Учебно-методическое пособие представляет собой первую часть конспекта лекций по дисциплине «Компьютерные сети и системы»

Вид материала

Учебно-методическое пособие

Содержание Сетевой адаптер Сетевая операционная система Коммуникационное оборудование Повторители и концентраторы/хабы Мосты (bridges Шлюзы (gateways

Подобный материал:

• Учебно-методическое пособие Санкт-Петербург 2001 удк 681. 3 Бобцов А. А., Лямин, 1434.37kb.
• Конспект лекций по дисциплине «некоммерческий маркетинг», 471.19kb.
• Для освоения курса лекций по дисциплине «Ветеринарная радиология» иподготовки к семинарским, 711.94kb.
• Учебно-методическое пособие по дисциплине «Налоги и налогообложение», 2006 г. Институт, 99.9kb.
• Учебно-методическое пособие по дисциплине «Управление персоналом», 2006 институт международной, 765.43kb.
• Методические рекомендации по разработке краткого конспекта лекций по дисциплине, 99.01kb.
• Учебно методическое пособие Архангельск 2012, 824.52kb.
• Экзаменационные вопросы к курсу лекций «Сети ЭВМ и телекоммуникаций», 32.32kb.
• Краткий курс лекций по философии учебно-методическое пособие для студентов всех специальностей, 2261.57kb.
• Учебно-методическое пособие Издательство Москва, 6471.08kb.

Сетевой адаптер

Любое устройство, подключаемое к сети, должно иметь сетевую карту или сетевой порт (некоторые принтеры, рабочие станции UNIX и Macintosh имеют встроенный сетевой порт, который используется вместо сетевой карты).

Сетевой адаптер – это установленная в компьютере плата сопряжения, подключенная к кабельной системе и способная поддерживать связь с коммуникационной средой сети. Эта плата также называется картой сетевого интерфейса NIC (Network Interface Card).

Обычно на сетевой карте имеется один или несколько портов для подключения сетевого кабеля для передачи и приема данных. Существует много разновидностей и типов сетевых адаптеров, но все они выполняют одну задачу: передают данные между компьютерами сети с большой скоростью.

Процесс передачи файла от файлового сервера к сетевому ПК состоит из нескольких шагов. Сначала файл попадает на карту сетевого адаптера сервера, где он преобразуется в кадры (frames). Максимальный размер этих кадров зависит от типа сетевого адаптера и обычно составляет 500..4000 байт. Если размер файла превышает размер одного кадра, то файл разбивается на несколько кадров. Затем сетевой адаптер сервера пересылает кадры данных по кабелю сети к сетевому адаптеру рабочей станции, запросившей файл.

На каждом сетевом компьютере должен быть установлен драйвер сетевого адаптера, управляющий его работой. Каждый такой драйвер предназначен только для определенного типа адаптера. К наиболее употребительным типам сетевых адаптеров для различных коммуникационных сред относятся Ethernet и Token Ring. При необходимости добиться максимальной производительности используются более скоростные типы адаптеров – Fast Ethernet, FDDI или ATM (Asynchronous Transfer Method – асинхронный метод передачи).

Помимо драйвера сетевого адаптера на компьютер, подключенный к сети, нужно установить еще один или несколько драйверов сетевых протоколов. Эти драйверы связывают высокоуровневое сетевое программное обеспечение с сетевым адаптером. Чтобы два удаленных компонента могли связаться по сети, они должны использовать одинаковые сетевые протоколы. Сетевые компьютеры могут одновременно конфигурироваться под несколько сетевых протоколов, например, под протоколы NetBEUI и TCP/IP.

Сетевая операционная система

Сложные процессы, протекающие в сетевом оборудовании, должны управляться сетевой операционной системой. Помимо стандартных задач, решаемых любой ОС (обеспечение доступа к жесткому диску, управление файлами и памятью и т.д.), сетевая операционная система дополнительно решает ряд специфических сетевых задач:

1. управляет работой файлового сервера;
   
2. обеспечивает совместную работу файлового сервера с рабочими станциями с целью облегчения использования сетевых ресурсов;
   
3. обеспечивает защиту файлового сервера от несанкционированного доступа;
   
4. управляет правами доступа пользователей к сети и прочие.
   

Примерами сетевых ОС являются операционные системы Novell NetWare, Windows 9x, Windows NT и др.

Коммуникационное оборудование

Оборудование компьютерных сетей подразделяется на конечные системы, являющиеся источниками и потребителями информации, и промежуточные системы, обеспечивающие прохождение информации по сети. К конечным системам ES (End Systems) относятся компьютеры, терминалы, сетевые принтеры, факсы, кассовые аппараты, считыватели штрих-кодов, средства аудио- и видеосвязи, другие периферийные устройства, снабженные сетевым интерфейсом. К промежуточным системам IS (Intermediate Systems) относятся повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, модемы и прочие телекоммуникационные устройства, а также соединяющая их кабельная и/или беспроводная инфраструктура.

Сетевое оборудование делится на активное и пассивное. Для активного оборудования (сетевые карты компьютеров, концентраторы, повторители и др.) необходимы источники питания, пассивное оборудование (кабели, соединительные разъемы, коммутационные панели и др.) подачи энергии не требует. Кроме того, в сетях используются также вспомогательное оборудование (устройства бесперебойного питания, кондиционеры) и аксессуары (монтажные стойки, шкафы, кабелепроводы и др.).

Повторители и концентраторы/хабы

Простейшее из коммуникационных устройств – повторитель (repeater) – используется для физического соединения различных сегментов кабеля одной локальной сети с целью увеличения общей длины сети (рис.3). Репитер передает сигналы, приходящие из одного сегмента сети, в другие ее сегменты. Повторитель позволяет снять ограничения на длину линий связи за счет улучшения качества передаваемого сигнала (мощности, амплитуды, фронтов).

Повторитель, который имеет более двух портов и соединяет несколько физических сегментов, часто называют концентратором или хабом (hub – центр деятельности). Это название отражает тот факт, что в нем сосредоточены все связи между сегментами сети. Концентраторы характерны практически для всех базовых технологий локальных вычислительных сетей – Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 100VG-AnyLAN.





Рис.3. Соединение сегментов локальной сети Ethernet 10Base-2 с помощью повторителей.


В работе концентраторов любых технологий много общего – они повторяют сигналы, пришедшие с одного из своих портов, на других своих портах. Разница состоит в том, на каких именно портах повторяются сигналы. Так, концентратор Ethernet повторяет входной сигнал на всех своих портах, кроме того порта, с которого эти сигнал поступил. А концентратор Token Ring повторяет входной сигнал, поступивший с некоторого порта, только на том порту, к которому подключен следующий в кольце компьютер.

Для связи нескольких сетей друг с другом используются более сложные коммуникационные устройства, называемые мостами, маршрутизаторами и шлюзами. Обычно эти устройства представляет собой компьютер, на котором установлено несколько сетевых адаптеров - по одному на каждую соединяемую сеть.

Мосты

Мосты (bridges) используются для связи подсетей с одинаковыми коммуникационными системами. Так, например, с помощью моста можно соединить сеть Ethernet с сетью Ethernet, или сеть Token Ring с сетью Token Ring. Основное назначение мостов состоит в передаче кадров из одной сети в другую или блокирование такой передачи. Главным достоинством мостов является повышение производительности LAN за счет деления большой сети на несколько маленьких подсетей.

Мост изолирует трафик одной подсети от трафика других подсетей, в результате повышая общую производительность передачи данных в сети. Мост выполняет деление сети на изолированные подсети достаточно упрощенно: он запоминает, через какой порт на него поступил кадр данных от каждого компьютера сети, и в дальнейшем выдает кадр, предназначенный для этого компьютера, через этот порт. Адрес компьютера в сети с мостом не содержит никакой информации о принадлежности компьютера к некоторой подсети.

Локализация трафика не только экономит пропускную способность, но и уменьшает возможность несанкционированного доступа к данным, т.к. многие кадры не выходят за пределы своей подсети и их сложнее перехватить злоумышленнику.

На рис.4 приведен пример логической структуризации сети с помощью моста. Сети 1-го и 2-го отделов представляют собой отдельные логические сегменты/подсети, а сеть 3-го отдела состоит из двух логических сегментов/подсетей. Каждый логический сегмент построен на базе концентратора, к портам которого посредством отрезков кабеля подключаются все компьютеры отдела.





Рис. 4. Логическая структуризация сети с помощью моста.

Коммутаторы

Коммутатор (switch) по принципу обработки кадров практически ничем не отличается от моста. Основная особенность коммутатора состоит в том, что каждый его порт оснащен специализированным процессором, независимым от процессоров других портов. За счет этого общая производительность коммутатора намного выше производительности обычного моста, имеющего один процессорный блок.

Можно сказать, что коммутаторы – это мосты нового поколения, которые обрабатывают кадры в параллельном режиме.

Маршрутизаторы

Маршрутизаторы (routers) могут преобразовывать коммуникационные пакеты из одного формата в другой (позволяя связывать между собой сети разного типа), но использующие одинаковый стек протоколов (TCP/IP или IPX/SPX и др.). Например, с помощью маршрутизатора можно связать сеть Ethernet с сетью Token Ring при условии, что эти сети используют одинаковый стек протоколов, например, IPX/SPX (рис.5). Маршрутизаторы образуют логические сегменты посредством явной адресации подсетей.






Рис.5. Объединение двух сетей с помощью маршрутизатора


Кроме локализации трафика маршрутизаторы выполняют еще много полезных функций. Так, маршрутизаторы могут работать в сети с замкнутыми контурами и при этом выбирать наиболее рациональный маршрут из нескольких возможных.

Сеть, представленная на рис.6, отличается тем, что между подсетями отделов 1 и 2 проложена дополнительная связь, которая может использоваться как для повышения производительности сети, так и для повышения ее надежности. В сети с мостами (рис.4) использование резервных связей не допускается.





Рис.6. Логическая структуризация сети с помощью маршрутизатора.

Шлюзы

Шлюзы (gateways) позволяют соединять между собой произвольные сети, работающие на разных компьютерным платформах и использующие различные стеки сетевых протоколов. Например, с помощью шлюза можно соединить сеть, использующую сетевой протокол TCP/IP, с сетью, использующей сетевой протокол IPX/SPX.

Обычно основной причиной, по которой в сети используется такое дорогое устройство, как шлюз, является необходимость объединить сети с разными типами системного и прикладного программного обеспечения, а не желание локализовать трафик. Тем не менее, в качестве побочного эффекта шлюз обеспечивает и локализацию трафика.