Курсовая работа
на тему:
«Сравнительный технический анализ средств
лвс и гвс в условиях автоматизации офисов»
Введение
В условиях рыночной экономики информация выступает как один из важнейших товаров. Новейшие достижения в области микроэлектроники привели к новым концепциям в организации информационных служб. Успех коммерческой и предпринимательской деятельности связан с муниципальными, банковскими, биржевыми информационными системами, информатизацией оптовой и розничной торговли, торговых домов, служб управления трудом и занятостью, созданием банка данных рынка товаров и услуг, развитием центров справочной и аналитико-прогнозной информации, электронной почты, электронного обмена данными и др. Как правило, работа этих систем базируется на локальных вычислительных сетях (ЛВС) различной архитектуры или их объединениях, получивших название корпоративных сетей.
Любая компьютерная система, состоящая из нескольких компьютеров, наверняка перерастет в более сложную систему, которая потребует высокоскоростного обмена данными между компьютерами с сервисными возможностями. Такой обмен не может быть организован при помощи стандартных простых средств операционных систем (ОС) и прикладных программ, а требует организации принципиально новой информационной структуры - сети.
C развитием сетевой инфраструктуры как основы деятельности современных предприятий и с усложнением применяемых в сети приложений увеличиваются требования к пропускной способности, надежности и защите сети, ее управляемости, снижению стоимости эксплуатации.
Для удовлетворения современных требований к сетевой инфраструктуре она должна поддерживать следующие сетевые приложения и сервис:
• интегрированную передачу голосовых, видео- и цифровых данных;
• создание виртуальных локальных и частных сетей;
• управление сетью на основе правил;
• использование соглашений об уровне предоставляемых услуг;
• учет используемых ресурсов;
• управление пользователями;
• передачу многоадресного трафика;
• построение сетей Internet, Intranet, Extranet.
Таким образом, должна строиться интеллектуальная сеть, администратор которой имеет возможность преобразовывать требования бизнес-процессов предприятия в определенные правила, которые связывают процесс деятельности предприятия с требованиями к сети, такими как предоставление качества услуг, защита и управление доступом.
Интеллектуальная сеть предоставляет широкий выбор услуг и механизмов для обеспечения работы деловых приложений посредством реализации службы каталогов, разнообразных сетевых сервисов (коммутация, виртуальные локальные и частные сети, сети Frame Relay и ATM, правила доступа, защита, качество обслуживания, учет использования ресурсов).
В сетевой инфраструктуре должна быть обеспечена работа структуры средств управления и коммутируемых сетей, создающих высокопроизводительную масштабируемую надежную инфраструктуру, в которой реализованы управление передачей трафика и приоритетами, пропускной способностью, а также учет используемых ресурсов.
В настоящее время сильно изменились требования к сетевой инфраструктуре. Технология Intranet преобразовала характер сетевого трафика, сети Extranet и виртуальные частные сети нуждаются в дополнительном сервисе по скорости, надежности и защите передачи данных. Для доставки голосовых и видеоданных необходимо обеспечение гарантированного качества их передачи (обслуживания). Усложнился характер запросов к сети – большое количество пользователей обращаются к различным информационным ресурсам, расположенным на разных платформах.
Поэтому появилась необходимость в построении сетевых инфраструктур, учитывающих характер работающих в них приложений. Поскольку взаимодействие между прикладной и сетевой инфраструктурами проходит через вычислительную инфраструктуру, то обеспечение требований приложений возможно на 4-м уровне сетевой модели OSI.
Каждый сеанс обмена данными можно определить как поток данных 4-го уровня. Поток идентифицируется номером логического порта, создаваемым протоколом TCP/UDP, что дает возможность различать приложения в разных потоках, применяя к ним правила защиты и требования к качеству обслуживания (КО, QoS) на скоростях, предоставляемых средой передачи.
Конечная цель управления уровнем обслуживания заключается в минимизации стоимости использования информационных технологий при обеспечении требуемого уровня КО. Такая технология помогает понять, как компоненты информационной структуры влияют на критичные сервисы, используемые в бизнес-процессах. Для этого используется понятие SLA – соглашение об уровне предоставляемых сервисов или услуг, имеющее количественное измерение в терминах производительности и доступности. Приложения управления, работающие по данной технологии, осуществляют мониторинг и измерение необходимых показателей, автоматически отображая их значения в графическом виде.
Средства управления обслуживанием позволяют проектировать оптимальную информационную структуру предприятия с точки зрения течения его бизнес-процессов, отслеживая выполнение SLA в соответствии со стоимостью, с графиком обслуживания, доступностью и производительностью.
SLA является решением по управлению жизненным циклом информационных ресурсов предприятия, и, как уже отмечалось, цель его использования – минимизировать стоимость владения телекоммуникационными и информационными ресурсами.
Решения по управлению качеством сервиса обеспечивают качество функционирования сетевых приложений. Реализация QoS позволяет дифференцировать сетевые сервисы посредством управления сетевым трафиком. В результате, например, можно увеличить полосу пропускания для критичного трафика, ограничивая полосу для трафика некритичных приложений. Это позволяет использовать дорогостоящие сетевые соединения более эффективно, а также обеспечивать выполнение соглашения о предоставлении услуг пользователям сети.
В данной курсовой работе будет проведен сравнительный технический анализ средств лвс и гвс в условиях автоматизации офисов
ЛОКАЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ (ЛВС)
Для более ясного представления цели курсовой работы дадим определение, что такое ЛВС и ГВС.
Локальная вычислительная сеть
, ЛВС (англ. Local Area Network, LAN) — компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Локальные сети нуждаются в своих собственных телекоммуникационных каналах (чаще всего применяется витая пара или коаксиальный кабель). Локальные сети нашли широкое применение в бизнесе. Благодаря им организации могут применять приложения, способствующие значительному повышению производительности и эффективности управления. К таким приложениям относятся, прежде всего, все виды электронной почты (обычная, текстовая, голосовая и видеопочта), теле и видеоконференции, интернет-технологии. Сегодня трудно представить себе офис, не оснащенный локальной сетью. Локальные сети позволяют организациям совместно использовать программное обеспечение и дорогостоящее оборудование. Например, пользователи нескольких компьютеров, объединенных локальной сетью, могут совместно пользоваться одним лазерным или струйным принтером, подсоединенным к сети. Сети применяются для работы с приложениями коллективного планирования, а также для организации распределенных вычислений.
Без сетей было бы невозможным совместное использование в организациях доступа к Интернет. Обычно в организациях только один компьютер напрямую подключен к поставщику услуг Интернет (провайдеру). Чтобы пользователи остальных компьютеров могли работать с Всемирной сетью, на компьютер, выполняющий функцию шлюза, устанавливается специальное программное обеспечение, выполняющее от имени пользователей запросы к Интернет
Термин «корпоративная сеть» также используется в литературе для обозначения объединения нескольких сетей, каждая из которых может быть построена на различных технических, программных и информационных принципах.
Рассмотренные выше виды сетей являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешен только ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой сети непосредственно связана с их профессиональной деятельностью. Глобальные сети ориентированы на обслуживание любых пользователей.
На рисунке 1, рассмотрим способы коммутации компьютеров и виды сетей.
1.1 Классификация ЛВС
Локальные вычислительные сети подразделяются на два кардинально различающихся класса: одноранговые (одноуровневые или Peer to Peer) сети и иерархические (многоуровневые).
Одноранговые сети.
Одноранговая сеть представляет собой сеть равноправных компьютеров, каждый из которых имеет уникальное имя (имя компьютера) и обычно пароль для входа в него во время загрузки ОС. Имя и пароль входа назначаются владельцем ПК средствами ОС. Одноранговые сети могут быть организованы с помощью таких операционных систем, как LANtastic, Windows’3.11, Novell NetWare Lite. Указанные программы работают как с DOS, так и с Windows. Одноранговые сети могут быть организованы также на базе всех современных 32-разрядных операционных систем – Windows XP, Windows 2008 server ) и некоторых других.
Иерархические сети.
В иерархических локальных сетях имеется один или несколько специальных компьютеров – серверов, на которых хранится информация, совместно используемая различными пользователями.
Сервер в иерархических сетях – это постоянное хранилище разделяемых ресурсов. Сам сервер может быть клиентом только сервера более высокого уровня иерархии. Поэтому иерархические сети иногда называются сетями с выделенным сервером. Серверы обычно представляют собой высокопроизводительные компьютеры, возможно, с несколькими параллельно работающими процессорами, с винчестерами большой емкости, с высокоскоростной сетевой картой (100 Мбит/с и более). Компьютеры, с которых осуществляется доступ к информации на сервере, называются станциями или клиентами.
ЛВС классифицируются по назначению:
· Сети терминального обслуживания. В них включается ЭВМ и периферийное оборудование, используемое в монопольном режиме компьютером, к которому оно подключается, или быть общесетевым ресурсом.
· Сети, на базе которых построены системы управления производством и учрежденческой деятельности. Они объединяются группой стандартов МАР/ТОР. В МАР описываются стандарты, используемые в промышленности. ТОР описывают стандарты для сетей, применяемых в офисных сетях.
· Сети, которые объединяют системы автоматизации, проектирования. Рабочие станции таких сетей обычно базируются на достаточно мощных персональных ЭВМ, например фирмы Sun Microsystems.
· Сети, на базе которых построены распределенные вычислительные системы.
По классификационному признаку локальные вычислительные сети делятся на кольцевые, шинные, звездообразные, древовидные;
по признаку скорости – на низкоскоростные (до 10 Мбит/с), среднескоростные (до 100 Мбит/с), высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с);
по типу метода доступа – на случайные, пропорциональные, гибридные;
по типу физической среды передачи – на витую пару, коаксиальный или оптоволоконный кабель, инфракрасный канал, радиоканал.
1.2 Структура ЛВС
Способ соединения компьютеров называется структурой или топологией сети. Сети Ethernet могут иметь топологию «шина» и «звезда». В первом случае все компьютеры подключены к одному общему кабелю (шине), во втором - имеется специальное центральное устройство (хаб), от которого идут «лучи» к каждому компьютеру, т.е. каждый компьютер подключен к своему кабелю.
Структура типа «шина», рисунок 2(а), проще и экономичнее, так как для нее не требуется дополнительное устройство и расходуется меньше кабеля. Но она очень чувствительна к неисправностям кабельной системы. Если кабель поврежден хотя бы в одном месте, то возникают проблемы для всей сети. Место неисправности трудно обнаружить.
В этом смысле «звезда», рисунок 2(б), более устойчива. Поврежденный кабель – проблема для одного конкретного компьютера, на работе сети в целом это не сказывается. Не требуется усилий по локализации неисправности.
В сети, имеющей структуру типа «кольцо», рисунок 2(в), информация передается между станциями по кольцу с переприемом в каждом сетевом контроллере. Переприем производится через буферные накопители, выполненные на базе оперативных запоминающих устройств, поэтому при выходе их строя одного сетевого контроллера может нарушиться работа всего кольца.
Достоинство кольцевой структуры – простота реализации устройств, а недостаток – низкая надежность.
Все рассмотренные структуры – иерархические. Однако, благодаря использованию мостов, специальных устройств, объединяющих локальные сети с разной структурой, из вышеперечисленных типов структур могут быть построены сети со сложной иерархической структурой.
| а) б) в) |
|
Рисунок 2 – структура построения (а) шина, (б) кольцо, (в) звезда 1.3 Физическая среда передачи в локальных сетях
Весьма важный момент – учет факторов, влияющих на выбор физической среды передачи (кабельной системы). Среди них можно перечислить следующие:
1) Требуемая пропускная способность, скорость передачи в сети;
2) Размер сети;
3) Требуемый набор служб (передача данных, речи, мультимедиа и т.д.), который необходимо организовать.
4) Требования к уровню шумов и помехозащищенности;
5) Общая стоимость проекта, включающая покупку оборудования, монтаж и последующую эксплуатацию.
Основная среда передачи данных ЛВС – неэкранированная витая пара, коаксиальный кабель, многомодовое оптоволокно. При примерно одинаковой стоимости одномодового и многомодового оптоволокна, оконечное оборудование для одномодового значительно дороже, хотя и обеспечивает большие расстояния. Поэтому в ЛВС используют, в основном, многомодовую оптику.
Основные технологии ЛВС: Ethernet, ATM. Технологии FDDI (2 кольца), применявшаяся ранее для опорных сетей и имеющая хорошие характеристики по расстоянию, скорости и отказоустойчивости, сейчас мало используется, в основном, из-за высокой стоимости, как, впрочем, и кольцевая технология Token Ring, хотя обе они до сих пор поддерживаются на высоком уровне всеми ведущими вендорами, а в отдельных случаях (например, применение FDDI для опорной сети масштаба города, где необходима высокая отказоустойчивость и гарантированная доставка пакетов) использование этих технологий все еще может быть оправданным.
1.4 Типы ЛВС
Ethernet – изначально коллизионная технология, основанная на общей шине, к которой компьютеры подключаются и «борются» между собой за право передачи пакета. Основной протокол – CSMA/CD (множественный доступ с чувствительностью несущей и обнаружению коллизий). Дело в том, что если две станции одновременно начнут передачу, то возникает ситуация коллизии, и сеть некоторое время «ждет», пока «улягутся» переходные процессы и опять наступит «тишина». Существует еще один метод доступа – CSMA/CA (Collision Avoidance) – то же, но с исключением коллизий. Этот метод применяется в беспроводной технологии Radio Ethernet или Apple Local Talk – перед отправкой любого пакета в сети пробегает анонс о том, что сейчас будет происходить передача, и станции уже не пытаются ее инициировать.
Ethernet бывает полудуплексный (Half Duplex), по всем средам передачи: источник и приемник «говорит по очереди» (классическая коллизионная технология) и полнодуплексный (Full Duplex), когда две пары приемника и передатчика на устройствах говорят одновременно. Этот механизм работает только на витой паре (одна пара на передачу, одна пара на прием) и на оптоволокне (одна пара на передачу, одна пара на прием).
Ethernet различается по скоростям и методам кодирования для различной физической среды, а также по типу пакетов (Ethernet II, 802.3, RAW, 802.2 (LLC), SNAP).
Ethernet различается по скоростям: 10 Мбит/с, 100 Мбит/с, 1000 Мбит/с (Гигабит). Поскольку недавно ратифицирован стандарт Gigabit Ethernet для витой пары категории 5, можно сказать, что для любой сети Ethernet могут быть использованы витая пара, одномодовое (SMF) или многомодовое (MMF) оптоволокно. В зависимости от этого существуют различные спецификации:
· 10 Мбит/с Ethernet: 10BaseT, 10BaseFL, (10Base2 и 10Base5 существуют для коаксиального кабеля и уже не применяются);
· 100 Мбит/с Ethernet: 100BaseTX, 100BaseFX, 100BaseT4, 100BaseT2;
· Gigabit Ethernet: 1000BaseLX, 1000BaseSX (по оптике) и 1000BaseTX (для витой пары)
Существуют два варианта реализации Ethernet на коаксиальном кабеле, называемые «тонкий» и «толстый» Ethernet (Ethernet на тонком кабеле 0,2 дюйма и Ethernet на толстом кабеле 0,4 дюйма).
Тонкий
Ethernet
использует кабель типа RG-58A/V (диаметром 0,2 дюйма). Для маленькой сети используется кабель с сопротивлением 50 Ом. Коаксиальный кабель прокладывается от компьютера к компьютеру. У каждого компьютера оставляют небольшой запас кабеля на случай возможности его перемещения. Длина сегмента 185 м, количество компьютеров, подключенных к шине – до 30.
После присоединения всех отрезков кабеля с BNC-коннекторами (Bayonel-Neill-Concelnan) к Т-коннекторам (название обусловлено формой разъема, похожей на букву «Т») получится единый кабельный сегмент. На его обоих концах устанавливаются терминаторы («заглушки»). Терминатор конструктивно представляет собой BNC-коннектор (он также надевается на Т-коннектор) с впаянным сопротивлением. Значение этого сопротивления должно соответствовать значению волнового сопротивления кабеля, т.е. для Ethernet нужны терминаторы с сопротивлением 50 Ом.
Толстый
Ethernet
– сеть на толстом коаксиальном кабеле, имеющем диаметр 0,4 дюйма и волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина кабельного сегмента – 500 м.
Прокладка самого кабеля почти одинакова для всех типов коаксиального кабеля.
Для подключения компьютера к толстому кабелю используется дополнительное устройство, называемое трансивером. Трансивер подсоединен непосредственно к сетевому кабелю. От него к компьютеру идет специальный трансиверный кабель, максимальная длина которого 50 м. На обоих его концах находятся 15-контактные DIX-разъемы (Digital, Intel и Xerox). С помощью одного разъема осуществляется подключение к трансиверу, с помощью другого – к сетевой плате компьютера.
Трансиверы освобождают от необходимости подводить кабель к каждому компьютеру. Расстояние от компьютера до сетевого кабеля определяется длиной трансиверного кабеля.
Создание сети при помощи трансивера очень удобно. Он может в любом месте в буквальном смысле «пропускать» кабель. Эта простая процедура занимает мало времени, а получаемое соединение оказывается очень надежным.
Кабель не режется на куски, его можно прокладывать, не заботясь о точном месторасположении компьютеров, а затем устанавливать трансиверы в нужных местах. Крепятся трансиверы, как правило, на стенах, что предусмотрено их конструкцией.
При необходимости охватить локальной сетью площадь большую, чем это позволяют рассматриваемые кабельные системы, применяется дополнительные устройства – репитеры (повторители). Репитер имеет 2-портовое исполнение, т.е. он может объединить 2 сегмента по 185 м. Сегмент подключается к репитеру через Т-коннектор. К одному концу Т-коннектора подключается сегмент, а на другом ставится терминатор.
В сети может быть не больше четырех репитеров. Это позволяет получить сеть максимальной протяженностью 925 м.
Существуют 4-портовые репитеры. К одному такому репитеру можно подключить сразу 4 сегмента.
Длина сегмента для Ethernet на толстом кабеле составляет 500 м, к одному сегменту можно подключить до 100 станций. При наличии трансиверных кабелей до 50 м длиной, толстый Ethernet может одним сегментом охватить значительно большую площадь, чем тонкий. Эти репитеры имеют DIX-разъемы и могут подключаться трансиверами, как к концу сегмента, так и в любом другом месте.
Очень удобны совмещенные репитеры, т.е. подходящие и для тонкого и для толстого кабеля. Каждый порт имеет пару разъемов: DIX и BNC, но он не могут быть задействованы одновременно. Если необходимо объединять сегменты на разном кабеле, то тонкий сегмент подключается к BNC-разъему одного порта репитера, а толстый – к DIX-разъему другого порта.
Репитеры очень полезны, но злоупотреблять ими не стоит, так как они
Ethernet
на витой паре.
Витая пара – это два изолированных провода, скрученных между собой. Для Ethernet используется 8-жильный кабель, состоящий из четырех витых пар. Для защиты от воздействия окружающей среды кабель имеет внешнее изолирующее покрытие.
Основной узел на витой паре – hub (в переводе называется накопителем, концентратором или просто хаб). Каждый компьютер должен быть подключен к нему с помощью своего сегмента кабеля. Длина каждого сегмента не должна превышать 100 м. На концах кабельных сегментов устанавливаются разъемы RJ-45. Одним разъемом кабель подключается к хабу, другим – к сетевой плате. Разъемы RJ-45 очень компактны, имеют пластмассовый корпус и восемь миниатюрных площадок.
Хаб – центральное устройство в сети на витой паре, от него зависит ее работоспособность. Располагать его надо в легкодоступном месте, чтобы можно было легко подключать кабель и следить за индикацией портов.
Хабы выпускаются на разное количество портов – 8, 12, 16 или 24. Соответственно к нему можно подключить такое же количество компьютеров.
Технология
Fast
Ethernet
IEEE
802.3
U
.
Технология Fast Ethernet была стандартизирована комитетом IEEE 802.3. Новый стандарт получил название IEEE 802.3U. Скорость передачи информации 100 Мбит/с. Fast Ethernet организуется на витой паре или оптоволокне.
В сети Fast Ethernet организуются несколько доменов конфликтов, но с обязательным учетом класса повторителя, используемого в доменах.
Репитеры Fast Ethernet (IEEE 802.3U) бывают двух классов и различаются по задержке в мкс. Соответственно в сегменте (логическом) может быть до двух репитеров класса 2 и один репитер класса 1. Для Ethernet (IEEE 802.3) сеть подчиняется правилу 5-4-3-2-1.
Правило 5-4-3-2-1 гласит: между любыми двумя рабочими станциями не должно быть более 5 физических сегментов, 4 репитеров (концентраторов), 3 «населенных» физических сегментов, 2 «населенных» межрепитерных связей (IRL), и все это должно представлять собой один коллизионный домен (25,6 мкс).
Физически из концентратора «растет» много проводов, но логически это все один сегмент Ethernet и один коллизионный домен, в связи с ним любой сбой одной станции отражается на работе других. Поскольку все станции вынуждены «слушать» чужие пакеты, коллизия происходит в пределах всего концентратора (на самом деле на другие порты посылается сигнал Jam, но это не меняет сути дела). Поэтому, хотя концентратор – это самое дешевое устройство и, кажется, что оно решает все проблемы заказчика, советуем постепенно отказаться от этой методики, особенно в условиях постоянного роста требований к ресурсам сетей, и переходить на коммутируемые сети. Сеть их 20 компьютеров, собранная на репитерах 100 Мбит/с, может работать медленнее, чем сеть из 20 компьютеров, включенных в коммутатор 10 Мбит/с. Если раньше считалось «нормальным» присутствие в сегменте до 30 компьютеров, то в нынешних сетях даже 3 рабочие станции могут загрузить весь сегмент.
В Fast Ethernet внутри одного домена конфликтов могут находиться не более двух повторителей класса II (рисунок 3) или не более одного повторителя класса I (рисунок 4)
Рисунок 3 - Структура сети на повторителях класса 2 с использованием витой пары.
Рисунок 4 - Структура сети на повторителях класса 1 с использованием витой пары.
Различные типы кабелей и устройств Fast Ethernet дают разную величину задержки RTD. Витая пара категории 5 – 1,11 бит-тайм на метр длины, оптоволоконный кабель 1 бит-тайм также на метр длины, сетевой адаптер – 50 бит-тайм, медиаконвертеры от 50 до 100, повторитель класса I –140, повторитель класса II – 92 бит-тайм. Задержку RTD между двумя сетевыми узлами рассчитать несложно, она равняется сумме соответствующих задержек их сетевых адаптеров и всех промежуточных сетевых компонентов (кабелей, повторителей).
Рисунок 5 - Пример сети Fast Ethernet.
ГВС
Глобальная вычислительная сеть
, ГВС (англ. Wide Area Network, WAN) — компьютерная сеть, охватывающая большие территории и включающая в себя большое число компьютеров. ГВС служат для объединения разрозненных сетей так, чтобы пользователи и компьютеры, где бы они ни находились, могли взаимодействовать со всеми остальными участниками глобальной сети.
Самая известная и популярная глобальная сеть - это Интернет. Кроме того, к глобальным вычислительным сетям относятся: всемирная некоммерческая сеть FidoNet, CREN, EARNet, EUNet и другие глобальные сети, в том числе и корпоративные.
Из-за большой протяженности каналов связи построение требует очень больших затрат, поэтому глобальные сети чаще всего создаются крупными телекоммуникационными компаниями для оказания платных услуг абонентам. Такие сети называют общественными или публичными. Но в некоторых случаях WAN создаются как частные сети крупных корпораций.
Абонентами WAN могут быть ЛВС предприятий, географически удаленные друг от друга, которым нужно обмениваться информацией между собой. Кроме того, отдельные компьютеры могут пользоваться услугами WAN для доступа, как к корпоративным данным, так и к публичным данным Internet.
Компании, осуществляющие поддержку функционирования сети, называются операторами сети, а компании, предоставляющие платные услуги абонентам сети, называются провайдерами или поставщиками услуг.
В глобальных сетях для передачи информации применяются следующие виды коммутации:
- коммутация каналов (используется при передаче аудиоинформации по обычным телефонным линиям связи);
- коммутация сообщений (применяется в основном для передачи электронной почты, в телеконференциях, электронных новостях);
- коммутация пакетов (для передачи данных, в последнее время используется также для передачи аудио - и видеоинформации).
Большой интерес представляет глобальная информационная сеть Интернет. Интернет объединяет множество различных компьютерных сетей (локальных, корпоративных, глобальных) и отдельных компьютеров, которые обмениваются между собой информацией по каналам общественных телекоммуникаций.
Практически все услуги Internet построены на принципе клиент-сервер. Вся информация в Интернет хранится на серверах. Обмен информацией между серверами сети осуществляется по высокоскоростным каналам связи или магистралям.
К таким магистралям относятся: выделенные телефонные аналоговые и цифровые линии, оптические каналы связи и радиоканалы, в том числе спутниковые линии связи. Серверы, объединенные высокоскоростными магистралями, составляют базовую часть Интернет.
Отдельные пользователи подключаются к сети через компьютеры местных поставщиков услуг Интернета, Internet - провайдеров (Internet Service Provider - ISP), которые имеют постоянное подключение к Интернет. Региональный провайдер, подключается к более крупному провайдеру национального масштаба, имеющего узлы в различных городах страны.
Сети национальных провайдеров объединяются в сети транснациональных провайдеров или провайдеров первого уровня. Объединенные сети провайдеров первого уровня составляют глобальную сеть Internet
Отличие глобальной сети от локальной
Глобальные сети отличаются от локальных тем, что рассчитаны на неограниченное число абонентов и используют, как правило, не слишком качественные каналы связи и сравнительно низкую скорость передачи, а механизм управления обменом, у них в принципе не может быть гарантировано скорым.
В глобальных сетях намного более важное не качество связи, а сам факт ее существования. Правда, в настоящий момент уже нельзя провести четкий и однозначный предел между локальными и глобальными сетями. Большинство локальных сетей имеют выход в глобальную сеть, но характер переданной информации, принципы организации обмена, режимы доступа, к ресурсам внутри локальной сети, как правило, сильно отличаются от тех, что принято в глобальной сети. И хотя все компьютеры локальной сети в данном случае включены также и в глобальную сеть, специфику локальной сети это не отменяет. Возможность выхода в глобальную сеть остается всего лишь одним из ресурсов, поделенным пользователями локальной сети.
Базовые технологии глобальных вычислительных сетей
Сравним протоколы передачи данных.
| Тип сети |
Скорость |
Применение |
| Arc Net |
2,5 Мбит/с |
LAN (локальные сети) |
| Token Ring |
4 - 16 Мбит/с |
LAN (локальные сети) |
| Ethernet тонкий коаксиал |
10 Мбит/с |
LAN (локальные сети) |
| Ethernet толстый коаксиал |
10 Мбит/с |
Расширение локальной сети |
| Линия с вызовом по номеру |
2400 - 19200 бит/с |
Пользователи удаленного подключения |
| Коммутация пакетов |
‹64 Кбит/с |
MAN (средние) |
| Фрагменты Т1 |
64 Кбит/с |
Интенсивно использующие WAN |
| Т1 |
1,544 Мбит/с |
Интенсивно использующие WAN |
| Т3 |
44,184 Мбит/с |
Интенсивно использующие WAN |
| Волоконно-оптические линии |
10 - 100 Мбит/с |
Интенсивно использующие WAN |
Как рассмотрели выше, существуют протоколы физического уровня — Ethernet, Token Ring и FDDI и некоторые протоколы транспортного уровня — IPX и NetBIOS. В глобальных вычислительных сетях используются протоколы, созданные специально для применения в высокоскоростных телефонных линиях связи и совершенно отличающиеся от ранее названных.
После выбора аппаратных средств ГВС и типа телефонных линий, которые будут использованы для связи различных ЛВС, имеется возможность выбора между различными протоколами. Соединение двух ЛВС, расположенных в различных областях страны, может предоставить широкий выбор вариантов коммуникаций, в зависимости от правил работы местных телефонных компаний. Поэтому необходимо проконсультироваться в телефонных компаниях, предоставляющих услуги в данном регионе, для выяснения того, на каких протоколах можно остановить свой выбор.
Самым дешевым и медленным вариантом связи для организации ГВС является применение обычных телефонных каналов связи (называемых еще коммутируемыми линиями — dial-up) и модемов для них. Устройство, называемое Дистанционный асинхронный маршрутизатор (ARR - Asinchronous Remote Router), фирмы Novell является примером одного из средств этой категории. Это устройство позволяет установить связь между двумя ЛВС и предоставляет возможность разделения файлов и принтеров. Для его использования достаточно установить программное обеспечение на ПК с обеих сторон и подключить входящие в состав компьютеров последовательные порты к модемам, а сетевые адаптеры — к ЛВС. Можно также приобрести у фирмы Novell специальные коммуникационные адаптеры для последовательной связи, называемые Интерфейсными модулями для связи в ГВС (WNIM — Wide Area Network Interface Module). После набора одним из модемов телефонного номера другого программное обеспечение маршрутизаторов на обоих ПК приступает к обмену пакетами IPX по установленному каналу связи. Дистанционный асинхронный маршрутизатор обычно работает с модемом на скорости передачи 9600 бод.
Сеть Х.25 состоит из ряда компонент, называемых переключателями пакетов, осуществляющих переключение и маршрутизацию пакетов для доставки их по назначению. Данные, предназначенные для передачи, разбиваются на набор малых пакетов, которые затем передаются через один или несколько каналов связи между узлами приемника и передатчика, и наконец, соединяются вместе в пункте назначения. Путь между узлами называется виртуальной цепью. Для верхних уровней программного обеспечения виртуальные цепи проявляются как одна непрерывная логическая связь. На самом деле, протокол Х.25 позволяет пакетам проходить по различным путям при движении между узлами источника и назначения. Оборудование, позволяющее разбивать данные на пакеты и составлять вновь из этих пакетов данные называется Пакетом Ассемблера/Дисассемблера (PAD — Packet Assembler/Disassembler). Обычно пакеты Х.25 имеют длину- 128 байт, но в процессе установления виртуальной цепи источник и приемник информации могут "договориться" о другой длине. Теоретически протокол Х.25 имеет возможность поддерживать одновременно до 4095 виртуальных цепей в одном физическом канале между узлом и собственно сетью Х.25. На практике число цепей оказывается меньше, так как большинство физических каналов связи не может передавать или принимать данные достаточно быстро для такого большого числа виртуальных цепей. Типичная скорость передачи данных в сети Х.25 равна 64 Кбит/с.
Цепь или канал Т1 — это полная дуплексная цифровая цепь, устанавливаемая между двумя точками и изначально спроектированная для передачи оцифрованного звукового сигнала. В цепях Т1 может быть использован целый ряд физических носителей, включая медные провода, коаксиальные кабели, оптоволоконные кабели, а также инфракрасные, СВЧ и спутниковые каналы связи. Почти все телефонные компании предлагают своим потребителям цепи Т1. Каждый канал Т1 оперирует на скорости передачи 1.544 Мбит/с. Можно арендовать у телефонной компании несколько каналов Т1 и, используя дополнительное оборудование, комбинировать эти каналы для одновременной передачи речи и данных.
Существует ряд других цифровых средств, которые вы можете приобрести у телефонных компаний, включая высокоскоростные цифровые линии ТЗ и спутниковые телекоммуникационные линии. Линии ТЗ аналогичные Т1, но обеспечивают пропускную способность 44.184 Мбит/сек и могут разделяться на 28 канатов Т1. Управляющее устройство может выделять полосу для различных сетевых устройств, таких как мост Ethernet, PBX (Public Branch Exchange), существующий мультиплексор Т1 или даже FDDI LAN.
Спутниковые каналы могут обеспечивать передачу по линии Т1 со скоростью 1.554 Мбит/сек. Спутниковые антенны можно устанавливать на крышах зданий или других открытых местах. Характерно, что чем крупнее антенна, тем большую скорость передачи вы можете получить от системы. Для обеспечения скорости передачи Т1 вам потребуется антенна диаметром около 4 м. Ежемесячная плата за такие линии не превышает обычно 1000$. Однако задержка, которую дают спутниковые линии, может быть неудовлетворительной для тех пользователей, которые хотят получить по линиям сети WAN немедленный ответ. Поэтому спутниковые линии больше всего подходят для пересылки данных и электронной почты.
Использование синхронных оптических сетей (SONET)
Впервые сеть SONET (Synhronous Optical Network — Синхронная оптическая связь) предложила фирма Bellcore. В настоящее время она является международным стандартом, принятым комитетами CCITT и ANSI. Сеть SONET предоставляет канал связи между двумя абонентами с волоконно-оптическим кабелем и может оперировать со скоростями передачи, кратными 51,84 Мбит/с. Различные скорости обозначаются как ОС-1, ОС-8, ОС-48 и т.д. При этом ОС обозначает Optical Carrier (Оптический носитель), а число определяет множитель, на который необходимо умножить базовую величину 51.48 Мбит в секунду для получения рабочей скорости передачи. Например, ОС-8 означает работу на скорости передачи 2488.32 Мбит/с. Кадры в SONET состоят из Синхронных транспортных сигналов (STS — Synchronous Transport Signals). Кадр STS-1 представляется 810 байтами в матричной форме. Матрица имеет 90 столбцов и 9 рядов, каждым элементом которой является байт. Двадцать семь байтов кадра STS-1 представляют служебные данные (накладные расходы), а оставшиеся 87 столбцов (минус 9 байт, накладных расходов при передаче 9 рядов) содержат данные. Таким образом, кадр STS-1 может нести 744 байта информации. В SONET передача кадров STS-1 осуществляется каждые 125 микросекунд, что эквивалентно 1 передаче 8000 кадров в секунду.
Режим асинхронной передачи (ATM — Asynchronous Transfer Mode) — это технология, построенная на базе SONET. Каждый пакет, называемый ячейкой, имеет длину 48 байтов и является основной единицей при передаче данных в ATM. Так как каждая ячейка имеет еще заголовок длиной 5 байт, который содержит информацию об адресе назначения, то общая длина ячейки составляет 53 байта. При поступлении потока сообщений из ЛВС, ATM использует адаптеры терминалов ЛВС для разложения сообщений на ячейки ATM в узле-источнике и их синтеза в узле назначения. Служба переключения пакетов ATM может быть использована для поддержки трансляции кадров так же, как и любой другой службы передачи сообщений в глобальной компьютерной сети. Мультиплексирование ячеек в сети ATM позволяет эффективно использовать имеющуюся полосу пропускания канала связи. ГВС выделяет новые ячейки в случае необходимости при большой загруженности графика ЛВС, гибко реагируя на нужды локальных сетей при передаче и приеме сообщений.
Использование Переключаемой мультимегабитной службы (SMDS — Switched Multi-Megabit Data Service). Протокол SMDS использует трехуровневый подход к интерфейсу с ЛВС. Эти уровни называются Интерфейсным протоколом SMDS. Верхний уровень — уровень 3, представляет собой обслуживание датаграмм, длина которых может достигать 9188 байтов. На уровне 2 осуществляется разделение данных на 53-байтные ячейки ATM. Уровень 1 обычно состоит из канала MAN.
Приложение.
- Сетевой адаптер – это специальное устройство, которое предназначено для сопряжения компьютера с локальной сетью и для организации двунаправленного обмена данными в сети.
Повторители (repeater) – устройства для восстановления и усиления сигналов в сети, служащие для увеличения ее длины.
Приемопередатчики (трансиверы) – это устройства, предназначенные для приема пакетов от контроллера рабочих станций сети и передачи их в сеть. Трансиверы (конверторы) могут преобразовывать электрические сигналы в другие виды сигналов (оптические или радиосигналы) с целью использования других сред передачи информации.
Концентраторы или хабы (Hub) – устройства множественного доступа, которые объединяет в одной точке отдельные физические отрезки кабеля, образуют общую среду передачи данных или сегменты сети, т.е. хабы используются для создания сегментов и являются средством физической структуризации сети.
Мосты (bridges) – это программно – аппаратные устройства, которые обеспечивают соединение нескольких локальных сетей между собой. Мосты предназначены для логической структуризации сети или для соединения в основном идентичных сетей, имеющих некоторые физические различия.
Коммутаторы (switches) - программно – аппаратные устройства являются быстродействующим аналогом мостов, которые делят общую среду передачи данных на логические сегменты. Логический сегмент образуется путем объединения нескольких физических сегментов с помощью одного или нескольких концентраторов. Каждый логический сегмент подключается к отдельному порту коммутатора. При поступлении данных с компьютера - отправителя на какой-либо из портов коммутатор передаст эти данные, но не на все порты, как в концентраторе, а только на тот порт, к которому подключен сегмент, содержащий компьютер - получатель данных.
Маршрутизаторы (routers) – устройства, обеспечивающие выбор маршрута передачи данных между несколькими сетями, имеющими различную архитектуру или протоколы. Они обеспечивают сложный уровень сервиса, так как могут выполнять “интеллектуальные” функции: выбор наилучшего маршрута для передачи сообщения, адресованного другой сети; защиту данных; буферизацию передаваемых данных; различные протокольные преобразования. Маршрутизаторы применяют только для связи однородных сетей.
Шлюзы (gateway) – устройства (компьютер), служащие для объединения разнородных сетей с различными протоколами обмена. Шлюзы выполняют протокольное преобразование для сети, в частности преобразование сообщения из одного формата в другой.
Список использованной литературы:
1. Новиков Ю. В., Кондратенко С. В. Основы локальных сетей. Курс лекций. — М.: Интернет-университет информационных технологий, 2005.
2. Гладцын В. А., Яновский В. В. Средства моделирования вычислительных сетей: Учеб. пособие. СПб.: СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2001. 128 с.
3.