Что это такое - сетевая технология? Зачем она нужна? Для чего используется? Ответы на эти, а также на ряд других вопросов и будут даны в рамках данной статьи.

Несколько важных параметров

1. Скорость передачи данных. От этой характеристики зависит, какое же количество информации (измеряется в большинстве случаев в битах) может быть передано через сеть за определённый промежуток времени.
2. Формат кадров. Информация, которая передаётся через сеть, объединяется в пакеты информации. Они и называются кадрами.
3. Тип кодирования сигналов. В данном случае решается, как же зашифровать информацию в электрических импульсах.
4. Среда передачи. Такое обозначение используется для материала, как правило, это кабель, по которому и осуществляется проход потока информации, что в последующем и выводится на экраны мониторов.
5. Топология сети. Это схематическое построение конструкции, по которой осуществляется передача информации. Используются, как правило, шина, звезда и кольцо.
6. Метод доступа.

Набор всех этих параметров и определяет сетевую технологию, чем она является, какие приспособления использует и характеристики имеет. Как можете догадаться, их существует великое множество.

Общая информация

Но что же собой представляет сетевая технология? Ведь определение этому понятию так и не было дано! Итак, сетевая технология - это согласованный набор стандартных протоколов и программно-аппаратных средств, которые их реализовывают в объеме, достаточном для построения локальной вычислительной сети. Это определяет, как же будет получен доступ к среде передачи данных. В качестве альтернативы можно ещё встретить название «базовые технологии». Рассмотреть их все в рамках статьи не представляется возможным из-за большого количества, поэтому внимание будет уделено самым популярным: Ethernet, Token-Ring, ArcNet и FDDI. Что же они собой представляют?

Ethernet

На данный момент это самая популярная во всём мире сетевая технология. Если подведёт кабель, то вероятность того, что используется именно она, близка к ста процентам. Ethernet можно смело зачислять в наилучшие сетевые информационные технологии, что обусловлено низкой стоимостью, большой скоростью и качеством связи. Наиболее известным является тип IEEE802.3/Ethernet. Но на его основе было разработано два очень интересных варианта. Первый (IEEE802.3u/Fast Ethernet) позволяет обеспечить скорость передачи в 100 Мбит/секунду. У этого варианта существует три модификации. Разнятся они между собой по использованному материалу для кабеля, длине активного сегмента и конкретным рамкам диапазона передачи. Но колебания происходят в стиле «плюс-минус 100 Мбит/секунду». Другой вариант - это IEEE802.3z/Gigabit Ethernet. У него передающая способность равна 1000 Мбит/с. У этой вариации существует четыре модификации.

Token-Ring

Сетевые информационные технологии данного типа используются для создания разделяемой среды передачи данных, которая в конечном итоге образуется как объединение всех узлов в одно кольцо. Строится данная технология на звездно-кольцевой топологии. Первая идёт как основная, а вторая - дополнительная. Чтобы получить доступ к сети, применяется маркерный метод. Максимальная длина кольца может составлять 4 тысячи метров, а количество узлов - 260 штук. Скорость передачи данных при этом не превышает 16 Мбит/секунду.

ArcNet

Этот вариант использует топологию «шина» и «пассивная звезда». При этом он может строиться на неэкранированной витой паре и оптоволоконном кабеле. ArcNet - это настоящий старожил в мире сетевых технологий. Длина сети может достигать 6000 метров, а максимальное количество абонентов - 255. При этом следует отметить основной недостаток этого подхода - его низкую скорость передачи данных, которая составляет только 2,5 Мбита/секунду. Но эта сетевая технология всё ещё широко используется. Это происходит благодаря ее высокой надежности, низкой стоимости адаптеров и гибкости. Сети и сетевые технологии, построенные по другим принципам, возможно, и обладают более высокими показателями скорости, но именно из-за того, что ArcNet обеспечивает высокую доходимость данных, это позволяет нам не скидывать её со счетов. Важным преимуществом данного варианта является то, что используется метод доступа посредством передачи полномочий.

FDDI

Сетевые компьютерные технологии данного вида являются стандартизированными спецификациями архитектуры высокоскоростной передачи данных, использующей оптоволоконные линии. На FDDI значительным образом повлияли ArcNet и Token-Ring. Поэтому эту сетевую технологию можно рассматривать как усовершенствованный механизм передачи данных на основании имеющихся наработок. Кольцо этой сети может достигать в длину сто километров. Несмотря на значительное расстояние, максимальное количество абонентов, которые могут подключиться к ней, составляет только 500 узлов. Следует отметить, что FDDI считается высоконадежной благодаря наличию основного и резервного путей передачи данных. Добавляет ей популярность и возможность быстро передавать данные - примерно 100 Мбит/секунду.

Технический аспект

Рассмотрев, что собой представляют основы сетевых технологий, что используются, сейчас давайте уделим внимание тому, как же всё устроено. Первоначально следует отметить, что рассмотренные ранее варианты - это исключительно локальные средства соединения электронно-вычислительных машин. Но есть и глобальные сети. Всего их в мире около двух сотен. Как же работают современные сетевые технологии? Для этого давайте рассмотрим действующий принцип построения. Итак, есть ЭВМ, которые объединены в одну сеть. Условно они делятся на абонентские (основные) и вспомогательные. Первые занимаются всеми информационно-вычислительными работами. От них же зависит то, каковы будут ресурсы сети. Вспомогательные занимаются преобразованием информации и её передачей по каналам связи. Из-за того что им приходится обрабатывать значительное количество данных, серверы могут похвастаться повышенной мощностью. Но конечным получателем любой информации всё же являются обычные хост-ЭВМ, которые чаще всего представлены персональными компьютерами. Сетевые информационные технологии могут использовать такие типы серверов:

1. Сетевой. Занимается передачей информации.
2. Терминальный. Обеспечивает функционирование многопользовательской системы.
3. Баз данных. Занимается обработкой запросов к БД в многопользовательских системах.

Сети коммутации каналов

Они создаются благодаря физическому соединению клиентов на то время, когда будут передаваться сообщения. Как это выглядит на практике? В таких случаях для отправки и получения информации от точки А до точки Б создаётся прямое соединение. Оно включает в себя каналы одного из множества (как правило) вариантов доставки сообщения. И созданное соединение для успешной передачи должно быть неизменным в течение всего сеанса. Но в таком случае проявляются довольно сильные недостатки. Так, приходится относительно долго ожидать соединения. Это сопровождается высокой стоимостью передачи данных и низким коэффициентом использования канала. Поэтому использование сетевых технологий данного типа не распространено.

Сети коммутации сообщений

В этом случае вся информация передаётся небольшими порциями. Прямое соединение в таких случаях не устанавливается. Передача данных осуществляется по первому же свободному из доступных каналов. И так до тех пор, пока сообщение не будет передано своему адресату. Сервера при этом постоянно занимаются приёмом информации, её сбором, проверкой и установлением маршрута. И в последующем сообщение передаётся далее. Из преимуществ необходимо отметить низкую цену передачи. Но в таком случае всё ещё существуют такие проблемы, как низкая скорость и невозможность осуществления диалога между ЭВМ в режиме реального времени.

Сети коммутации пакетов

Это самый совершенный и популярный на сегодняшний день способ. Развитие сетевых технологий привело к тому, что сейчас обмен информацией осуществляется посредством коротких пакетов информации фиксированной структуры. Что же они собой представляют? Пакеты - это части сообщений, что удовлетворяют определённому стандарту. Небольшая их длина позволяет предотвратить блокировку сети. Благодаря этому уменьшается очередь в узлах коммутации. Осуществляется быстрое соединение, поддерживается невысокий уровень ошибок, а также достигнуты значительные высоты в плане увеличения надежности и эффективности сети. Следует отметить и то, что существуют различные конфигурации этого подхода к построению. Так, если сеть обеспечивает коммутацию сообщений, пакетов и каналов, то она называется интегральной, то есть можно провести её декомпозицию. Часть ресурсов при этом может использоваться монопольно. Так, некоторые каналы могут применяться для того, чтобы передавать прямые сообщения. Они создаются на время передачи данных между разными сетями. Когда сеанс отправки информации заканчивается, то они распадаются на независимые магистральные каналы. При использовании пакетной технологии важным является настройка и согласование большого количества клиентов, линий связи, серверов и целого ряда иных устройств. В этом помогает установление правил, которые известны как протоколы. Они являются частью используемой сетевой операционной системы и реализуются на аппаратном и программном уровнях.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

хорошую работу на сайт">

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Чувашева В.С.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МОСКОВСКИЙ ГУМАНИТАРНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ КИРОВСКИЙ ФИЛИАЛ

Реферат

Сетевые технологии

Выполнила: Чувашева В.С.

Проверил: Страбыкина Л.А.

КИРОВ - 2011

Введение

1.1 Сетевые технологии. Общая информация

2. Маршрутизация и доменная система имен в Интернет

2.2 Процесс маршрутизации

2.3 Система имён в сети Интернет

2.4 DNS-сервис

Заключение

Введение

сетевой интернет домен маршрутизация

В настоящее время нет такого человека, пожалуй, которому ни разу не довелось работать с компьютером. Современные компьютерные технологии используются повсеместно: от обыкновенных точек розничной торговли до научных центров.

В качестве подтверждения исследуем данные, которые опубликовал Минкомсвязи России и которые были представлены в электронной база данных ООН "MilleniumDevelopment, GoalsIndicators" в 2009 году:

Диаграмма 1. Динамика роста количества персональных компьютеров в мире (на 1000 человек)

Поэтому исследования тем, напрямую связанных с информационными технологиями, крайне актуальны. Ни один экономист не сможет быть высоко эффективен в своей работе, если он не имеет даже малейшего представления о работе с компьютером.

Однако я считаю, что современный работник финансовой сферы деятельности должен не только уметь использовать стандартный пакет программ на примитивном уровне, но также знать, как работают данные программы, сам процесс изнутри.

Поэтому в своём реферате, не претендуя на исчерпывающее изложение темы, я ставила себе цель рассказать об общих принципах организации и функционирования сетевых технологий. В данном пункте я освещу такие подпункты как общая информация о сетевых технологиях, преимущества сетевого объединения, система передачи данных и множества вычислительных сетей. Также я расскажу о маршрутизации и доменной системы имён в сети Интернет. В рамках данной темы будут затронуты такие пункты как общая структура сети Интернет, процесс маршрутизации, система имён в сети Интернет, а также DNS-сервис.

В ходе работы над рефератом были использованы статистические данные Федеральной службы государственной статистики, различные учебно-методические издания, а также статьи из сети Интернет.

1. Общие принципы организации и функционирования сетевых технологий

1.1 Сетевые технологии. Общая информация

В 1960-х гг. появились первые вычислительные сети и началась новая научно-техническая революция. Впервые произошло объединение компьютерных технологий сбора, хранения, обработки информации с технологиями передачи данных и технологиями связи. Это сделало возможным применять распределенную обработку данных, обширно использовать сетевые технологии в автоматизации различных сфер деятельности: коммерческой, производственной, научной и др.

Под сетевыми технологиями следует понимать совокупность программных, аппаратных и организационных средств, обеспечивающих коммуникацию и распределение вычислительных ресурсов компьютеров, подключенных к сети.

Вычислительные сети принято подразделять на:

· локальные (ЛВС)

· глобальные

В отличие от глобальных, локальные сети могут охватывать только незначительные расстояния. Например: группа рядом стоящих зданий, несколько компьютерных классов и т.д. Если же сеть, охватывает довольно большие расстояния, такие как между городами или даже континентами, то такие сети называются глобальными.

Компьютеры, объединенные в сеть, можно разделить на 2 группы функциональному признаку (см. таблицу 1):

Таблица 1. Классификация компьютеров, объединенных в сеть

Если упрощенно изобразить принцип взаимодействия «клиент-сервер», то он выглядит следующим образом:

Рисунок 1. Взаимодействие "клиент-сервер"

1.2 Преимущества сетевого объединения

Сетевое объединение компьютеров на сегодняшний день явление массовое. И это понятно, так как такое объединение даёт массу преимуществ, выполняя ряд функций. Назовем основные из них:

Таблица 2. Функции сетевого объединения

	Описание
1. Ресурсно-разделительная	· Позволяет высокоэффективно использовать компьютерные возможности. · Ресурсы памяти, мощности процессоров и периферийных устройств распределены максимально эффективно среди всех устройств, объединенных в сеть
2. Разделения данных	· Предполагает возможность к одной или нескольким базам данных для всех компьютеров сети · Уровни доступа к информационным ресурсам ограничиваются в соответствии с определенной моделью управления данными
3. Обеспечения надежности	· Позволяет повысить надежность информационной системы · Обеспечивает ее работоспособность, даже в случае выхода из строя отдельного сегмента сети
4. Стоимостная	· Снижает стоимость обработки информации
5. Инновационная	· позволяет использовать принципиально новые возможности и технологии, не существовавшие ранее(системы электронного документооборота, технологии электронной почты, видеоконференции и др.)

1.3 Система передачи данных и множество вычислительных сетей

Комплекс технических средств любой вычислительной сети включает в себя компьютеры и системы передачи данных. Системы передачи данных состоят из приемо-передающих устройств (модемы, сетевые карты, концентраторы и др.) и коммуникационных каналов.

Существует большое множество вычислительных сетей. Поэтому необходимо выделять критерии, согласно которым их можно классифицировать. Самым важным, пожалуй, является конфигурация физических соединений, узлов и компонентов сети - или топологическая структура. По топологическому типу можно установить производительность и надежность сети, а также насколько сильно он влияет на эффективность функционирования сети в целом.

Рассмотрим взаимодействие компьютеров в сети. Если один компьютер передает информацию другому, то в этот момент передающее устройство первого трансформирует данные в сигнал, который может быть идентифицирован данным каналом связи. С другой стороны, второе передающее устройство декодирует информацию в первоначальный вид.

Если рассматривать сети с организационно-управленческой точки зрения, то можно выделить 2 типа: централизованные и децентрализованные.

Первая характеризуется обработкой и хранением информации по средствам специального компьютера «файл-сервера» (архитектура такого построения системы распределенной обработки данных также имеет название «файл-сервер»). Рабочие станции (компьютеры пользователей) передают данные для обработки на файл-сервер, который предоставляет им уже обработанную информацию. Данный подход часто используется при необходимости централизации и концентрации информационных ресурсов в едином узле сети.

Рисунок 2.Централизованная организация управления. Преимущества и недостатки

Система, построенная по архитектуре «клиент-сервер», называется децентрализованной. Здесь данные могут быть обработаны на различных компьютерах. Главное из достоинств такой системы заключается в том, что все недостатки централизованной нейтрализуются. Такие сети не содержат в своем составе специально выделенных серверов: функции управления передаются от одной рабочей станции к другой. Однако существуют и недостатки. Наиболее значимым является сложность контроля над данными, которые могут находиться в абсолютно разных узлах сети. Более того, вызывает затруднение координация всех рабочих станций. Значительная стоимость внедрения также является неотъемлемым недостатком.

Глобальная сеть Интернет основана на распределенной технологии обработки данных по архитектуре «клиент-сервер» и в общем смысле представляет собой совокупность взаимосвязанных локальных сетей, между которыми возможен обмен информацией по протоколу передачи данных TCР/IР (Transmission Control Рrotocol/Internet Рrotocol). Под таким протоколом понимается набор технических правил и процедур, который создавался для реализации обмена информацией между разнородными сетями.

На сегодняшний день практически каждая страна мира обеспечивает возможность подключения к сети Интернет для своих граждан. Так как данная сеть основана по архитектуре «клиент-сервер», то следовательно, имеет децентрализованную структуру. Это значит, что не существует ни одного управляющего органа, который имел власть, управлял всеми. Однако если рассматривать сеть по сегментно, то на национальном и международном уровнях такие единые органы управления существуют.

По данным Федеральной службы государственной статистики, удельный вес домашних хозяйств, имеющих доступ к сети Интернет, вырос за период с 2005 года по 2009 в 4 раза - с 9 процентов до 36. В высокоразвитых странах данный показатель более стабилен. В США же он вовсе остается неизменным.

Диаграмма 2. Удельный вес домашних хозяйств, имеющих доступ к сети Интернет

Если рассматривать ситуацию более детально, то в России наблюдаются действительно высокие темпы роста численности пользователей Сети. За 9 лет показатели подскочили с отметки в 20 пользователей на каждые 1000 жителей до отметки в 421 пользователь/1000 жителей Российской Федерации: По данным Федеральной службы государственной статистики за 2010 год

Диаграмма 3. Рост численности пользователей сети Интернет в России

2. Маршрутизация и доменная система имён в Интернет

2.1 Общая структура сети Интернет

Сеть Интернет, как уже сказано выше, не имеет единого центра администрации, но они существуют на сегментах. Таким образом, можно сказать, что сеть имеет иерархическую структуру (см. рисунок 3) Домены - это регионы

Рисунок 3. Иерархическая структура сети Интернет

Процесс маршрутизации

Однако реально Интернет имеет намного более сложную структуру. Отправленное сообщение, к примеру, может идти вовсе не по данной структуре, а гораздо по более сложному маршруту. Это обусловлено большим количеством доступных путей. Отсюда и пошло название сети Интернет как «всемирная паутина».

Согласно правилам протокола TCР/IР, сообщение может быть передано только при условии, что оно разбито на пакеты со стандартизированной структурой. Для этого существует ряд условий. Такой пакет должен обязательно содержать в себеадрес отправителя, адрес назначения, заголовок, собственно передаваемую информацию. Маршрут, по которому будет отправлено сообщение, заранее не известен.

В процессе отправки, пакеты нумеруются. Это делается для того, чтобы при получении их можно было собрать в исходном виде. Далее, всем пакетам присваивается определенная сумма, которая соответствует содержимому каждого. В точке получения она подсчитывается повторно. Это делается для того, чтобы проконтролировать правильность получателя. Если оказалось так, что суммы не совпадают, то передача запрашивается еще раз.

Процедура установления пути от отправителя к получателю называется маршрутизацией. Она выполняется для каждого передаваемого пакета на основании алгоритмов, описанных в специальных протоколах маршрутизации.

Для того, чтобы выполнить данную процедуру, были созданы специальные устройства, такие как маршрутизаторы (роутеры). Функционально они схожи с почтовыми подстанциями. Чтобы дойти до адресата, письмо должно пройти несколько почтовых подстанций. Аналогично этому электронные сообщения, письма могут проходить через N-ное количество роутеров. Другая параллель: существует довольно много уровней почтовых отделений. Например: районный, областные. Так и для маршрутизаторов - они могут соответствовать городским, районным и прочим доменам. В настоящее время существует более 130 протоколов маршрутизации.

2.2 Система имён в сети Интернет

Как много существует протоколов маршрутизации, так много существует различных доменов. Чтобы идентифицировать компьютер, подсоединённый к Сети, нужно присвоить ему уникальный код. Этим кодом является IP-адрес. Он состоит из набора цифр, который в свою очередь определяется четырьмя группами цифр, разделенных точками.

До 1984 года в системе имен использовались только цифровые уникальные адреса компьютеров, подключенных к Сети. Позже, для предоставления пользователям возможности использовать легко запоминающиеся символьные имена, была введена доменная система имен. Принцип построения доменных имен схож с построением иерархической структуры сети Интернет. А именно: более мелкие домены входят в состав крупных. Доменный адрес представляетсобой набор групп символов, разделенных точками.

Рассмотрим адрес fa.ru. Здесь ru - домен высшего уровня, обозначающий страну, fa- обозначает домен, входящий в состав домена высшего уровня (официальный сайт Финансового университета).

Родина доменных имен - США. Именно поэтому имена доменов верхнего уровня соответствуют типам организаций:

Таблица 3. Доменные имена

Таким образом, вся система доменных имен представлена древовидной структурой. Корнем дерева является корневой домен, внутри домена верхнего уровня регистрируется домен второго уровня, внутри него субдомен.

Рисунок 4. Структура система доменных имен

2.3 DNS-сервис

Сетевые протоколы имеют массу своих особенностей. Например, информация может быть доставлена только по адресу, представленному цифрами. Это вызвало необходимость преобразования доменных имён. Нужно было изменить их с символьных на цифровые. Первоначально даже были созданы таблицы соответствия, которые хранились на каждом компьютере. Однако, с высокими темпами роста сети Интернет, от них пришлось отказаться

Так как таблицы соответствия не могли больше удовлетворять потребностям Сети, то создание нового сервиса было просто необходимо. Таким сервисом стал DNS(DomainName Sуstem). Программы функционировали на DNS-сервере. Если существует необходимость отправки сообщения компьютеру с указанным доменным именем, происходит следующий процесс:

Рисунок 5. Принцип функционирования DNS-сервера

Таким образом, общий принцип состоит в том, что DNS-сервер выполняет последовательные обращения к цепочке таких же серверов, объединенных в иерархическую систему, с целью преобразования символьного адреса в цифровой.

Заключение

Таким образом, информационные технологии в различном своем проявлении прочно закрепились в нашей жизни.

В данной работе были освещены такие пункты как:

· общие принципы организации и функционирования сетевых технологий:

o общая информация о сетевых технологиях

o преимущества сетевого объединения

o система передачи данных и множества вычислительных сетей.

· маршрутизации и доменной системы имён в сети Интернет:

o общая структура сети Интернет

o процесс маршрутизации,

o система имён в сети Интернет

o также DNS-сервис

Очевидно, что вовсе не каждый офисный работник располагает всей той информацией, что была указана выше. Именно поэтому, владение такого рода знаниями позволяет не только усовершенствовать свои навыки по работе с персональным компьютером, сетью Интернет, но и преподнести себя в лучшем свете перед руководством, увеличить свои конкурентные преимущества на рынке труда, который, как всем известно, определяется высокой степенью жесткой конкуренции.

Более того, теоретические знания в сфере именно внутреннего процесса работы сетевых технологий, в частности сети Интернет, позволит быть более независимым в плане того, чтобы самому самостоятельно настроить маршрутизатор, установить соединение по локальной сети или узнать свой личный IP-адрес.

Список используемой литературы

1. Божко В.П., Власов Д.В., Гаспариан М.С. Информационные технологии в экономике и управлении. Учебно-методический комплекс. - М.: ЕАОИ. 2008.

2. Столлингс В. Современные компьютерные сети. - СПб.: Питер. 2003

3. Хелеби С. Принципы маршрутизации в Internet. - М.: Вильямс. 2001

4. Официальный сайт Федеральной службы статистики. - http://www.gks.ru

5. Официальныйсайт International Telecommunication Union. - http://www.itu.int

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Рассмотрение понятия сетевых технологий как совокупности программных, аппаратных и организационных средств; принципы их организации и функционирования. Маршрутизация и доменная система имен в Интернет. Характеристика популярных сервисов Интернет.

презентация , добавлен 15.07.2014


Компьютерные сети и их классификация. Аппаратные средства компьютерных сетей и топологии локальных сетей. Технологии и протоколы вычислительных сетей. Адресация компьютеров в сети и основные сетевые протоколы. Достоинства использования сетевых технологий.

курсовая работа , добавлен 22.04.2012


Достоинства компьютерных сетей. Основы построения и функционирования компьютерных сетей. Подбор сетевого оборудования. Уровни модели OSI. Базовые сетевые технологии. Осуществление интерактивной связи. Протоколы сеансового уровня. Среда передачи данных.

курсовая работа , добавлен 20.11.2012


Просмотр сведений о сетевых подключениях компьютера с помощью ОС Windows. Установление параметров сетевых протоколов (команда ipconfig), отчет об использовании. Разрешение имен NetBios. Проверка IP-адресов, трассировка маршрутов, команды сети NET.

лабораторная работа , добавлен 11.09.2013


Анализ сетевых технологий и сетевого оборудования. Разработка логической и физической схемы локальной вычислительной сети офисного здания, включающей общий выход в Интернет. Построение схемы кабельной разводки. Маршрутизация потоков данных в сети.

курсовая работа , добавлен 11.04.2014


Описание общих функций сетевого уровня модели OSI: протоколирование, маршрутизация и логическая адресация. Изучение принципов работы сетевого протокола TCP/IP и сетевых утилит командной строки. Адрес локальной сети и определение класса сети Интернет.

презентация , добавлен 05.12.2013


История создания сети Интернет и локальных вычислительных сетей (LAN). Функции межсетевого протокола передачи информации. Применение доменной системы имен и выбор способа переадресации данных. Правовые нормы при поиске и просмотре информации в Интернете.

презентация , добавлен 25.04.2013


Структура современных корпоративных сетей. Применение технологии Intranet в корпоративных сетях передачи данных. Принципы их построения и главные тенденции развития. Особенности стандартов Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. Технология 100VG-AnyLAN.

курсовая работа , добавлен 02.07.2011


Распространенные сетевые протоколы и стандарты, применяемые в современных компьютерных сетях. Классификация сетей по определенным признакам. Модели сетевого взаимодействия, технологии и протоколы передачи данных. Вопросы технической реализации сети.

реферат , добавлен 07.02.2011


Классификации сетей по расстоянию между вычислительными машинами, по типу среды и скорости передачи информации. Схема соединения компьютеров в сети и каналы связи. Суть доменной системы имен. Маршрутизация и транспортировка данных по компьютерным сетям.

6. Определение сетевой технологии. Сетевая технология Ethernet. Метод CSMA/CD. Понятие и структура кадра. Манчестерское кодирование. Сетевая технология - это согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств, достаточный для построения локальной вычислительной сети. Сетевая технология 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, как: Ethernet, Token-Ring, ArcNet, FDDI. Сетевые технологии локальных сетей IEEE802.3/Ethernet В настоящее время эта сетевая технология наиболее популярна в мире. Популярность обеспечивается простыми, надежными и недорогими технологиями. В классической локальной сети Ethernet применяется стандартный коаксиальный кабель двух видов (толстый и тонкий). Однако все большее распространение получила версия Ethernet, использующая в качестве среды передачи витые пары, так как монтаж и обслуживание их гораздо проще. В локальных сетях Ethernet применяются топологии типа "шина" и типа "пассивная звезда", а метод доступа CSMA/CD. Стандарт IEEE802.3 в зависимости от типа среды передачи данных имеет модификации: * 10BASE5 (толстый коаксиальный кабель) - обеспечивает скорость передачи данных 10 Мбит/с и длину сегмента до 500м; * 10BASE2 (тонкий коаксиальный кабель) - обеспечивает скорость передачи данных 10 Мбит/с и длину сегмента до 200м; * 10BASE-T (неэкранированная витая пара) - позволяет создавать сеть по звездной топологии. Расстояние от концентратора до конечного узла до 100м. Общее количество узлов не должно превышать 1024; * 10BASE-F (оптоволоконный кабель) - позволяет создавать сеть по звездной топологии. Расстояние от концентратора до конечного узла до 2000м. В развитие сетевой технологии Ethernet созданы высокоскоростные варианты: IEEE802.3u/Fast Ethernet и IEEE802.3z/Gigabit Ethernet. Основная топология, которая используется в локальных сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, пассивная звезда. Сетевая технология Fast Ethernet обеспечивает скорость передачи 100 Мбит/с и имеет три модификации: * 100BASE-T4 - используется неэкранированная витая пара (счетверенная витая пара). Расстояние от концентратора до конечного узла до 100м; * 100BASE-TX - используются две витые пары (неэкранированная и экранированная). Расстояние от концентратора до конечного узла до 100м; * 100BASE-FX - используется оптоволоконный кабель (два волокна в кабеле). Расстояние от концентратора до конечного узла до 2000м. Сетевая технология локальных сетей Gigabit Ethernet - обеспечивает скорость передачи 1000 Мбит/с. Существуют следующие модификации стандарта: * 1000BASE-SX - применяется оптоволоконный кабель с длиной волны светового сигнала 850 нм. * 1000BASE-LX - используется оптоволоконный кабель с длиной волны светового сигнала 1300 нм. * 1000BASE-CX - используется экранированная витая пара. * 1000BASE-T - применяется счетверенная неэкранированная витая пара. Локальные сети Fast Ethernet и Gigabit Ethernet совместимы с локальными сетями, выполненными по технологии (стандарту) Ethernet, поэтому легко и просто соединять сегменты Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet в единую вычислительную сеть. CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect) - множественный доступ с прослушиванием несущей и обнаружением коллизий. Узел, готовый послать кадр, прослушивает линию. При отсутствии несущей он начинает передачу кадра, одновременно контролируя состояние линии. При обнаружении коллизии передача прекращается, и повторная попытка откладывается на случайное время. Коллизии - нормальное, хотя и не очень частое явление для CSMA/CD. Их частота связана с количеством и активностью подключенных узлов. Метод требует сложных и дорогих схем цепей доступа. Применяется во многих сетевых архитектурах: Ethernet, EtherTalk (реализация Ethernet фирмы Apple), G-Net, IBM PC Network, AT&T Star LAN. Приведем основные правила алгоритма CSMA/CD для предающей станции. Передача кадра: 1. Станция, собравшаяся передавать, прослушивает среду. И передает, если среда свободна. В противном случае (т.е. если среда занята) переходит к шагу 2. При передаче нескольких кадров подряд станция выдерживает определенную паузу между посылками кадров - межкадровый интервал, причем после каждой такой паузы перед отправкой следующего кадра станция вновь прослушивает среду (возвращение на начало шага 1); 2. Если среда занята, станция продолжает прослушивать среду до тех пор, пока среда не станет свободной, и затем сразу же начинает передачу; 3. Каждая станция, ведущая передачу прослушивает среду, и в случае обнаружения коллизии, не прекращает сразу же передачу, а сначала передает короткий специальный сигнал коллизии - jam-сигнал, информируя другие станции о коллизии, и прекращает передачу; 4. После передачи jam-сигнала станция замолкает и ждет некоторое произвольное время в соответствии с правилом бинарной экспоненциальной задержки и затем возвращаясь к шагу 1. Межкадровый интервал IFG (interframe gap) составляет в 9,6 мксек (12 байт). С одной стороны он необходим для того, чтобы принимающая станция могла корректно завершить прием кадра. Кроме этого, если бы станция передавала кадры непрерывно, она бы полностью захватила канал и тем самым лишила другие станции возможности передачи. Jam-сигнал (jamming - дословно глушение). Передача jam-сигнала гарантирует, что не один кадр не будет потерян, так как все узлы, которые передавали кадры до возникновения коллизии, приняв jam-сигнал, прервут свои передачи и замолкнут в преддверии новой попытки передать кадры. Jam-сигнал должен быть достаточной длины, чтобы он дошел до самых удаленных станций коллизионного домена, с учетом дополнительной задержки SF (safety margin) на возможных повторителях. Содержание jam-сигнала не принципиально за исключением того, что оно не должно соответствовать значению поля CRC частично переданного кадра (802.3), и первые 62 бита должны представлять чередование "1" и "0" со стартовым битом "1". Сеть Ethernet разработана в 1976 году Меткальфом и Боггсом (фирма Ксерокс). Ethernet совместно со своей скоростной версией Fast Ethernet, GigaEthernet (1Гбит/с) и 10GE (10Гигабит/с) занимает в настоящее время абсолютно лидирующую позицию. В настоящее время на основе этого стандарта строятся уже не только локальные но и общегородские сети, а также межгородские каналы. Единственным недостатком данной сети является отсутствие гарантии времени доступа к среде (и механизмов, обеспечивающих приоритетное обслуживание), что делает сеть малоперспективной для решения технологических проблем реального времени. Определенные проблемы иногда создает ограничение на максимальное поле данных, равное ~1500 байт. Формат кадра сетей Ethernet (цифры в верхней части рисунка показывают размер поля в байтах) Поле преамбула содержит 7 байт 0хАА и служит для стабилизации и синхронизации среды (чередующиеся сигналы CD1 и CD0 при завершающем CD0), далее следует поле SFD (start frame delimiter = 0xab), которое предназначено для выявления начала кадра. Поле EFD (end frame delimiter) задает конец кадра. Поле контрольной суммы (CRC - cyclic redundancy check), также как и преамбула, SFD и EFD, формируются и контролируются на аппаратном уровне. В некоторых модификациях протокола поле efd не используется. Пользователю доступны поля, начиная с адреса получателя и кончая полем информация, включительно. После crc следует межпакетная пауза (IPG - interpacket gap - межпакетный интервал) длиной 9,6 мксек или более. Максимальный размер кадра равен 1518 байт (сюда не включены поля преамбулы, SFD и EFD). Интерфейс просматривает все пакеты, следующие по кабельному сегменту, к которому он подключен, ведь определить, корректен ли принятый пакет и кому он адресован, можно лишь приняв его целиком. Корректность пакета по CRC, по длине и кратности целому числу байт производится после проверки адреса места назначения. Вероятность ошибки передачи при наличии crc контроля составляет ~2-32. Манчестерский код объединяет в бит-сигнале данные и синхронизацию. Каждый бит-символ делится на 2 части, причем вторая часть всегда является инверсной по отношению первой. В первой половине кодируемый сигнал представлен в логически дополнительном виде, а во второй - в обычном. Таким образом, сигнал логического 0 - CD0 характеризуется в первой половине уровнем HI, а во второй LO. Соответственно сигнал CD1 характеризуется в первой половине бит-символа уровнем LO, а во второй - HI. Примеры форм сигналов при манчестерском кодировании представлены на рисунке: Минимальная длина пакета должна быть больше удвоенного значения максимальной задержки в сети Ethernet (выбрано 64 байта = 512 тактов). Если размер пакета меньше 64 байт, добавляются байты-заполнители, чтобы кадр в любом случае имел соответствующий размер. При приеме контролируется длина пакета и, если она превышает 1518 байт, пакет считается избыточным и обрабатываться не будет. Аналогичная судьба ждет кадры короче 64 байт. Любой пакет должен иметь длину, кратную 8 бит (целое число байт). Если в поле адресата содержатся все единицы, адрес считается широковещательным, то есть обращенным ко всем рабочим станциям локальной сети. Пакет ethernet может нести от 46 до 1500 байт данных. Формат адреса получателя или отправителя (MAC) показан на рисунке 4.1.1.1.4. Для передачи данных на физическом уровне используется манчестерский код. Рис. 4.1.1.1.4. Формат mac-адреса В верхней части рисунка указана длина полей адреса, в нижней - нумерация разрядов. Субполе I/G представляет собой флаг индивидуального или группового адреса. I/G=0 - указывает на то, что адрес является индивидуальным адресом сетевого объекта. I/G=1 характеризует адрес как мультикастинговый, в этом случае дальнейшее разбиение адреса на субполя теряет смысл. Субполе UL является флагом универсального или местного управления (определяет механизм присвоения адреса сетевому интерфейсу). U/L=1 указывает на локальную адресацию (адрес задан не производителем и ответственность за уникальность лежит на администраторе LAN). U/L=I/G=0 характерно для стандартных уникальных адресов, присваиваемых интерфейсу его изготовителем. Субполе OUI (organizationally unique identifier) позволяет определить производителя сетевого интерфейса. Каждому производителю присваивается один или несколько OUI. Размер субполя позволяет идентифицировать около 4 миллионов различных производителей. За корректность присвоения уникального адреса интерфейса (OUA - organizationally unique address) несет ответственность производитель. Двух интерфейсов одного и того же производителя с идентичными номерами не должно существовать. Размер поля позволяет произвести примерно 16 миллионов интерфейсов. Комбинация oui и oua составляют UAA (universally administrated address = IEEE-адрес). Если в поле кадра протокол/тип записан код менее 1500, то это поле характеризует длину кадра. В противном случае - это код протокола, пакет которого инкапсулирован в кадр Ethernet.

Сетевая технология - это согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств, достаточный для построения вычислительных сетей.

Протокол – это набор правил и соглашений, определяющий каким образом в сети устройства обмениваются данными.

В настоящее время доминируют следующие сетевые технологии: Ethernet, Token Ring, FDDI, ATM.

Технология Ethernet

Технология Ethernet создана фирмой XEROX в 1973 году. Основной принцип, положенный в основу Ethernet - случайный метод доступа к разделяемой среде передачи данных (метод множественного доступа).

Логическая топология сети Ethernet всегда шинная, поэтому данные передаются на все узлы сети. Каждый узел видит каждую передачу и отличает предназначенные ему данные по адресу своего сетевого адаптера. В каждый момент времени только один узел может осуществить успешную передачу, поэтому между узлами должно существовать некое соглашение, как им вместе пользоваться одним кабелем, чтобы не мешать друг к другу. Такое соглашение и определяет стандарт Ethernet.

По мере роста загрузки сети все больше возникает необходимость передавать данные в одно и то же время. Когда такое случается, то две передачи входят в конфликт, заполняя шину информационным мусором. Такое поведение известно под термином «коллизия», то есть возникновение конфликта.

Каждая передающая система, обнаружив коллизию, немедленно прекращает посылать данные, и предпринимаются действия, чтобы исправить эту ситуацию.

Хотя большинство коллизий, которые возникают в типичной сети Ethernet, разрешаются в течение микросекунд и их возникновение естественно и ожидаемо, но основной недостаток заключается в том, что чем больше трафик в сети, тем больше коллизий, тем резко падает производительность сети и может наступить коллапс, то есть сеть забита трафиком.

Трафик – поток сообщений в сети передачи данных.

Технология Token Ring

Технология Token Ring была разработана компанией IBM в 1984 году. Технология Token Ring использует совершенно другой метод доступа. Логическая сеть Token Ring имеет кольцевую топологию. Специальное сообщение, известное как маркер (Token) – это специальный трех байтовый пакет, который постоянно циркулирует по логическому кольцу в одном направлении. Когда маркер проходит через узел, готовый передать данные в сеть, он захватывает маркер, присоединяет к нему данные, предназначенные для передачи, и затем передает сообщение снова в кольцо. Сообщение продолжает свое «путешествие» по кольцу до тех пор, пока не достигнет места назначения. Пока сообщение не будет принято, ни один узел не сможет пересылать данные. Этот метод доступа известен как передача маркера. Он исключает коллизии и произвольные периоды ожидания как Ethernet.

Технология FDDI

Технология FDDI (Fiber Distributed Data Interface) – оптоволоконный интерфейс распределённых данных - это первая технология локальных сетей, в которой средой передачи данных является оптоволоконный кабель. Технология FDDI во многом основывается на технологии Token Ring, развивая и совершенствуя ее основные идеи. Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети. Наличие двух колец – это основной способ повышения отказоустойчивости в сети FDDI и узлы, которые хотят воспользоваться этим повышенным потенциалом надежности должны быть подключены к обоим кольцам.

В нормальном режиме работы сети данные проходят через все узлы и все участки кабеля только первичного кольца, вторичное кольцо 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, вновь образуя единое кольцо.

Кольца в сетях FDDI рассматриваются как общая среда передачи данных, поэтому для нее определен специальный метод доступа очень близкий к методу доступа сетей Token Ring. Отличие заключается в том, что время удержания маркера в сети FDDI не является постоянной величиной, как в Token Ring. Оно зависит от загрузки кольца - при небольшой загрузке оно увеличивается, а при больших перегрузках может уменьшаться до нуля для асинхронного трафика. Для синхронного трафика время удержания маркера остаётся фиксированной величиной.

Технология АТМ

АТМ (Asynchronous Transfer Mode– асинхронный режим передачи) – самая современная сетевая технология. Она разработана для передачи речи, данных и видео с использованием высокоскоростного, ориентированного на установление соединения протокола с коммутацией ячеек.

В отличие от других технологий трафик АТМ разбивается на 53 - байтовые ячейки (cells). Применение структуры данных предопределенного размера делает сетевой трафик более легко измеряемым количественно, предсказуемым и управляемым. АТМ построена на передаче информации по оптоволоконному кабелю с использованием звездообразной топологии.

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.