтовому ящику на другом сервере.

Протокол SMTP применяется при взаимодействии с разными серверами, например, если требуется отправка сообщения на другие серверы. SMTP-запросы направляются на порт 25.

Почтовый протокол (POP3)

POP-сервер принимает и хранит сообщения для своих пользователей. После того, как установлено соединение между клиентом и почтовым сервером, сообщения будут загружены на компьютер клиента. По умолчанию сообщения не сохраняются на сервере после их прочтения клиентом. Клиенты обращаются к серверам POP3 через порт 110.

Протокол IMAP4

IMAP-сервер также принимает и сохраняет сообщения, адресованные его пользователям. Тем не менее, сообщения могут храниться в почтовых ящиках пользователей, если они не будут явно удалены самими пользователями. В самой последней версии протокола IMAP - IMAP4 запросы от клиентов прослушиваются через порт 143.

В разных платформах сетевых операционных систем используются различные почтовые серверы.

Обмен мгновенными сообщениями (Instant Messaging, IM) - это на сегодня один из наиболее популярных инструментов обмена информацией. Программное обеспечение мгновенного обмена сообщениями (IM), выполняемое на локальных компьютерах, обеспечивает взаимодействие пользователей в окнах передачи сообщений или в чат-сеансах по сети Интернет в реальном времени. На рынке сегодня предлагается множество программ обмена мгновенными сообщениями от различных компаний-разработчиков. В каждой службе мгновенного обмена сообщениями могут использоваться специальные протоколы и конечные порты, поэтому на двух разных узлах должно быть установлено совместимое программное обеспечение.

Для работы приложений мгновенного обмена сообщениями достаточна минимальная конфигурация. После загрузки клиентского приложения достаточно ввести имя пользователя и пароль. Эта операция необходима для проверки подлинности клиента IM на входе в сеть мгновенного обмена сообщениями. После выполнения входа на сервер клиенты могут отправлять сообщения другим клиентам в реальном времени. Помимо текстовых сообщений IM-клиент поддерживает передачу видео, музыкальных файлов и файлов голосовой связи. В IM-клиентах поддерживается функция телефона, что позволяет пользователям устанавливать телефонные вызовы по сети Интернет. Имеются дополнительные возможности настройки "Списка контактов", а также персональных стилей оформления.

Программное обеспечение IM-клиентов можно загружать и использовать на всех типах устройств, в том числе: компьютеры, КПК и сотовые телефоны.

Сегодня все более популярными становятся телефонные вызовы по сети Интернет. В клиентских приложениях Интернет-телефонии реализована технология обмена данными между равноправными уровнями (peer-to-peer technology), что аналогично технологии обмена мгновенными сообщениями. В IP-телефонии применяется технология Voice over IP (VoIP), которая использует пакеты IP для передачи оцифрованных голосовых данных.

Чтобы начать работу с Интернет-телефоном, загрузите клиентское программное обеспечение с узла одной из компаний, предлагающих этот сервис. Ставки за пользование сервисами Интернет-телефонии меняются в зависимости от региона и поставщика.

После установки программного обеспечения пользователь должен выбрать уникальное имя. Это необходимо для приема вызовов от других пользователей. Необходимы также динамики и микрофон, встроенные или внешние. В качестве телефона часто используется гарнитура, подключаемая к компьютеру.

Вызовы устанавливаются с другими пользователями, использующими тот же сервис, путем выбора имен из списка. Для установления вызова на обычный телефон (наземной линии или сотовый телефон) требуется шлюз для доступа к коммутируемой телефонной сети общего пользования (ТфОП).

Выбор протоколов и конечных портов, применяемых в приложениях Интернет-телефонии, может меняться в зависимости от типа программного обеспечения.

История появления вычислительных сетей напрямую связана с развитием компьютерной техники. Первые мощные компьютеры (т.н. Мэйнфреймы), занимали по объёму комнаты и целые здания. Порядок подготовки и обработки данных был очень сложен и трудоёмок. Пользователи подготавливали перфокарты, содержащие данные и команды программ, и передавали их в вычислительный центр. Операторы вводили эти карты в компьютер, а распечатанные результаты пользователи получали обычно только на следующий день. Такой способ сетевого взаимодействия предполагал полностью централизованную обработку и хранение.

Мэйнфрейм - высокопроизводительный компьютер общего назначения со значительным объемом оперативной и внешней памяти, предназначенный для выполнения интенсивных вычислительных работ. Обычно с мэнфреймом работают множество пользователей, каждый из которых располагает лишьтерминалом , лишенным собственных вычислительных мощностей.

Терминал (от лат. terminalis - относящийся к концу)

Компьютерный терминал - устройство ввода/вывода, рабочее место на многопользовательскихЭВМ, монитор с клавиатурой. Примеры терминальных устройств: консоль, терминальный сервер, тонкий клиент, эмулятор терминала,telnet.

Хост (от англ.host- хозяин, принимающий гостей)- любое устройство, предоставляющее сервисы формата «клиент-сервер» в режиме сервера по каким-либо интерфейсам и уникально определённое на этих интерфейсах. В более частном случае под хостом могут понимать любой компьютер, сервер, подключенный к локальной или глобальной сети.

Компьютерная сеть (вычислительная сеть, сеть передачи данных )- система связи компьютеров и/или компьютерного оборудования (серверы, маршрутизаторы и другое оборудование). Для передачи информации могут быть использованы различные физические явления, как правило- различные виды электрических сигналов или электромагнитного излучения.

Для пользователей удобнее и эффективнее был бы интерактивный режим работы, при котором можно с терминала оперативно руководить процессом обработки своих данных. Но интересами пользователей на первых этапах развития вычислительных систем в значительной степени пренебрегали, поскольку пакетный режим - это самый эффективный режим использования вычислительной мощности, так как он позволяет выполнить в единицу времени больше пользовательских задач, чем любые другие режимы. К счастью эволюционные процессы не остановить, и вот в 60-х годах начали развиваться первые интерактивные много терминальные системы. Каждый пользователь получал в свое распоряжение терминал, с помощью которого он мог вести диалог с компьютером. И, хотя вычислительная мощность была централизованной, функции ввода и вывода данных стали распределёнными. Часто эту модель взаимодействия называют «терминал-хост» . Центральный компьютер должен работать под управлением операционной системы, поддерживающей такое взаимодействие, которое называетсяцентрализованным вычислением. Причём терминалы могли располагаться не только на территории вычислительного центра, но и быть рассредоточены по значительной территории предприятия. По сути это явилось прообразом первыхлокальных вычислительных сетей (ЛВС). Хотя такая машина полностью обеспечивает хранение данных и вычислительные возможности, подключение к ней удаленных терминалов не является сетевым взаимодействием, так как терминалы, являясь, по сути, периферийными устройствами, обеспечивают только преобразование формы информации, но не ее обработку.

Рисунок 1. Много терминальная система

Локальная вычислительная сеть (ЛВС), (локальная сеть, сленг. локалка; англ. Local AreaNetwork,LAN )- компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт)

Компьютер (англ. computer - «вычислитель»), ЭВМ (электронная вычислительная машина) - вычислительная машина для передачи, хранения и обработки информации.

Термин «компьютер» и аббревиатура «ЭВМ» (электронная вычислительная машина), принятая в СССР, являются синонимами. Однако, после появленияперсональных компьютеров, терминЭВМбыл практически вытеснен из бытового употребления.

Персональный компьютер, ПК (англ. personal computer, PC ), персональная ЭВМ- компьютер, предназначенный для личного использования, цена, размеры и возможности которого удовлетворяют запросам большого количества людей. Созданный как вычислительная машина, компьютер, тем не менее, всё чаще используется как инструмент доступа в компьютерные сети.

В 1969 году Министерство обороны США посчитало, что на случай войны Америке нужна надёжная система передачи информации. Агентство передовых исследовательских проектов (ARPA) предложило разработать для этого компьютерную сеть. Разработка такой сети была поручена Калифорнийскому университету в Лос-Анджелесе, Стэндфордскому исследовательскому центру, Университету штата Юта и Университету штата Калифорния в Санта-Барбаре. Первое испытание технологии произошло 29 октября 1969 года. Сеть состояла из двух терминалов, первый из которых находился в Калифорнийском университете, а второй на расстоянии 600 км от него - в Стэндфордском университете.

Компьютерная сеть была названаARPANET, в рамках проекта сеть объединила четыре указанных научных учреждения, все работы финансировались за счёт Министерства обороны США. Затем сетьARPANET начала активно расти и развиваться, её начали использовать учёные из разных областей науки.

В начале 70-х годов произошел технологический прорыв в области производства компьютерных компонентов - появились большие интегральные схемы (БИС). Их сравнительно невысокая стоимость и высокие функциональные возможности привели к созданию мини-ЭВМ (электронно-вычислительных машин), которые стали реальными конкурентами мэйнфреймов. Мини-ЭВМ, или мини-компьютеры (не надо путать с современными мини-компьютерами) , выполняли задачи управления технологическим оборудованием, складом и другие задачи уровня подразделения предприятия. Таким образом, появилась концепция распределения компьютерных ресурсов по всему предприятию. Однако при этом все компьютеры одной организации по-прежнему продолжали работать автономно.

Рисунок 2 . Автономное использование нескольких мини-компьютеров на одном предприятии

Именно в этот период, когда пользователи получили доступ к полноценным компьютерам, назрело решение объединения отдельных компьютеров для обмена данными с другими близко расположенными компьютерами. В каждом отдельном случае эту задачу решали по-своему. В результате появились первые локальные вычислительные сети.

Так как процесс творчества был спонтанным, да и не было единого решения по сопряжению двух и более компьютеров, то ни о каких сетевых стандартах не могло быть и речи.

А между тем к сети ARPANET в 1973 году были подключены первые иностранные организации из Великобритании и Норвегии, сеть стала международной. Параллельно сARPANET стали появляться и развиваться другие сети университетов и предприятий.

В 1980 году было предложено связать вместе ARPANET и CSnet (Computer Science ResearchNetwork) через шлюз с использованием протоколовTCP/IP, чтобы все подмножества сетей CSnet располагали доступом к шлюзу вARPANET.Это событие, приведшее к соглашению относительно способа межсетевого общения между содружеством независимых вычислительных сетей, можно считать появлениемИнтернета в современном его понимании.

Рисунок 3 . Варианты подключения ПКв первыхЛВС

В середине 80-х годов положение дел в локальных сетях стало меняться. Утвердились стандартные технологии объединения компьютеров в сеть - Ethernet,Arcnet,Token Ring,Token Bus, несколько позже -FDDI. Мощным стимулом для их развития послужилиперсональные компьютеры. Эти устройства стали идеальным решением для созданияЛВС. С одной стороны они имели достаточную мощность для обработки индивидуальных заданий, и в то же время явно нуждались в объединении своих вычислительных мощностей для решения сложных задач.

Все стандартные технологии локальных сетей опирались на тот же принцип коммутации, который был с успехом опробован и доказал свои преимущества при передаче трафика данных в глобальных компьютерных сетях - принцип коммутации пакетов .

Интернет(произносится как [интэрнэт]; англ. Internet , сокр. от Interconnected Networks -объединённые сети; сленг. инет, нет)- глобальная телекоммуникационная сеть информационных и вычислительных ресурсов. Служит физической основой дляВсемирной паутины (World Wide WEB) . Часто упоминается какВсемирная сеть, Глобальная сеть, либо простоСеть .

Стандартные сетевые технологии сделали задачу построения локальной сети почти тривиальной. Для создания сети достаточно было приобрести сетевые адаптеры соответствующего стандарта, например Ethernet , стандартный кабель, присоединить адаптеры к кабелю стандартными разъемами и установить на компьютер одну из популярных сетевых операционных систем, напримерNovell NetWare. После этого сеть начинала работать, и последующее присоединение каждого нового компьютера не вызывало никаких проблем - естественно, если на нем был установлен сетевой адаптер той же технологии.

Рисунок 4 . Подключение нескольких компьютеров по схеме « общая шина».

Сетевая плата , также известная как сетевая карта, сетевой адаптер, Ethernet-адаптер,NIC(англ.networkinterface controller) - периферийное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети.

Операционная система, ОС(англ. operatingsystem)- базовый комплекс компьютерных программ, обеспечивающий интерфейс с пользователем, управление аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод и вывод данных, а также выполнение прикладных программ и утилит.

Сегодня сети и сетевые технологии соединяют людей в любых уголках мира и обеспечивают им доступ к самой большой роскоши на свете - человеческому общению. Люди без помех общаются и играют с друзьями, находящимися в других частях света.

Происходящие события становятся известны во всех странах мира за считанные секунды. Каждый в состоянии подключиться к Интернету и выложить свою порцию информации.

Сетевые информационные технологии: корни их возникновения

Во второй половине прошлого века человеческой цивилизацией были сформированы две ее важнейшие научно-технические отрасли - компьютерные и Около четверти века обе эти отрасли развивались самостоятельно, и в их рамках были созданы соответственно компьютерные и телекоммуникационные сети. Однако в последней четверти ХХ столетия в результате эволюции и взаимопроникновения этих двух отраслей человеческого знания и возникло то, что мы называем термином «сетевая технология», являющимся подразделом более общего понятия «информационная технология».

В результате их появления в мире произошла новая технологическая революция. Подобно тому как за несколько десятилетий до нее поверхность суши покрылась сетью скоростных автомагистралей, в конце прошлого века все страны, города и села, предприятия и организации, а также индивидуальные жилища оказались связанными "информационными магистралями". При этом все они стали элементами различных сетей передачи данных между компьютерами, в которых были реализованы те или иные технологии передачи информации.

Технология сети: понятие и содержание

Сетевая технология представляет собой достаточный для построения некоторой целостный комплекс правил представления и передачи информации, реализуемых в виде так называемых «стандартных протоколов», а также аппаратных и программных средств, включающих сетевые адаптеры с драйверами, кабели и ВОЛС, различные коннекторы (разъемы).

"Достаточность" этого комплекса средств означает его минимализацию при сохранении возможности построения работоспособной сети. Она должна иметь потенциал совершенствования, например, за счет создания в ней подсетей, требующих применения протоколов различного уровня, а также спецкоммуникаторов, именуемых обычно «маршрутизаторами». После усовершенствования сеть становится надежнее и быстрее, но ценой появления надстроек над основной сетевой технологией, составляющей ее базис.

Термин "сетевая технология" наиболее часто применяется в вышеописанном узком смысле, однако зачастую он расширенно трактуется как любой набор средств и правил построения сетей определенного типа, например "технология локальных компьютерных сетей".

Прообраз сетевой технологии

Первым прообразом компьютерной сети, но еще не самой сетью, стали в 60-80-х гг. прошлого века многотерминальные системы. Представляя собой совокупность монитора и клавиатуры, располагающихся на больших расстояниях от больших ЭВМ и соединяющихся с ними посредством телефонных модемов или по выделенным каналам, терминалы выходили из помещений ИВЦ и рассредоточивались по всему зданию.

При этом, кроме оператора самой ЭВМ на ИВЦ, все пользователи терминалов получали возможность вводить с клавиатуры свои задания и наблюдать за их выполнением на мониторе, осуществляя и некоторые операции управления заданиями. Такие системы, реализующие как алгоритмы разделения времени, так и пакетной обработки, назывались системами удаленного ввода заданий.

Глобальные сети

Вслед за многотерминальными системами в конце 60-х гг. ХХ в. был создан и первый тип сетей - глобальные компьютерные сети (ГКС). Они связали суперкомпьютеры, существовавшие в единичных экземплярах и хранившие уникальные данные и ПО, с большими ЭВМ, находившимися от них на расстояниях до многих тысяч километров, посредством телефонных сетей и модемов. Эта сетевая технология была ранее апробирована в многотерминальных системах.

Первой ГКС в 1969 г. стала ARPANET, работавшая в Минобороны США и объединявшая разнотипные компьютеры с различными ОС. Они оснащались допмодулями для реализации коммуникационных общих для всех входящих в сеть компьютеров. Именно на ней были разработаны основы сетевых технологий, применяемые и в настоящее время.

Первый пример конвергенции компьютерных и телекоммуникационных сетей

ГКС достались в наследство линии связи от более старых и более глобальных сетей — телефонных, т. к. прокладывать новые линии большой протяженности было очень дорого. Поэтому многие годы в них использовались аналоговые телефонные каналы для передачи в данный момент времени только одного разговора. Цифровые данные передавались по ним с очень низкой скоростью (десятки кбит/с), а возможности ограничивались передачей файлов данных и электронной почтой.

Однако унаследовав телефонные линии связи, ГКС не взяли их основную технологию, основанную на принципе коммутации каналов, когда каждой паре абонентов на все время сеанса связи выделялся канал с постоянной скоростью. В ГКС использовали новые компьютерные сетевые технологии, основанные на принципе пакетной коммутации, при котором данные в виде небольших порций-пакетов с постоянной скоростью выдаются в некоммутируемую сеть и принимаются их адресатами в сети по адресным кодам, встроенным в заголовки пакетов.

Предшественники локальных сетей

Появление в конце 70-х гг. ХХ в. БИС привело к созданию мини-ЭВМ с невысокой стоимостью и богатыми функциональными возможностями. Они стали реально конкурировать с большими ЭВМ.

Широкую популярность приобрели мини-ЭВМ семейства PDP-11. Их стали устанавливать во все, даже очень небольшие производственные подразделения для управления техпроцессами и отдельными технологическими установками, а также в отделы управлений предприятий для выполнения офисных задач.

Возникла концепция распределенных по всему предприятию компьютерных ресурсов, хотя все мини-ЭВМ все еще работали автономно.

Появление LAN-сетей

К середине 80-х гг. ХХ в. были внедрены технологии объединения мини-ЭВМ в сети, основанные на коммутации пакетов данных, как и в ГКС.

Они превратили построение сети одного предприятия, называемую локальной (LAN - сеть), в почти тривиальную задачу. Для ее создания нужно только купить сетевые адаптеры под выбранную LAN-технологию, например, Ethernet, стандартную кабельную систему, установить на ее кабели коннекторы (разъемы) и соединить адаптеры с мини-ЭВМ и между собой посредством этих кабелей. Далее на ЭВМ-сервер устанавливалась одна из ОС, предназначенная для организации LAN - сети. После этого она начинала работать, и последующее присоединение каждой новой мини-ЭВМ не вызывало никаких проблем.

Неизбежность появления Интернета

Если появление мини-ЭВМ позволило распределить компьютерные ресурсы равномерно по территориям предприятий, то появление в начале 90-х гг. ПК обусловило их постепенное появление сначала на каждом рабочем месте любого работника умственного труда, а затем и в индивидуальных человеческих жилищах.

Относительная дешевизна и высокая надежность работы ПК сначала дали мощный толчок развитию LAN-сетей, а затем привели и к возникновению глобальной компьютерной сети - Интернета, охватившей сегодня все страны мира.

Размер Интернета каждый месяц прирастает на 7-10%. Он представляет собой ядро, связующее различные локальные и глобальные сети предприятий и учреждений во всем мире друг с другом.

Если на первом этапе через Интернет в основном передавались файлы данных и сообщения электронной почты, то сегодня он обеспечивает в основном удаленный доступ к распределенным информресурсам и электронным архивам, к коммерческим и некоммерческим информслужбам многих стран. Его архивы свободного доступа содержат сведения практически по всем областям знания и деятельности человека - от новых направлений в науке до прогнозов погоды.

Основные сетевые технологии LAN-сетей

Среди них выделяют базовые технологии, на которых может строиться базис любой конкретной сети. В качестве примера можно привести такие известные LAN-технологии как Ethernet (1980), Token Ring (1985) и FDDI (конец 80-х гг.).

В конце 90-х гг. в лидеры технологии LAN-сетей вышла технология Ethernet, объединившая классический его вариант со до 10 мбит/с, а также Fast Ethernet (до100 Мбит/c) и Gigabit Ethernet (до 1000 Мбит/c). Все Ethernet-технологии имеют близкие принципы работы, упрощающие их обслуживание и объединение построенных на их основе LAN-сетей.

В тот же период в ядра практически всех компьютерных ОС их разработчиками стали встраиваться сетевые функции, реализующие вышеперечисленные сетевые информационные технологии. Появились даже специализированные коммуникационные ОС вроде IOS компании Cisco Systems.

Как развивались ГКС-технологии

Технологии ГКС на аналоговых телефонных каналах из-за большого уровня искажений в них отличались сложными алгоритмами контроля и восстановления данных. Примером их является технология X.25 разработки еще начала 70-х гг. ХХ в. Более современные сетевые технологии - это frame relay, ISDN, ATM.

ISDN - аббревиатура, означающая «цифровую сеть с интеграцией услуг», позволяет проведение удаленных видеоконференций. Удаленный доступ обеспечивается установкой в ПК адаптеров ISDN, работающих во много раз быстрее любых модемов. Имеется и специальное ПО, позволяющее популярным ОС и браузерам работать с ISDN. Но дороговизна оборудования и необходимость прокладывать специальные линии связи тормозит развитие этой технологии.

Технологии глобальных сетей прогрессировали вместе с телефонными сетями. После появления цифровой телефонии была разработана спецтехнология Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH), поддерживающая скорости до 140 Мбит/с и используемая для создания предприятиями их собственных сетей.

Новая технология Synchronous Digital Hierarchy (SDH) в конце 80-х гг. ХХ в. расширила пропускную способность цифровых телефонных каналов до 10 Гбит/c, а технология Dense Wave Division Multiplexing (DWDM) — до сотен Гбит/c и даже до нескольких Тбит/c.

Технологии Интернета

Сетевые основаны на использовании языка гипертекста (или HTML-языка) - спецязыка разметки представляющего собой упорядоченный набор атрибутов (тегов), внедряемых предварительно разработчиками интернет-сайтов в каждую их страницу. Конечно, речь в данном случае не идет о текстовых или графических документах (фотографиях, картинках), которые уже «скачаны» пользователем из Интернета, находятся в памяти его ПК и просматриваются через текстовые или Речь идет о так называемых веб-страницах, просматриваемых через программы-браузеры.

Разработчики интернет-сайтов создают их на HTML-языке (сейчас создано множество средств и технологий этой работы, обобщенно называемой «версткой сайтов») в виде совокупности веб-страниц, а владельцы сайтов помещают в интернет-серверы на условиях аренды у владельцев серверов их памяти (так называемого «хостинга»). Они круглосуточно работают в Интернете, обслуживая запросы его пользователей на просмотр загруженных в них веб-страниц.

Браузеры пользовательских ПК, получив через сервер своего интернет-провайдера доступ к конкретному серверу, адрес которого содержится в имени запрашиваемого интернет-сайта, получают доступ к этому сайту. Далее, анализируя HTML-теги каждой просматриваемой страницы, браузеры формируют ее изображение на экране монитора в том виде, как это было задумано разработчиком сайта - со всеми заголовками, цветами шрифта и фона, различными вставками в виде фото, диаграмм, картинок и т. п.

Контрольно-курсовая работа

по Информационным системам в экономике на тему №69:

«Сетевые технологии Ethernet, Token Ring, FDDI и Х.25»

Выполнил: студент гр. 720753 Авдеева Д.М.

Проверил: доцент, к.э.н. Огнянович А.В.

Введение…………………………………………………………………………...3

1. Понятие сетевых технологий……………………………………………...5

2. Технология Ethernet………………………………………………………..7

3. Технология Token Ring…………………………………………………...12

4. Технология FDDI………………………………………………………….15

5. Протокол Х.25…………………………………………………………….19

Заключение……………………………………………………………………….22

Список источников и литературы………………………………………………23

Введение

Компьютерные сети, называемые также вычислительными сетями, или сетями передачи данных, являются логическим результатом эволюции двух важнейших научно-технических отраслей современной цивилизации - компьютерных и телекоммуникационных технологий. С одной стороны, сети представляют собой частный случай распределенных вычислительных систем, в которых группа компьютеров согласованно выполняет набор взаимосвязанных задач, обмениваясь данными в автоматическом режиме. С другой стороны, компьютерные сети могут рассматриваться как средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, получившие развитие в различных телекоммуникационных системах.

Основными технологиями локальных сетей остаются Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast и Gigabit Ethernet, Token Ring и FDDI - это функционально намного более сложные технологии, чем Ethernet на разделяемой среде. Разработчики этих технологий стремились наделить сеть на разделяемой среде многими положительными качествами: сделать механизм разделения среды предсказуемым и управляемым, обеспечить отказоустойчивость сети, организовать приоритетное обслуживание для чувствительного к задержкам трафика, например голосового. Во многом их усилия оправдались, и сети FDDI довольно долгое время успешно использовались как магистрали сетей масштаба кампуса, в особенности в тех случаях, когда нужно было обеспечить высокую надежность магистрали.

Token Ring является главным примером сетей с передачей маркера. Сети с передачей маркера перемещают вдоль сети небольшой блок данных, называемый маркером. Владение этим маркером гарантирует право передачи. Если узел, принимающий маркер, не имеет информации для отправки, он просто переправляет маркер к следующей конечной станции. Каждая станция может удерживать маркер в течение определенного максимального времени.

Благодаря более высокой, чем в сетях Ethernet, скорости, детерминированности распределения пропускной способности сети между узлами, а также лучших эксплуатационных характеристик (обнаружение и изоляция неисправностей), сети Token Ring были предпочтительным выбором для таких чувствительных к подобным показателям приложений, как банковские системы и системы управления предприятием.

Технологию FDDI можно считать усовершенствованным вариантом Token Ring, так как в ней, как и в Token Ring, используется метод доступа к среде, основанный на передаче токена, а также кольцевая топология связей, но вместе с тем FDDI работает на более высокой скорости и имеет более совершенный механизм отказоустойчивости.

В стандартах FDDI много внимания отводится различным процедурам, которые позволяют определить факт наличия отказа в сети, а затем произвести необходимое реконфигурирование. Технология FDDI расширяет механизмы обнаружения отказов технологии Token Ring за счет резервных связей, которые предоставляет второе кольцо.

Актуальность данной работы обусловлена важностью изучения технологий локальных компьютерных систем.

Целью работы является изучение характеристик сети Token Ring, Ethernet, FDDI и Х.25.

Для достижения данной цели в работе были поставлены следующие задачи:

Изучить понятия основных сетевых технологий;

Выявить специфику применения технологий;

Рассмотреть преимущества и недостатки Ethernet, Token Ring, FDDI и Х.25;

Проанализировать виды сетевых технологий.

Понятие сетевых технологий

В локальных сетях, как правило, используется разделяемая среда передачи данных (моноканал) и основная роль отводится протоколами физического и канального уровней, так как эти уровни в наибольшей степени отражают специфику локальных сетей.

Сетевая технология – это согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств, достаточный для построения локальной вычислительной сети. Сетевые технологии называют базовыми технологиями или сетевыми архитектурами локальных сетей.

Сетевая технология или архитектура определяет топологию и метод доступа к среде передачи данных, кабельную систему или среду передачи данных, формат сетевых кадров тип кодирования сигналов, скорость передачи в локальной сети. В современных локальных вычислительных сетях широкое распространение получили такие технологии или сетевые архитектуры, как: Ethernet, Token Ring, FDDI и Х.25.

Развитие компьютерных сетей началось с решение более простой задачи – доступ к компьютеру с терминалов, удаленных от него на многие сотни, а то и тысячи километров. Терминалы в этом случае соединялись с компьютером через телефонные сети с помощью специальных устройств модемов. Следующим этапом в развитии компьютерных сетей стали соединения через модем не только «терминал – компьютер», но и «компьютер – компьютер». Компьютеры получили возможность обмениваться данными в автоматическом режиме, что является базовым механизмом любой компьютерной сети. Тогда впервые появились в сети возможности обмена файлами, синхронизация баз данных, использования электронной почты, т.е. те службы, являющимися в настоящее время традиционными сетевыми сервисами. Такие компьютерные сети получили название глобальных компьютерных сетей.

По своей сущности компьютерная сети является совокупностью компьютеров и сетевого оборудования, соединенных каналами связи. Поскольку компьютеры и сетевое оборудование могут быть разных производителей, то возникает проблема их совместимости. Без принятия всеми производителя общепринятых правил построения оборудования создание компьютерной сети было бы невозможно.

Для обычного пользователя сеть, это провод или несколько проводов, с помощью которых компьютер соединяется с другим компьютером или модемом, для выхода в интернет, но на самом деле все не так уж и просто. Возьмем самый обычный провод с разъемом RJ-45 (такие применяются почти везде в проводных сетях) и соединим два компьютера, в данном соединении использоваться будет Ethernet 802.3 протокол, позволяющий передавать данные со скоростью до 100 Мбит/с. Стандарт этот, как впрочем и многие другие, именно стандарт, то есть во всем мире применяется один набор инструкций и путаницы не происходит, информация передается от отправителя к адресату.

Передача информации по кабелю, как некоторые знают, осуществляется потоком битов, которые есть ничто иное, как отсутствие или прием сигнала. Биты, или нолики и единицы, интерпретируются специальными устройствами в компьютерах в удобный вид и мы видим на экране картинку или текст, а возможно даже и фильм. Чтобы вручную передать даже маленький кусочек текстовой информации посредством компьютерных сетей, человеку потребовалось бы очень много времени, а вычисления бы растянулись бы на огромные стопки бумаг. Чтобы такого не происходило, люди и придумали все эти протоколы и средства связи компьютеров в единое целое.

Технология Ethernet

Ethernet – это самый распространенный на сегодняшний день стандарт локаль­ных сетей. Общее количество сетей, работающих по протоколу Ethernet в на­стоящее время, оценивается в несколько миллионов.

Когда говорят Ethernet, то под этим обычно понимают любой из вариантов этой технологии. В более узком смысле Ethernet - это сетевой стандарт, основанный на экспериментальной сети Ethernet Network, которую фирма Xerox разработала и реализовала в 1975 году.

Метод доступа был опробован еще раньше: во второй половине 60-х годов в радиосети Гавайского университета использовались раз­личные варианты случайного доступа к общей радиосреде, получившие общее название Aloha. В 1980 году фирмы DEC, Intel и Xerox совместно разработали и опубликовали стандарт Ethernet версии II для сети, построенной на основе коак­сиального кабеля. Эту последнюю версию фирменного стандарта Ethernet назы­вают стандартом Ethernet DIX, или Ethernet П.

На основе стандарта Ethernet DIX был разработан стандарт IEEE 802.3, кото­рый во многом совпадает со своим предшественником, но некоторые разли­чия все же имеются. В то время как в стандарте IEEE 802.3 функции протоко­ла разделены на уровни MAC и LLC, в оригинальном стандарте Ethernet они объединены в единый канальный уровень. В Ethernet DIX определяется про­токол тестирования конфигурации (Ethernet Configuration Test Protocol), ко­торый отсутствует в IEEE 802.3. Несколько отличается и формат кадра, хотя минимальные и максимальные размеры кадров в этих стандартах совпадают.

Часто для того, чтобы отличить стандарт Ethernet, определенный IEEE, и фир­менный стандарт Ethernet DIX, первый называют технологией 802.3, а за фирменным стандартом оставляют название Ethernet без дополнительных обозначений. В зависимости от типа физической среды стандарт IEEE 802.3 имеет различные модификации - 10Base-5, 10Base-2, 10Base-T, 10Base-FL, lOBase-FB. В 1995 году был принят стандарт Fast Ethernet, который во многом не является самостоятельным стандартом, о чем говорит и тот факт, что его описание просто является дополнительным разделом к основному стандарту 802.3 - разделом 802.3b. Аналогично, принятый в 1998 году стандарт Gigabit Ethernet описан в разделе 802.3z основного документа.

Для передачи двоичной информации по кабелю для всех вариантов физического уровня технологии Ethernet, обеспечивающих пропускную способность 10 Мбит/с, используется манчестерский код. В более скоростных версиях Ethernet приме­няются более эффективные в отношении полосы пропускания избыточные логи­ческие коды. Все виды стандартов Ethernet (в том числе Fast Ethernet и Gigabit Ethernet) используют один и тот же метод разделения среды передачи данных - метод CSMA/CD. Рассмотрим, каким образом описанные выше общие подходы к решению наибо­лее важных проблем построения сетей воплощены в наиболее популярной сете­вой технологии - Ethernet.

Сетевая технология - это согласованный набор стандартных протоколов и реа­лизующих их программно-аппаратных средств (например, сетевых адаптеров, драйверов, кабелей и разъемов), достаточный для построения вычислительной сети. Эпитет «достаточный» подчеркивает то обстоятельство, что этот набор представляет собой минимальный набор средств, с помощью которых можно по­строить работоспособную сеть. Возможно, эту сеть можно улучшить, например, за счет выделения в ней подсетей, что сразу потребует кроме протоколов стан­дарта Ethernet применения протокола IP, а также специальных коммуникацион­ных устройств - маршрутизаторов. Улучшенная сеть будет, скорее всего, более надежной и быстродействующей, но за счет надстроек над средствами техноло­гии Ethernet, которая составляет базис сети.

Термин «сетевая технология» чаще всего используется в описанном выше узком смысле, но иногда применяется и его расширенное толкование как любого набо­ра средств и правил для построения сети, например «технология сквозной мар­шрутизации», «технология создания защищенного канала», «технология IP-сетей». Протоколы, на основе которых строится сеть определенной технологии (в узком смысле), специально разрабатывались для совместной работы, поэтому от разра­ботчика сети не требуется дополнительных усилий по организации их взаимо­действия. Иногда сетевые технологии называют базовыми технологиями, имея в виду то, что на их основе строится базис любой сети. Примерами базовых сете­вых технологий могут служить наряду с Ethernet такие известные технологии локальных сетей, как Token Ring и FDDI, или же технологии территориальных сетей Х.25 и frame relay. Для получения работоспособной сети в этом случае достаточно приобрести программные и аппаратные средства, относящиеся к одной базовой технологии - сетевые адаптеры с драйверами, концентраторы, коммута­торы, кабельную систему и т. п., - и соединить их в соответствии с требования­ми стандарта на данную технологию.

Основной принцип, положенный в основу Ethernet, - случайный метод доступа к разделяемой среде передачи данных. В качестве такой среды может использо­ваться толстый или тонкий коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно или радиоволны (кстати, первой сетью, построенной на принципе случайного досту­па к разделяемой среде, была радиосеть Aloha Гавайского университета). В стандарте Ethernet строго зафиксирована топология электрических связей. Ком­пьютеры подключаются к разделяемой среде в соответствии с типовой структу­рой «общая шина». С помощью разделяемой во времени шины любые два компьютера могут обмениваться данными. Управление доступом к линии связи осуществляется специальными контроллерами – сетевыми адаптерами Ethernet. Каждый компьютер, а более точно, каждый сетевой адаптер, имеет уни­кальный адрес. Передача данных происходит со скоростью 10 Мбит/с. Эта вели­чина является пропускной способностью сети Ethernet.

Суть случайного метода доступа состоит в следующем. Компьютер в сети Ethernet может передавать данные по сети, только если сеть свободна, то есть если никакой другой компьютер в данный момент не занимается обменом. По­этому важной частью технологии Ethernet является процедура определения дос­тупности среды. После того как компьютер убеждается, что сеть свободна, он начинает передачу, при этом «захватывает» среду.

Время монопольного использования разделяемой среды одним узлом ограничивается временем передачи одного кадра. Кадр - это единица данных, которыми обмениваются компьютеры в сети Ethernet. Кадр имеет фиксированный формат и наряду с полем данных содержит различную служебную информацию, например адрес получателя и адрес отправителя. Сеть Ethernet устроена так, что при попадании кадра в разделяемую среду пере­дачи данных все сетевые адаптеры одновременно начинают принимать этот кадр. Все они анализируют адрес назначения, располагающийся в одном из начальных полей кадра, и, если этот адрес совпадает с их собственным адресом, кадр поме­щается во внутренний буфер сетевого адаптера.

Таким образом компьютер-адре­сат получает предназначенные ему данные. Иногда может возникать ситуация, когда одновременно два или более компью­тера решают, что сеть свободна, и начинают передавать информацию. Такая си­туация, называемая коллизией, препятствует правильной передаче данных по сети. В стандарте Ethernet предусмотрен алгоритм обнаружения и корректной обра­ботки коллизий. Вероятность возникновения коллизии зависит от интенсивно­сти сетевого трафика. После обнаружения коллизии сетевые адаптеры, которые пытались передать свои кадры, прекращают передачу и после паузы случайной длительности пытаются снова получить доступ к среде и передать тот кадр, который вызвал коллизию.

Главным достоинством сетей Ethernet, благодаря которому они стали такими по­пулярными, является их экономичность. Для построения сети достаточно иметь по одному сетевому адаптеру для каждого компьютера плюс один физический сегмент коаксиального кабеля нужной длины. Другие базовые технологии, на­пример Token Ring, для создания даже небольшой сети требуют наличия допол­нительного устройства - концентратора. Кроме того, в сетях Ethernet реализованы достаточно простые алгоритмы досту­па к среде, адресации и передачи данных. Простая логика работы сети ведет к упрощению и, соответственно, удешевлению сетевых адаптеров и их драйверов. По той же причине адаптеры сети Ethernet обладают высокой надежностью.

И, наконец, еще одним замечательным свойством сетей Ethernet является их хо­рошая расширяемость, то есть легкость подключения новых узлов. Другие базовые сетевые технологии - Token Ring, FDDI, - хотя и обладают многими индивидуальными чертами, в то же время имеют много общих свойств с Ethernet. В первую очередь - это применение регулярных фиксированных то­пологий (иерархическая звезда и кольцо), а также разделяемых сред передачи данных. Существенные отличия одной технологии от другой связаны с особен­ностями используемого метода доступа к разделяемой среде. Так, отличия тех­нологии Ethernet от технологии Token Ring во многом определяются специфи­кой заложенных в них методов разделения среды – случайного алгоритма доступа в Ethernet и метода доступа путем передачи маркера в Token Ring.

Технология Token Ring

Token Ring - технология локальной вычислительной сети (LAN) кольца с «маркерным доступом» - протокол локальной сети, который находится на канальном уровне (DLL) модели OSI. Он использует специальный трехбайтовый фрейм, названный маркером, который перемещается вокруг кольца. Владение маркером предоставляет право обладателю передавать информацию на носителе. Кадры кольцевой сети с маркерным доступом перемещаются в цикле.

Станции на локальной вычислительной сети (LAN) Token Ring логически организованы в кольцевой топологии с данными, передаваемыми последовательно от одной кольцевой станции до другой с управляющим маркером, циркулирующим вокруг кольцевого доступа управления. Этот механизм передачи маркера совместно использован ARCNET, маркерной шиной, и FDDI, и имеет теоретические преимущества перед стохастическим CSMA/CD Ethernet.

Изначально технология была разработана компанией IBM в 1984 году. В 1985 комитет IEEE 802 на основе этой технологии принял стандарт IEEE 802.5. В последнее время даже в продукции IBM доминируют технологии семейства Ethernet, несмотря на то, что ранее в течение долгого времени компания использовала Token Ring в качестве основной технологии для построения локальных сетей.

Данная технология предлагает вариант решения проблемы коллизий, которая возникает при работе локальной сети. В технологии Ethernet, такие коллизии возникают при одновременной передаче информации несколькими рабочими станциями, находящимися в пределах одного сегмента, то есть использующих общий физический канал данных.

Если у станции, владеющей маркером, имеется информации для передачи, она захватывает маркер, изменяет у него один бит (в результате чего маркер превращается в последовательность «начало блока данных»), дополняет информацией, которую он хочет передать и отсылает эту информацию к следующей станции кольцевой сети. Когда информационный блок циркулирует по кольцу, маркер в сети отсутствует (если только кольцо не обеспечивает «раннего освобождения маркера» - early token release), поэтому другие станции, желающие передать информацию, вынуждены ожидать. Следовательно, в сетях Token Ring не может быть коллизий. Если обеспечивается раннее высвобождение маркера, то новый маркер может быть выпущен после завершения передачи блока данных.

Информационный блок циркулирует по кольцу, пока не достигнет предполагаемой станции назначения, которая копирует информацию для дальнейшей обработки. Информационный блок продолжает циркулировать по кольцу; он окончательно удаляется после достижения станции, отославшей этот блок. Станция отправки может проверить вернувшийся блок, чтобы убедиться, что он был просмотрен и затем скопирован станцией назначения.

В отличие от сетей CSMA/CD (например, Ethernet) сети с передачей маркера являются детерминистическими сетями. Это означает, что можно вычислить максимальное время, которое пройдет, прежде чем любая конечная станция сможет передавать. Эта характеристика, а также некоторые характеристики надежности, делают сеть Token Ring идеальной для применений, где задержка должна быть предсказуема и важна устойчивость функционирования сети. Примерами таких применений является среда автоматизированных станций на заводах. Применяется как более дешевая технология, получила распространение везде, где есть ответственные приложения, для которых важна не столько скорость, сколько надежная доставка информации. В настоящее время Ethernet по надежности не уступает Token Ring и существенно выше по производительности.

Сети стандарта Token Ring, также как и сети Ethernet, используют разделяемую среду передачи данных, которая состоит из отрезков кабеля, соединяющих все станции сети в кольцо. Кольцо рассматривается как общий разделяемый ресурс, и для доступа к нему используется не случайный алгоритм, как в сетях Ethernet, а детерминированный, основанный на передаче станциями права на использование кольца в определенном порядке. Право на использование кольца передается с помощью кадра специального формата, называемого маркером или токеном.

Стандарт Token Ring был принят комитетом 802.5 в 1985 году. В это же время компания IBM приняла стандарт Token Ring в качестве своей основной сетевой технологии. В настоящее время именно компания IBM является основным законодателем моды технологии Token Ring, производя около 60% сетевых адаптеров этой технологии.

Сети Token Ring работают с двумя битовыми скоростями - 4 Мб/с и 16 Мб/с. Первая скорость определена в стандарте 802.5, а вторая является новым стандартом де-факто, появившимся в результате развития технологии Token Ring. Смешение станций, работающих на различных скоростях, в одном кольце не допускается.

Сети Token Ring, работающие со скоростью 16 Мб/с, имеют и некоторые усовершенствования в алгоритме доступа по сравнению со стандартом 4 Мб/с.

Технология FDDI

Технология Fiber Distributed Data Interface – первая технология локальных сетей, которая использовала в качестве среды передачи данных оптоволоконный кабель.

Попытки применения света в качестве среды, несущей информацию, предпринимались давно – еще в 1880 году Александр Белл запатентовал устройство, которое передавало речь на расстояние до 200 метров с помощью зеркала, вибрировавшего синхронно со звуковыми волнами и модулировавшего отраженный свет.

В 1960-е годы появились оптические волокна, которые могли передавать свет в кабельных системах, подобно тому как медные провода передают электрические сигналы в традиционных кабелях. Однако потери света в этих волокнах были слишком велики, чтобы они могли быть использованы как альтернатива медным жилам.

В 1980-е годы начались также работы по созданию стандартных технологий и устройств для использования оптоволоконных каналов в локальных сетях. Работы по обобщению опыта и разработке первого оптоволоконного стандарта для локальных сетей были сосредоточены в Американском Национальном Институте по Стандартизации – ANSI, в рамках созданного для этой цели комитета X3T9.5.

Начальные версии различных составляющих частей стандарта FDDI были разработаны комитетом Х3Т9.5 в 1986 - 1988 годах, и тогда же появилось первое оборудование – сетевые адаптеры, концентраторы, мосты и маршрутизаторы, поддерживающие этот стандарт.

В настоящее время большинство сетевых технологий поддерживают оптоволоконные кабели в качестве одного из вариантов физического уровня, но FDDI остается наиболее отработанной высокоскоростной технологией, стандарты на которую прошли проверку временем и устоялись, так что оборудование различных производителей показывает хорошую степень совместимости.

Технология FDDI во многом основывается на технологии Token Ring, развивая и совершенствуя ее основные идеи. Разработчики технологии FDDI ставили перед собой в качестве наиболее приоритетных следующие цели:

· повысить битовую скорость передачи данных до 100 Мб/с;

· повысить отказоустойчивость сети за счет стандартных процедур восстановления ее после отказов различного рода – повреждения кабеля, некорректной работы узла, концентратора, возникновения высокого уровня помех на линии и т.п.;

· максимально эффективно использовать потенциальную пропускную способность сети как для асинхронного, так и для синхронного трафиков.

Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети.

Использование двух колец – это основной способ повышения отказоустойчивости в сети FDDI, и узлы, которые хотят им воспользоваться, должны быть подключены к обоим кольцам. В нормальном режиме работы сети данные проходят через все узлы и все участки кабеля первичного (Primary) кольца, поэтому этот режим назван режимом Thru – «сквозным» или «транзитным». Вторичное кольцо (Secondary) в этом режиме не используется.

В случае какого-либо вида отказа, когда часть первичного кольца не может передавать данные (например, обрыв кабеля или отказ узла), первичное кольцо объединяется со вторичным, образуя вновь единое кольцо. Этот режим работы сети называется Wrap, то есть «свертывание» или «сворачивание» колец. Операция свертывания производится силами концентраторов и/или сетевых адаптеров FDDI. Для упрощения этой процедуры данные по первичному кольцу всегда передаются против часовой стрелки, а по вторичному – по часовой. Поэтому при образовании общего кольца из двух колец передатчики станций по-прежнему остаются подключенными к приемникам соседних станций, что позволяет правильно передавать и принимать информацию соседними станциями.

В стандартах FDDI отводится много внимания различным процедурам, которые позволяют определить наличие отказа в сети, а затем произвести необходимую реконфигурацию. Сеть FDDI может полностью восстанавливать свою работоспособность в случае единичных отказов ее элементов. При множественных отказах сеть распадается на несколько не связанных сетей.

Каждая станция в сети постоянно принимает передаваемые ей предшествующим соседом кадры и анализирует их адрес назначения. Если адрес назначения не совпадает с ее собственным, то она транслирует кадр своему последующему соседу. Этот случай приведен на рисунке. Нужно отметить, что, если станция захватила токен и передает свои собственные кадры, то на протяжении этого периода времени она не транслирует приходящие кадры, а удаляет их из сети.

Если же адрес кадра совпадает с адресом станции, то она копирует кадр в свой внутренний буфер, проверяет его корректность (в основном по контрольной сумме), передает его поле данных для последующей обработки протоколу лежащего выше над FDDI уровня (например, IP), а затем передает исходный кадр по сети последующей станции. В передаваемом в сеть кадре станция назначения отмечает три признака: распознавания адреса, копирования кадра и отсутствия или наличия в нем ошибок.

После этого кадр продолжает путешествовать по сети, транслируясь каждым узлом. Станция, являющаяся источником кадра для сети, ответственна за то, чтобы удалить кадр из сети, после того, как он, совершив полный оборот, вновь дойдет до нее. При этом исходная станция проверяет признаки кадра, дошел ли он до станции назначения и не был ли при этом поврежден. Процесс восстановления информационных кадров не входит в обязанности протокола FDDI, этим должны заниматься протоколы более высоких уровней.

Протокол Х.25

X.25 - семейство протоколов сетевого уровня сетевой модели OSI. Предназначалось для организации WAN на основе телефонных сетей с линиями с достаточно высокой частотой ошибок, поэтому содержит развитые механизмы коррекции ошибок. Ориентирован на работу с установлением соединений. Исторически является предшественником протокола Frame Relay.

X.25 обеспечивает множество независимых виртуальных каналов (Permanent Virtual Circuits, PVC и Switched Virtual Circuits, SVC) в одной линии связи, идентифицируемых в X.25-сети по идентификаторам подключения к соединению (идентификаторы логического канала (Logical Channel Identifyer, LCI) или номера логического канала (Logical Channel Number, LCN).

Благодаря надёжности протокола и его работе поверх телефонных сетей общего пользования X.25 широко использовался как в корпоративных сетях, так и во всемирных специализированных сетях предоставления услуг, таких как SWIFT (банковская платёжная система) и SITA (фр. Société Internationale de Télécommunications Aéronautiques - система информационного обслуживания воздушного транспорта), однако в настоящее время X.25 вытесняется другими технологиями канального уровня (Frame Relay, ISDN, ATM) и протоколом IP, оставаясь, однако, достаточно распространённым в странах и территориях с неразвитой телекоммуникационной инфраструктурой.

Разработан Study Group VII Международного союза электросвязи (ITU) в качестве пакетного протокола передачи данных в телефонных сетях принят в 1976 г. и стал основой всемирной системы PSPDN (англ. Packet-Switched Public Data Networks), то есть WAN. Существенные дополнения к протоколу были приняты в 1984 г., в настоящее время действует стандарт ISO 8208 протокола X.25, стандартизовано также и применение X.25 в локальных сетях (стандарт ISO 8881).

Х.25 определяет характеристики телефонной сети для передачи данных. Чтобы начать связь, один компьютер обращается к другому с запросом о сеансе связи. Вызванный компьютер может принять или отклонить связь. Если вызов принят, то обе системы могут начать передачу информации с полным дублированием. Любая сторона может в любой момент прекратить связь.

Спецификация Х.25 определяет двухточечное взаимодействие между терминальным оборудованием (DTE) и оборудованием завершения действия информационной цепи (DCE). Устройства DTE (терминалы и главные вычислительные машины в аппаратуре пользователя) подключаются к устройствам DCE (модемы, коммутаторы пакетов и другие порты в сеть PDN, обычно расположенные в аппаратуре этой сети), которые соединяются с «коммутаторами переключения пакетов» (packet switching exchange) (PSE или просто switches) и другими DCE внутри PSN и, наконец, к другому устройству DTE.

DTE может быть терминалом, который не полностью реализует все функциональные возможности Х.25. Такие DTE подключаются к DCE через трансляционное устройство, называемое пакетный ассемблер/дизассемблер - packet assembler/disassembler – PAD. Действие интерфейса терминал/PAD, услуги, предлагаемые PAD и взаимодействие между PAD и главной вычислительной машиной определены соответственно CCITT Recommendations X.28, X3 и Х.29.

Спецификация Х.25 составляет схемы Уровней 1-3 эталонной модели OSI. Уровень 3 Х.25 описывает форматы пакетов и процедуры обмена пакетами между равноправными объектами Уровня 3. Уровень 2 Х.25 реализован Протоколом Link Access Procedure, Balanced (LAPB). LAPB определяет кадрирование пакетов для звена DTE/DCE. Уровень 1 Х.25 определяет электрические и механические процедуры активации и дезактивации физической среды, соединяющей данные DTE и DCE. Необходимо отметить, что на Уровни 2 и 3 также ссылаются как на стандарты ISO - ISO 7776 (LAPB) и ISO 8208 (пакетный уровень Х.25).

Сквозная передача между устройствами DTE выполняется через двунаправленную связь, называемую виртуальной цепью. Виртуальные цепи позволяют осуществлять связь между различными элементами сети через любое число промежуточных узлов без назначения частей физической среды, что является характерным для физических цепей. Виртуальные цепи могут быть либо перманентными, либо коммутируемыми (временно). Перманентные виртуальные цепи обычно называют PVC; переключаемые виртуальные цепи – SVC. PVC обычно применяются для наиболее часто используемых передач данных, в то время как SVC применяются для спорадических передач данных. Уровень 3 Х.25 отвечает за сквозную передачу, включающую как PVC, так и SVC.

После того, как виртуальная цепь организована, DTE отсылает пакет на другой конец связи путем отправки его в DCE, используя соответствующую виртуальную цепь. DCE просматривает номер виртуальной цепи для определения маршрута этого пакета через сеть Х.25. Протокол Уровня 3 Х.25 осуществляет мультиплексную передачу между всеми DTE, которые обслуживает устройство DCE, расположенное в сети со стороны пункта назначения, в результате чего пакет доставлен к DTE пункта назначения.

Заключение

Развитие компьютерной техники и информационных технологий послужило толчком к развитию общества, построенного на использовании различной информации и получившего название информационного общества.

Информационные сетевые технологии ориентированы в основном на предоставление информационных услуг пользователям.

Все сетевые технологии, как-то: Ethernet, Token Ring, FDDI или Х.25 – можно сказать одно из самых значительных и ярких демократических достижений технологического процесса. С их появлением информация, и право на правду и свободу слова становится потенциальным достоянием и возможностью большинства жителей планеты, люди могут объединяться и взаимодействовать вне зависимости от временных, расстояния, государственных и многих других границ.

В настоящее время весь мир охвачен глобальной сетью Интернет. Именно Интернет стирает все границы и обеспечивает распространение информации для практически не­ограниченного круга людей. Позволяет людям в любой точке планеты без всякого труда включиться в обсуждение насущных проблем. Главная особенность и назначение Интернета – это свободное распространение информации и установление связи между людьми.

Список источников и литературы:

1) Вендров А.М. Проектирование программного обеспечения экономических информационных систем: Учебник для экон. вузов / А.М.Вендров. – М.: Финансы и статистика, 2000. – 352с.: ил.

2) Гейн А.Г., Сенокосов А.И. Информатика и ИКТ: учеб. / Рекомендовано Министерством образования и науки РФ.- М: Московские учебники, 2010.- 336с.

3) Карпенков, С.Х. Современные средства информационных технологий: учеб. пособие для вузов / С.Х. Карпенков. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: Кнорус, 2009. - 400 с.

4) Коноплева, И.А. Информационные технологии [Электронный ресурс]: электронный учебник / И.А. Коноплева, О.А. Хохлова, А.В. Денисов. - М.: Проспект, 2009.

5) Корнеев, И.К. Информационные технологии: учебник / И.К. Корнеев, Г.Н. Ксандопуло, В.А. Машурцев. - М.: Проспект, 2009. – 222 с.

6) Петров В.Н. Информационные системы / Петров В.Н. – СПб.: Питер, 2008. – 688с.: ил.

7) Информационные системы и технологии: Учебник. – 3-е изд. /Под ред. Г.А.Титоренка. – М.: Юнити-Дана, 2010. – 591 с.

8) Трофимов В. В. Информационные технологии. Учебник для вузов / Трофимов В. В. Издательство: Москва, ЮРАЙТ, 2011. – 624 с.

9) http://nwzone.ru/ - «Современные технологии»: новости со всего мира: hi-tech инновации, гаджеты, мобильная электроника, интернет, дизайн, наука.

Информационные системы и технологии: Учебник. – 3-е изд. / Под ред. Г.А.Титоренка. – М.: Юнити-Дана, 2010. – с. 176, 177.

Карпенков, С.Х. Современные средства информационных технологий: учеб. пособие для вузов / С.Х. Карпенков. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: Кнорус, 2009. – с. 140 с.

Корнеев, И.К. Информационные технологии: учебник / И.К. Корнеев, Г.Н. Ксандопуло, В.А. Машурцев. - М.: Проспект, 2009. – с. 87.

Гейн А.Г., Сенокосов А.И. Информатика и ИКТ: учеб. / Рекомендовано Министерством образования и науки РФ.- М: Московские учебники, 2010.- с.33.

Http://nwzone.ru/ - «Современные технологии»: новости со всего мира: hi-tech инновации, гаджеты.

Петров В.Н. Информационные системы / Петров В.Н. – СПб.: Питер, 2008. – с.68.

Вендров А.М. Проектирование программного обеспечения экономических информационных систем: Учебник для экон. вузов / А.М.Вендров. – М.: Финансы и статистика, 2000. – с.35.

Коноплева, И.А. Информационные технологии [Электронный ресурс] : электронный учебник / И.А. Коноплева, О.А. Хохлова, А.В. Денисов. - М.: Проспект, 2009.

Гейн А.Г., Сенокосов А.И. Информатика и ИКТ: учеб. / Рекомендовано Министерством образования и науки РФ.- М: Московские учебники, 2010.- с.95.

Гейн А.Г., Сенокосов А.И. Информатика и ИКТ: учеб. / Рекомендовано Министерством образования и науки РФ.- М: Московские учебники, 2010.- с.99.

Информационные системы и технологии: Учебник. – 3-е изд. /Под ред. Г.А.Титоренка. – М.: Юнити-Дана, 2010. – с.91, 92.

Коноплева, И.А. Информационные технологии [Электронный ресурс] : электронный учебник / И.А. Коноплева, О.А. Хохлова, А.В. Денисов. - М.: Проспект, 2009.