Проектирование ЛВС

Прикладной уровень

Прикладной уровень - это самый близкий к пользователю уровень OSI. Он

отличается от других уровней тем, что не обеспечивает услуг ни одному из

других уровней OSI; однако он обеспечивает ими прикладные процессы, лежащие

за пределами масштаба модели OSI. Примерами таких прикладных процессов

могут служить программы обработки крупномасштабных таблиц, программы

обработки слов, программы банковских терминалов и т.д. Прикладной уровень

идентифицирует и устанавливает наличие предполагаемых партнеров для связи,

синхронизирует совместно работающие прикладные программы, а также

устанавливает соглашение по процедурам устранения ошибок и управления

целостностью информации. Прикладной уровень также определяет, имеется ли в

наличии достаточно ресурсов для предполагаемой связи.

Представительный уровень

Представительный уровень отвечает за то, чтобы информация, посылаемая

из прикладного уровня одной системы, была читаемой для прикладного уровня

другой системы. При необходимости представительный уровень осуществляет

трансляцию между множеством форматов представления информации путем

использования общего формата представления информации. Представительный

уровень занят не только форматом и представлением фактических данных

пользователя, но также структурами данных, которые используют программы.

Поэтому кроме трансформации формата фактических данных (если она

необходима), представительный уровень согласует синтаксис передачи данных

для прикладного уровня.

Сеансовый уровень

Как указывает его название, сеансовый уровень устанавливает, управляет

и завершает сеансы взаимодействия между прикладными задачами. Сеансы

состоят из диалога между двумя или более об'ектами представления (как вы

помните, сеансовый уровень обеспечивает своими услугами представительный

уровень). Сеансовый уровень синхронизирует диалог между об'ектами

представительного уровня и управляет обменом информации между ними. В

дополнение к основной регуляции диалогов (сеансов) сеансовый уровень

предоставляет средства для отправки информации, класса услуг и уведомления

в исключительных ситуациях о проблемах сеансового, представительного и

прикладного уровней.

Транспортный уровень

Граница между сеансовым и транспортным уровнями может быть

представлена как граница между протоколами прикладного уровня и протоколами

низших уровней. В то время как прикладной, представительный и сеансовый

уровни заняты прикладными вопросами, четыре низших уровня решают проблемы

транспортировки данных. Транспортный уровень пытается обеспечить услуги по

транспортировке данных, которые избавляют высшие слои от необходимости

вникать в ее детали. В частности, заботой транспортного уровня является

решение таких вопросов, как выполнение надежной транспортировки данных

через об'единенную сеть. Предоставляя надежные услуги, транспортный уровень

обеспечивает механизмы для установки, поддержания и упорядоченного

завершения действия виртуальных каналов, систем обнаружения и устранения

неисправностей транспортировки и управления информационным потоком (с целью

предотвращения переполнения системы данными из другой системы).

Сетевой уровень

Сетевой уровень - это комплексный уровень, который обеспечивает

возможность соединения и выбор маршрута между двумя конечными системами,

подключенными к разным "подсетям", которые могут находиться в разных

географических пунктах. В данном случае "подсеть" - это по сути независимый

сетевой кабель (иногда называемый сегментом). Т.к. две конечные системы,

желающие организовать связь, может разделять значительное географическое

расстояние и множество подсетей, сетевой уровень является доменом

маршрутизации. Протоколы маршрутизации выбирают оптимальные маршруты через

последовательность соединенных между собой подсетей. Традиционные протоколы

сетевого уровня передают информацию вдоль этих маршрутов.

Канальный уровень

Канальный уровень (формально называемый информационно-канальным

уровнем) обеспечивает надежный транзит данных через физический канал.

Выполняя эту задачу, канальный уровень решает вопросы физической адресации

(в противоположность сетевой или логической адресации), топологии сети,

линейной дисциплины (каким образом конечной системе использовать сетевой

канал), уведомления о неисправностях, упорядоченной доставки блоков данных

и управления потоком информации.

Физический уровень

Физический уровень определяет электротехнические, механические,

процедурные и функциональные характеристики активации, поддержания и

дезактивации физического канала между конечными системами. Спецификации

физического уровня определяют такие характеристики, как уровни напряжений,

синхронизацию изменения напряжений, скорость передачи физической

информации, максимальные расстояния передачи информации, физические

соединители и другие аналогичные характеристики.

Важнейшие термины и концепции.

Наука об объединении сетей, как и другие науки, имеет свою собственную

терминологию и научную базу. К сожалению, ввиду того, что наука об

объединении сетей очень молода, пока не достигнуто единое соглашение о

значении концепций и терминов объединенных сетей. По мере дальнейшего

совершенствования индустрии объединенных сетей определение и использование

терминов будут более четкими.

Адресация

Существенным компонентом любой системы сети является оперделение

местонахождения компьютерных систем. Существуют различные схемы адресации,

используемые для этой цели, которые зависят от используемого семейства

протоколов. Другими словами, адресация AppleTalk отличается от адресации

TCP/IP, которая в свою очередь отличается от адресации OSI, и т.д.

Двумя важными типами адресов являются адреса канального уровня и

адреса сетевого уровня. Адреса канального уровня (называемые также

физическими или аппаратными адресами), как правило, уникальны для каждого

сетевого соединения. У большинства локальных сетей (LAN) адреса канального

уровня размещены в схеме интерфейса; они назначаются той организацией,

которая определяет стандарт протокола, представленный этим интерфейсом.

Т.к. большинство компьютерных систем имеют одно физическое сетевое

соединение, они имеют только один адрес канального уровня. Маршрутизаторы и

другие системы, соединенные с множеством физических сетей, могут иметь

множество адресов канального уровня. В соответствии с названием, адреса

канального уровня существуют на Уровне 2 эталонной модели ISO.

Aдреса сетевого уровня (называемые также виртуальными или логическими

адресами) существуют на Уровне 3 эталонной модели OSI. В отличие от адресов

канального уровня, которые обычно существуют в пределах плоского адресного

пространства, адреса сетевого уровня обычно иерархические. Другими словами,

они похожи на почтовые адреса, которые описывают местонахождение человека,

указывая страну, штат, почтовый индекс, город, улицу, адрес на этой улице и

наконец, имя. Хорошим примером одноуровневой адресации является номерная

система социальной безопасности США, в соответствии с которой каждый

человек имеет один уникальный номер, присвоенный ему службой безопасности.

Иерархические адреса делают сортировку адресов и повторный вызов более

легкими путем исключения крупных блоков логически схожих адресов в процессе

последовательности операций сравнения. Например, можно исключить все другие

страны, если в адресе указана страна "Ирландия". Легкость сортировки и

повторного вызова являются причиной того, что роутеры используют адреса

сетевого уровня в качестве базиса маршрутизации.

Адреса сетевого уровня различаются в зависимости от используемого

семейства протоколов, однако они, как правило, используют соответствующие

логические разделы для нахождения компьютерных систем в об'единенной сети.

Некоторые из этих логических разделов базируются на физических

характеристиках сети (таких, как сегмент сети, в котором находится какая-

нибудь система); другие логические разделы базируются на группировках, не

имеющих физического базиса (например, "зона" AppleTalk).

Сетевые устройства и средства коммуникаций.

В качестве средств коммуникации наиболее часто используются витая

пара, коаксиальный кабель и оптоволоконные линии. При выборе типа кабеля

учитывают следующие показатели:

. Стоимость монтажа и обслуживания;

. Скорость передачи информации;

. Ограничения на величину расстояния передачи информации (без

дополнительных усилителей–повторителей (репитеров));

. Безопасность передачи данных.

Главная проблема заключается в одновременном обеспечении этих

показателей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена

максимально возможным расстоянием передачи данных, при котором еще

обеспечивается требуемый уровень защиты данных. Легкая наращиваемость и

простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость и безопасность

передачи данных.

Витая пара.(UTP-5 unshilted twisted pair category 5)

Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двухжильное

проводное соединение часто называемое «витой парой» (англ. twisted pair).

Она позволяет передавать информацию со скоростью до 100 Мбит/с, легко

наращивается, однако является помехонезащищенной. Длина кабеля не может

превышать 90 м при скорости передачи 10 Мбит/с (стандарт CCITT для систем

пятой категории).

Преимуществами являются низкая стоимость кабеля и активного

оборудования, а также простота инсталляции. Для повышения

помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару,

т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану

коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и приближает ее

цену к цене коаксиального кабеля.

Широкополосный коаксиальный кабель.

Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко

наращивается, но цена его высокая. Скорость передачи информации равна 500

Мбит/с. При передачи информации в базисной полосе частот на расстояние

более 1,5 км требуется усилитель, или так называемый репитер (англ.

repeater – повторитель). Поэтому суммарное расстояние при передаче

информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с топологией

типа «шина» или «дерево» коаксиальный кабель должен иметь на конце

согласующий резистор (терминатор).

Еthernet-кабель.

Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым

сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (англ. thick) или

желтый кабель (англ. yellow cable). Он использует 15–контактное стандартное

включение. Вследствие помехозащищенности является дорогой альтернативой

обычным коаксиальным кабелям. Средняя скорость передачи данных 10 Мбит/с.

Максимально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м., а

общее расстояние сети Ethernet – около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря

своей магистральной топологии, использует в конце лишь один нагрузочный

резистор.

Сheapernеt–кабель (тонкий Ethernet).

Более дешевым, чем Ethernet–кабель является соединение Cheapernet-

кабель (RG–58) или, как его часто называют, тонкий (англ. thin) Ethernet.

Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в

10 Мбит/с (с расширением до 100 Мбит/с). При соединении сегментов

Cheapernet–кабеля также требуются повторители. Вычислительные сети с

Cheapernet–кабелем имеют небольшую стоимость и минимальные затраты при

наращивании. Соединения сетевых плат производится с помощью широко

используемых малогабаритных байонетных разъемов (СР–50). Дополнительное

экранирование не требуется. Кабель присоединяется к ПК с помощью

тройниковых соединителей (T–connectors). Расстояние между двумя рабочими

станциями без повторителей может составлять максимум 300 м, а минимум – 0,5

м, общее расстояние для сети на Cheapernet–кабеля – около 1000 м.

Приемопередатчик Cheapernet расположен на сетевой плате как для

гальванической развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего

сигнала

Волоконно-оптические линии.

Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также

стекловолоконным кабелем. Скорость распространения информации по ним

достигает от 100 Мбит/с до нескольких Гигабит в секунду. Допустимое

удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На

данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются

там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача

информации на очень большие расстояния без использования повторителей, а

так же для достижения высоких пропускных способностей. Они обладают

противоподслушивающими свойствами, так как техника ответвлений в

оптоволоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники объединяются в JIBC с

применением звездообразной топологии.

Показатели трех наиболее типичных средств коммуникаций для передачи

данных приведены в таблице № 1.

Таблица 1

Основные показатели средств коммуникации.

|Показатели |Средства коммуникаций для передачи данных |

| |Двух жильная |Коаксиальный |Оптоволоконный |

| |кабель–витая |кабель |кабель |

| |пара | | |

|Цена |Невысокая |Относительно |Высокая |

| | |высокая | |

|Наращивание |Очень простое |Проблематично |Простое |

|Защита от |Незначительная |Хорошая |Высокая |

|прослушивания | | | |

|Проблемы с |Нет |Возможны |Нет |

|заземлением | | | |

|Восприимчивость|Существует |Существует |Отсутствует |

|к помехам | | | |

Существует ряд принципов построения ЛВС на основе выше рассмотренных

компонентов. Такие принципы еще называют топологиями.

Топологии вычислительных сетей.

Топология типа «звезда».

Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших ЭВМ,

в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных

устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в

системах передачи данных, например, в электронной почте сети RelCom. Вся

информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через

центральный узел вычислительной сети.

[pic]

Рисунок 4

Структура топологии ЛВС в виде «звезды».

Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью

узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений)

данных не возникает.

Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция

связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда

центральный узел географически расположен не в центре топологии.

При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее

выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо

прокладывать отдельный кабель из центра сети.

Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех

топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими

станциями проходит через центральный узел (при его хорошей

производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими

станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой,

невысокая по сравнению с достигаемой в других топологиях.

Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от

мощности центрального файлового сервера. Он может быть узким местом

вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается

работа всей сети.

Центральный узел управления – файловый сервер реализует оптимальный

механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся

вычислительная сеть может управляться из ее центра.

Кольцевая топология.

При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по

кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с

рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой.

Коммуникационная связь замыкается в кольцо.

[pic]

Рисунок 5

Структура кольцевой топологии ЛВС.

Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть

довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географическое расположение

рабочих станций далеко от формы кольца (например, в линию).

Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посылает по

определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8