Курс лекции по компьютерным сетям

| |проводник |

|RG-59 |Broadband/Cable television |

| |(широковещательное и кабельное |

| |телевидение), 75 Ом |

|RG-59 /U |Broadband/Cable television |

| |(широковещательное и кабельное |

| |телевидение), 50 Ом |

|RG-62 |ARCNet, 93 Ом |

Кабель Thinnet, известный как кабель RG-58, является наиболее широко

используемым физическим носителем данных. Сети при этом не требуют

дополнительного оборудования и являются простыми и недорогими. Хотя тонкий

коаксиальный кабель (Thin Ethernet) позволяет передачу на меньшее

расстояние, чем толстый, но для соединений с тонким кабелем применяются

стандартные байонетные разъемы BNC типа СР-50 и ввиду его небольшой

стоимости он становится фактически стандартным для офисных ЛВС.

Используется в технологии Ethernet 10Base2, описанной ниже.

Толстый коаксиальный кабель (Thick Ethernet) имеет большую степень

помехозащищенности, большую механическую прочность, но требует специального

приспособления для прокалывания кабеля, чтобы создать ответвления для

подключения к ЛВС. Он более дорогой и менее гибкий, чем тонкий.

Используется в технологии Ethernet 10Base5, описанной ниже. Сети ARCNet с

посылкой маркера обычно используют кабель RG-62 А/U.

Оптоволоконный кабель

Оптоволоконный кабель (Fiber Optic Cable) обеспечивает высокую

скорость передачи данных на большом расстоянии. Они также невосприимчивы к

интерференции и подслушиванию. В оптоволоконном кабеле для передачи

сигналов используется свет. Волокно, применяемое в качестве световода,

позволяет передачу сигналов на большие расстояния с огромной скоростью, но

оно дорого, и с ним трудно работать.

Для установки разъемов, создания ответвлений, поиска неисправностей в

оптоволоконном кабеле необходимы специальные приспособления и высокая

квалификация. Оптоволоконный кабель состоит из центральной стеклянной нити

толщиной в несколько микрон, покрытой сплошной стеклянной оболочкой. Все

это, в свою очередь, спрятано во внешнюю защитную оболочку.

Оптоволоконные линии очень чувствительны к плохим соединениям в

разъемах. В качестве источника света в таких кабелях применяются светодиоды

(LED - Light Emitting Diode), а информация кодируется путем изменения

интенсивности света. На приемном конце кабеля детектор преобразует световые

импульсы в электрические сигналы.

Существуют два типа оптоволоконных кабелей – одномодовые и

многомодовые. Одномодовые кабели имеют меньший диаметр, большую стоимость и

позволяют передачу информации на большие расстояния. Поскольку световые

импульсы могут двигаться в одном направлении, системы на базе

оптоволоконных кабелей должны иметь входящий кабель и исходящий кабель для

каждого сегмента. Оптоволоконный кабель требует специальных коннекторов и

высококвалифицированной установки.

5 Кабельные системы Ethernet

10Base-T, 100Base-TX

Неэкранированная витая пара (Unshielded Twisted Pair – UTP) – это

кабель из скрученных пар проводов.

Характеристики кабеля:

- диаметр проводников 0.4 – 0.6 мм (22~26 AWG), 4 скрученных пары (8

проводников, из которых для 10Base-T и 100Base-TX используются только 4).

Кабель должен иметь категорию 3 или 5 и качество data grade или выше;

- максимальная длина сегмента 100 м;

- разъемы восьми контактные RJ-45.

[pic]

Рис. 6.1 восьми контактные RJ-45

В таблице 6.3 приведены сигналы, соответствующие номерам контактов

разъема RJ-45.

Таблица 6.1

|Тип |Каскадирование |Нормальный режим |

|1 |RD+ (прием) |TD+ (передача) |

|2 |RD- (прием) |TD- (передача) |

|3 |TD+ (передача) |RD+ (прием) |

|4 |Не используется |Не используется |

|5 |Не используется |Не используется |

|6 |TD- (передача) |RD- (прием) |

|7 |Не используется |Не используется |

|8 |Не используется |Не используется |

10Base2

- Тонкий коаксиальный кабель;

- Характеристики кабеля: диаметр 0.2 дюйма, RG-58A/U 50 Ом;

- Приемлемые разъемы – BNC;

- Максимальная длина сегмента – 185 м;

- Минимальное расстояние между узлами – 0.5 м;

- Максимальное число узлов в сегменте – 30.

10Base5

- Толстый коаксиальный кабель;

- Волновое сопротивление – 50 Ом;

- Максимальная длина сегмента – 500 метров;

- Минимальное расстояние между узлами –: 2.5 м;

- Максимальное число узлов в сегменте – 100.

6 Беспроводные технологии

Методы беспроводной технологии передачи данных (Radio Waves) являются

удобным, а иногда незаменимым средством связи. Беспроводные технологии

различаются по типам сигнала, частоте (большая частота означает большую

скорость передачи) и расстоянию передачи. Большое значение имеют помехи и

стоимость. Можно выделить три основных типа беспроводной технологии:

- радиосвязь;

- связь в микроволновом диапазоне;

- инфракрасная связь.

Радиосвязь

Технологии радиосвязи пересылают данные на радиочастотах и практически

не имеют ограничений по дальности. Она используется для соединения

локальных сетей на больших географических расстояниях. Радиопередача в

целом имеет высокую стоимость и чувствительна к электронному и атмосферному

наложению, а также подвержена перехватам, поэтому требует шифрования для

обеспечения уровня безопасности.

Связь в микроволновом диапазоне

Передача данных в микроволновом диапазоне (Microwaves) использует

высокие частоты и применяется как на коротких, так и на больших

расстояниях. Главное ограничение заключается в том, чтобы передатчик и

приемник были в зоне прямой видимости. Используется в местах, где

использование физического носителя затруднено. Передача данных в

микроволновом диапазоне при использовании спутников может быть очень

дорогой.

Инфракрасная связь

Инфракрасные технологии (Infrared transmission), функционируют на

очень высоких частотах, приближающихся к частотам видимого света. Они могут

быть использованы для установления двусторонней или широковещательной

передачи на близких расстояниях. При инфракрасной связи обычно используют

светодиоды (LED – Light Emitting Diode) для передачи инфракрасных волн

приемнику. Инфракрасная передача ограничена малым расстоянием в прямой зоне

видимости и может быть использована в офисных зданиях.

Вопросы

1. Что такое физическая среда?

2. Что может быть использовано в качестве физической среды передачи

данных?

3. Какие вопросы при организации сети решаются на физическом уровне?

4. Что такое кабель?

5. Что такое линии связи?

6. Дать определение каналов связи.

7. Какие проблемы существуют при организации каналов связи?

8. Перечислить типы кабелей, используемых для передачи данных в сети.

9. Каково назначение структурированной кабельной системы?

10. На какие классы подразделяются кабельные системы?

11. Что такое 10BaseT?

12. Какой кабель используется в технологии 10Base2?

13. Какой кабель используется в технологии 10Base5?

14. Назвать какие типы кабелей используют для передачи данных в сети?

15. Какие известны кабельные системы Ethernet?

16. Какие существуют типы оптоволоконных кабелей?

17. Какие известны технологи беспроводной передачи данных?

18. В каких случаях используется инфракрасная связь?

19. Назвать преимущества использования радиосвязи.

Сетевые операционные системы

Сетевые операционные системы (Network Operating System –NOS) – это

комплекс программ, обеспечивающих обработку, хранение и передачу данных в

сети [32].

Сетевая операционная система выполняет функции прикладной платформы,

предоставляет разнообразные виды сетевых служб и поддерживает работу

прикладных процессов, выполняемых в абонентских системах. Сетевые

операционные системы используют клиент серверную либо одноранговую

архитектуру. Компоненты NOS располагаются на всех рабочих станциях,

включенных в сеть.

NOS определяет взаимосвязанную группу протоколов верхних уровней,

обеспечивающих выполнение основных функций сети. К ним, в первую очередь,

относятся:

- адресация объектов сети;

- функционирование сетевых служб;

- обеспечение безопасности данных;

- управление сетью.

При выборе NOS необходимо рассматривать множество факторов. Среди них:

- набор сетевых служб, которые предоставляет сеть;

- возможность наращивания имен, определяющих хранимые данные и прикладные

программы;

- механизм рассредоточения ресурсов по сети;

- способ модификации сети и сетевых служб;

- надежность функционирования и быстродействие сети;

- используемые или выбираемые физические средства соединения;

- типы компьютеров, объединяемых в сеть, их операционные системы;

- предлагаемые системы, обеспечивающие управление сетью;

- используемые средства защиты данных;

- совместимость с уже созданными прикладными процессами;

- число серверов, которое может работать в сети;

- перечень ретрансляционных систем, обеспечивающих сопряжение локальных

сетей с различными территориальными сетями;

- способ документирования работы сети, организация подсказок и поддержек.

1 Структура сетевой операционной системы

Сетевая операционная система составляет основу любой вычислительной

сети. Каждый компьютер в сети автономен, поэтому под сетевой операционной

системой в широком смысле понимается совокупность операционных систем

отдельных компьютеров, взаимодействующих с целью обмена сообщениями и

разделения ресурсов по единым правилам – протоколам. В узком смысле сетевая

ОС – это операционная система отдельного компьютера, обеспечивающая ему

возможность работать в сети.

[pic]

Рис. 7.1 Структура сетевой ОС

В соответствии со структурой, приведенной на рис. 7.1, в сетевой

операционной системе отдельной машины можно выделить несколько частей.

1. Средства управления локальными ресурсами компьютера: функции

распределения оперативной памяти между процессами, планирования и

диспетчеризации процессов, управления процессорами, управления

периферийными устройствами и другие функции управления ресурсами

локальных ОС.

2. Средства предоставления собственных ресурсов и услуг в общее пользование

– серверная часть ОС (сервер). Эти средства обеспечивают, например,

блокировку файлов и записей, ведение справочников имен сетевых ресурсов;

обработку запросов удаленного доступа к собственной файловой системе и

базе данных; управление очередями запросов удаленных пользователей к

своим периферийным устройствам.

3. Средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам – клиентская

часть ОС (редиректор). Эта часть выполняет распознавание и

перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам от приложений и

пользователей. Клиентская часть также осуществляет прием ответов от

серверов и преобразование их в локальный формат, так что для приложения

выполнение локальных и удаленных запросов неразличимо.

4. Коммуникационные средства ОС, с помощью которых происходит обмен

сообщениями в сети. Эта часть обеспечивает адресацию и буферизацию

сообщений, выбор маршрута передачи сообщения по сети, надежность передачи

и т.п., т. е. является средством транспортировки сообщений.

Клиентское программное обеспечение

Для работы с сетью на клиентских рабочих станциях должно быть

установлено клиентское программное обеспечение. Это программное обеспечение

обеспечивает доступ к ресурсам, расположенным на сетевом сервере. Тремя

наиболее важными компонентами клиентского программного обеспечения являются

редиректоры (redirector), распределители (designator) и имена UNC (UNC

pathnames).[5]

Редиректоры

Редиректор – сетевое программное обеспечение, которое принимает

запросы ввода/вывода для удаленных файлов, именованных каналов или почтовых

слотов и затем переназначает их сетевым сервисам другого компьютера.

Редиректор перехватывает все запросы, поступающие от приложений, и

анализирует их.

Фактически существуют два типа редиректоров, используемых в сети:

- клиентский редиректор (client redirector)

- серверный редиректор (server redirector).

Оба редиректора функционируют на представительском уровне модели OSI.

Когда клиент делает запрос к сетевому приложению или службе, редиректор

перехватывает этот запрос и проверяет, является ли ресурс локальным

(находящимся на запрашивающем компьютере) или удаленным (в сети). Если

редиректор определяет, что это локальный запрос, он направляет запрос

центральному процессору для немедленной обработки. Если запрос предназначен

для сети, редиректор направляет запрос по сети к соответствующему серверу.

По существу, редиректоры скрывают от пользователя сложность доступа к сети.

После того как сетевой ресурс определен, пользователи могут получить к нему

доступ без знания его точного расположения.

Распределители

Распределитель (designator) представляет собой часть программного

обеспечения, управляющую присвоением букв накопителя (drive letter) как

локальным, так и удаленным сетевым ресурсам или разделяемым дисководам, что

помогает во взаимодействии с сетевыми ресурсами. Когда между сетевым

ресурсом и буквой локального накопителя создана ассоциация, известная также

как отображение дисковода (mapping a drive), распределитель отслеживает

присвоение такой буквы дисковода сетевому ресурсу. Затем, когда

пользователь или приложение получат доступ к диску, распределитель заменит

букву дисковода на сетевой адрес ресурса, прежде чем запрос будет послан

редиректору.

Имена UNC

Редиректор и распределитель являются не единственными методами,

используемыми для доступа к сетевым ресурсам. Большинство современных

сетевых операционных систем, так же как и Windows 95, 98, NT, распознают

имена UNC (Universal Naming Convention — Универсальное соглашение по

наименованию). UNC представляют собой стандартный способ именования сетевых

ресурсов. Эти имена имеют форму \\Имя_сервера\имя_ресурса. Способные

работать с UNC приложения и утилиты командной строки используют имена UNC

вместо отображения сетевых дисков.

Серверное программное обеспечение

Для того чтобы компьютер мог выступать в роли сетевого сервера

необходимо установить серверную часть сетевой операционной системы, которая

позволяет поддерживать ресурсы и распространять их среди сетевых клиентов.

Важным вопросом для сетевых серверов является возможность ограничить доступ

к сетевым ресурсам. Это называется сетевой защитой (network security). Она

предоставляет средства управления над тем, к каким ресурсам могут получить

доступ пользователи, степень этого доступа, а также, сколько пользователей

смогут получить такой доступ одновременно. Этот контроль обеспечивает

конфиденциальность и защиту и поддерживает эффективную сетевую среду.

В дополнение к обеспечению контроля над сетевыми ресурсами сервер

выполняет следующие функции:

- предоставляет проверку регистрационных имен (logon identification) для

пользователей;

- управляет пользователями и группами;

- хранит инструменты сетевого администрирования для управления, контроля и

аудита;

- обеспечивает отказоустойчивость для защиты целостности сети.

Клиентское и серверное программное обеспечение

Некоторые из сетевых операционных систем, в том числе Windows NT,

имеют программные компоненты, обеспечивающие компьютеру как клиентские, так

и серверные возможности. Это позволяет компьютерам поддерживать и

использовать сетевые ресурсы и преобладает в одноранговых сетях. В общем,

этот тип сетевых операционных систем не так мощен и надежен, как

законченные сетевые операционные системы. Главное преимущество

комбинированной клиентско–серверной сетевой операционной системы

заключается в том, что важные ресурсы, расположенные на отдельной рабочей

станции, могут быть разделены с остальной частью сети. Недостаток состоит в

том, что если рабочая станция поддерживает много активно используемых

ресурсов, она испытывает серьезное падение производительности. Если такое

происходит, то необходимо перенести эти ресурсы на сервер для увеличения

общей производительности.

В зависимости от функций, возлагаемых на конкретный компьютер, в его

операционной системе может отсутствовать либо клиентская, либо серверная

части.

На рис. 7.2 компьютер 1 выполняет функции клиента, а компьютер 2 –

функции сервера, соответственно на первой машине отсутствует серверная

часть, а на второй - клиентская.

[pic]

Рис. 7.1 Взаимодействие компонентов NOS

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18