Семиуровневая сетевая архитектура

· Физический уровень (PhysicalLayer).

· Уровень управления линией передачи данных (DataLink).

· Сетевой уровень (NetworkLayer).

· Транспортный уровень (TransportLayer).

· Сеансовый уровень (SessionLayer).

· Уровень представления (PresentationLayer).

· Уровень приложений (ApplicationLayer).

Физический уровень (PhysicalLayer) обеспечивает виртуальную линию связи для передачи данных между узлами сети. На этом уровне выполняется преобразование данных, поступающих от следующего, более высокого уровня (уровень управления передачей данных), в сигналы, передающиеся по кабелю.

В глобальных сетях на этом уровне могут использоваться модемы и интерфейс RS-232-C. Характерные скорости передачи здесь определяются линиями связи и для телефонных линий (особенно отечественных) обычно не превышают 2400 бод.

В локальных сетях для преобразования данных применяются сетевые адаптеры, обеспечивающие скоростную передачу данных в цифровой форме. Скорость передачи данных может достигать десятков и сотен мегабит в секунду.

Уровень управления линией передачи данных (DataLink) обеспечивает виртуальную линию связи более высокого уровня, способную безошибочно передавать данные в асинхронном режиме. При этом данные обычно передаются блоками, содержащими дополнительную управляющую информацию. Такие блоки называют кадрами.

При возникновении ошибок автоматически выполняется повторная посылка кадра. Кроме того, на уровне управления линией передачи данных обычно обеспечивается правильная последовательность передаваемых и принимаемых кадров. Последнее означает, что если один компьютер передает другому несколько блоков данных, то принимающий компьютер получит эти блоки данных именно в той последовательности, в какой они были переданы.

Сетевой уровень (NetworkLayer) предполагает, что с каждым узлом сети связан некий процесс. Процессы, работающие на узлах сети, взаимодействуют друг с другом и обеспечивают выбор маршрута передачи данных в сети (маршрутизацию), а также управление потоком данных в сети. В частности, на этом уровне должна выполняться буферизация данных.

Транспортный уровень (TransportLayer) может выполнять разделение передаваемых сообщений на пакеты на передающем конце и сборку на приемном конце. На этом уровне может выполняться согласование сетевых уровней различных несовместимых между собой сетей через специальные шлюзы. Например, такое согласование потребуется для объединения локальных сетей в глобальные.

Сеансовый уровень (SessionLayer) обеспечивает интерфейс с транспортным уровнем. На этом уровне выполняется управление взаимодействием между рабочими станциями, которые участвуют в сеансе связи. В частности, на этом уровне выполняется управление доступом на основе прав доступа.

Уровень представления (PresentationLayer) описывает шифрование данных, их сжатие и кодовое преобразование. Например, если в состав сети входят рабочие станции с разным внутренним представлением данных (ASCII для IBM PC и EBCDIC для IBM-370), необходимо выполнить преобразование.

Уровень приложений (ApplicationLayer) отвечает за поддержку прикладного программного обеспечения конечного пользователя.

При организации локальной сети также следует ознакомиться с таким понятием, как топология компьютерных сетей. По этому параметру компьютерные сети подразделяются на следующие виды:

· Шина. Предполагает использование общего кабеля с подключением к нему всех компьютеров и терминаторами на концах, позволяющими избежать отражение сигнала.

· Кольцо. Каждый компьютер в сети соединяется с двумя другими устройствами в результате чего образуется замкнутая цепь. В данном виде компьютерной сети на каждой линии связи функционирует только один приемник и один передатчик. Благодаря этому не приходится использовать внешние терминаторы.

· Двойное кольцо. Отличается от обычного кольца только резервным каналом. В данном случае первое кольцо остается основным путем для передачи информации, а второй канал при нормальной работе является неактивным. Когда передача данных нарушается, первое кольцо объединяется со вторым для поддержки работы сети. Следует отметить, что данные по кольцам передаются в противоположных направлениях.

· Звезда. Все компьютеры подключаются к единому центральному узлу. Топология типа звезда может работать как отдельно, так и являться составляющей более сложной сети. В компьютерной сети вида звезда обмен данными ведется только через центральный компьютер, что возлагает на него очень большую нагрузку. Именно поэтому для подобной компьютерной сети интернет нужен довольно мощный компьютер, но зато он позволит избежать конфликтов в сети благодаря централизованности.

· Ячеистая. Каждый компьютер может соединяться с одним или несколькими компьютерами, что обеспечивает высокую отказоустойчивость, но приводит к избыточному расходу кабеля. Компьютерная сеть этого типа характеризуется весьма сложной настройкой и используется обычно в крупных сетях.

· Решетка. Узлы в этой компьютерной сети образуют многомерную решетку. При этом каждое из ребер решетки проходит параллельно оси и используется для соединения двух смежных узлов вдоль данной оси.

Основные понятия компьютерной сети. Сетевые протоколы

Компьютерные сети: основные понятия

В данной статье представлена типология компьютерных сетей, а также основные понятия, встречающиеся в соответствии с данной темой. Зная больше о работе компьютера, Вы можете более грамотно подходить к вопросу его безопасности.

 

Безопасность персональных данных пользователя начинается с азов, поэтому важно обладать и общими сведениями о том, как устроена компьютерная сеть.

Компьютерные сети. Основные понятия
Для начала требуется определить понятие компьютерные сети. Основные понятия в дальнейшем будут так или иначе связаны с данным определением. Итак, система связи компьютеров или компьютерного оборудования и является компьютерной сетью. Компьютерная сеть позволяет пользователям совместно использовать ресурсы всех компьютеров, входящих в её состав. Тема « компьютерные сети » основные понятия подразумевает следующие: локальная вычислительная сеть – это коммуникационная система небольшого количества компьютеров, связанных совместно используемой средой передачи данных, расположенных на некотором пространстве в пределах одного или нескольких соседних зданий с целью совместного использования компьютерных ресурсов. Компьютерные сети – основные понятия включают глобальные вычислительные сети - сети, соединяющие компьютеры, географически удалённые на большие расстояния друг от друга. От локальных сетей они отличаются более протяженными коммуникациями. Глобальная сеть объединяет локальные сети, именно по ней распространяются различные виды вредоносных программ. Городская сеть предоставляет возможность пользования информационными ресурсами в рамках целого города. В составе сети компьютеры выполняют такие функции как организация доступа к сети, управление распространением информации, предоставлением различных ресурсов пользователям, включённым в сеть. Понятие удалённого доступа подразумевает возможность пользователя взаимодействовать с удаленной машиной и выполнять на ней интерактивный (т. е. в режиме реального времени) сеанс работы. Понятие пакета, применяемое в компьютерной сфере, подразумевает, что каждый компьютер, подключённый к сети, имеет встроенный сетевой адаптер, подключаемый к кабельной системе, и, перед подачей по сети, вся информация формируется в пакеты. Сетевые адаптеры общаются между собой, передавая и принимая пакеты с информацией. Каждый пакет состоит из двух основных частей: Заголовок и Данные. Заголовок содержит адрес компьютера-отправителя и адрес компьютера-получателя. Данные содержат передаваемую информацию. Переданный в сеть пакет отправляется на все компьютеры. Получив пакет, они читают заголовок, и только тот компьютер, которому этот пакет адресован, прочтет данные из этого пакета.

Назначение и классификация компьютерных сетей
Далее рассмотрим, в чём заключается назначение и классификация компьютерных сетей, в частности, локальных. По типу организации работы компьютеров в сети различают одноранговые сети и сети с выделенным сервером. Выбор типа локальной сети в большей степени зависит от требований к безопасности работы с информацией и уровня подготовки администратора сети. Далее, назначение и классификация компьютерных сетей будут рассмотрены более подробно. В одноранговой сети все компьютеры имеют одинаковый приоритет и независимое администрирование. Каждый компьютер имеет установленную операционную систему платформы MicrosoftWindows любой версии или совместимую с ней. Эта операционная система поддерживает работу клиента сети Microsoft.
Пользователь каждого компьютера самостоятельно решает вопрос о предоставлении доступа к своим ресурсам другим пользователям сети. Это наиболее простой вариант сети, не требующий особых профессиональных знаний. Установка такой сети не занимает много времени.
Для построения одноранговой локальной сети достаточно объединить компьютеры при помощи сетевого кабеля - смонтировать кабельную систему и установить на компьютеры, например, ОС Windows XP Professional. Мастер подключения к сети, поможет осуществить все необходимые настройки операционной системы. Типология компьютерных сетей включает вид с выделенным сервером: управление ресурсами сервера и рабочих станций централизовано и осуществляется с сервера. Отпадает необходимость обходить все компьютеры сети и настраивать доступ к разделяемым ресурсам. Включение новых компьютеров и пользователей в сеть также упрощается. Повышается безопасность использования информации в сети, более удобной становится защита информационных прав. Это удобно для сетей, в которых работают различные категории пользователей и много разделяемых ресурсов.
В небольших локальных сетях, как правило, устанавливают один сервер, объединяющий в себе несколько серверных функций. Этого вполне достаточно и экономически оправдано. Кстати, небольшие сети могут обходиться и без серверов, т.е. быть одноранговыми. Типология компьютерных сетей по их назначению подразумевает следующие позиции: вычислительные, информационные и смешанные компьютерные сети. Вычислительные сети предназначены главным образом для решения заданий пользователей с обменом данными между их абонентами. Информационные сети ориентированы в основном на предоставление информационных услуг пользователям. Смешанные сети совмещают функции первых двух. По качеству среды передачи информации типология компьютерных сетей различает проводные и беспроводные сети. Беспроводные характеризуются передачей информации по радиоволнам в определенном частотном диапазоне. По функциональным качествам выделяются сети хранения данных, серверные фермы, сети управления процессом и сети SOHO & amp; Домовая сеть.

 

Сетевые протоколы

При организации телефонных переговоров по вычислительным сетям необходимо передавать два типа информации: командную и речевую. К командной информации относятся сигналы вызова, разъединения, а также другие служебные сообщения.

Краеугольный камень сети ИНТЕРНЕТ - InternetProtocol (IP). Это протокол сетевого уровня, который обеспечивает маршрутизацию пакетов в сети. Он, однако, не гарантирует надежную доставку пакетов. Таким образом, пакеты могут искажаться, задерживаться, передаваться по различным маршрутам (а значит иметь различное время передачи) и т. д. На основе IP работают протоколы транспортного уровня TransportControlProtocol (TCP) и UserDatagramProtocol (UDP).

Основное требование к передаче командной информации - отсутствие ошибок передачи. В результате необходимо использовать достоверный протокол доставки сообщений. Обычно, в качестве такого протокола используется TCP, обеспечивающий гарантированную доставку сообщений. Время доставки сообщений также играет немаловажную роль в этом случае. К сожалению, этот параметр является нестабильным, т. к. при появлении ошибок передачи сообщение передается повторно. Передача повторяется до тех пор пока сообщение не будет доставлено успешно. Таким образом, длительность служебных процедур может бесконтрольно увеличиваться, что недопустимо, например, для этапа установления соединения, а также некоторых процедур связанных с передачей по сети телефонной сигнализации. Открытой проблемой в этой области является создание достоверного механизма передачи, который не только гарантирует безошибочную доставку информации, но также минимизирует время доставки при появлении ошибок передачи.

При передаче речевой информации проблема времени доставки пакетов по сети становиться основной. Это вызвано необходимостью поддерживать общение абонентов в реальном масштабе времени, для чего задержки не должны превышать 250 - 300 мс. В таком режиме использование повторных передач недопустимо, и следовательно, для передачи речевых пакетов приходится использовать недостоверные транспортные протоколы, например, UDP. При обнаружении ошибки передачи факт ошибки фиксируется, но повторной передачи для ее устранения не производится. Пакеты, передаваемые по протоколу UDP могут теряться. В одних случаях это может быть связано со сбоями оборудования. В других - с тем, что " время жизни" пакета истекло, и он был уничтожен на одном из маршрутизаторов. При потерях пакетов повторные передачи также не организуются. В процессе передачи возможны перестановки пакетов в потоке, а также искажения речевых пакетов. Последнее однако происходит крайне редко.

Перед поступлением речевого потока на декодер он должен быть восстановлен. Для этого используется протокол реального времени. В заголовке данного протокола передаются, в частности, временная метка и номер пакета. Эти параметры позволяют определить не только порядок пакетов в потоке, но и момент декодирования каждого пакета, т. е. позволяют восстановить поток. Наиболее распространенный протокол реального времени - RealTimeProtocol (RTP), рекомендованный к использованию в стандарте на построение систем реального времени H.323.

Искажения потока пакетов связаны с загруженностью сети. При отсутствии перегрузок искажения минимальны, а часто отсутствуют. Поток речевых пакетов может значительно загружать сеть, особенно, в случае многоканальных систем. Это происходит из-за высокой интенсивности потока (кадры небольшого размера передаются через малые промежутки времени 20 байт/ 30 мс) и большого объема передаваемой служебной информации. Зная размеры заголовков сетевых протоколов (IP - 20 байт, UDP - 8 байт, RTP - 12 байт), легко вычислить общий объем заголовка речевого пакета - 40 байт. Это в 2 раза превышает размер самого пакета. Передача такого объема служебной информации неприемлема, особенно, при построении многоканальных систем. Таким образом, необходимо искать способы уменьшения количества служебной информации, передаваемой по сети. Существует два возможных варианта решения этой проблемы. Первый предполагает создание специальных транспортных протоколов для IP-телефонии, которые могли бы уменьшить заголовок протокола транспортного уровня. Второй вариант - мультеплексирование каналов в многоканальных системах. В этом случае речевые пакеты от разных каналов передаются под одним сетевым заголовком. Такое решение не только уменьшает количество передаваемой служебной информации, но и снижает интенсивность потока.

Основной задачей IP-телефонии является приближение качества услуг к телефонному сервису. С точки зрения используемых сетевых протоколов это означает необходимость создания транспортных механизмов, минимизирующих время доставки по сети, как командной, так и речевой информации.

Работой компьютеров в локальной сети управляют программы. Для того чтобы все компьютеры могли понимать друг друга, отправлять друг другу запросы и получать ответы, они должны общаться на одном языке. Такой язык общения компьютеров называется сетевым протоколом. Другими словами, сетевой протокол - это правила взаимодействия компьютеров в сети.

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: