2859

мультипроцессор, который нужно конфигурировать, оптимизировать и администрировать.

Третьим слоем, образующим программную платформу сети, являются операционные системы (ОС). От того, какие концепции управления локальными и распределенными ресурсами положены в основу сетевой ОС, зависит эффективность работы всей сети.

При проектировании сети важно учитывать, насколько просто данная операционная система может взаимодействовать с другими ОС сети, насколько она обеспечивает безопасность и защищенность данных, до какой степени она позволяет наращивать число пользователей, можно ли перенести ее на компьютер другого типа и многие другие соображения.

Самым верхним слоем сетевых средств являются различные сетевые приложения, такие как сетевые базы данных, почтовые системы, средства архивирования данных, системы автоматизации коллективной работы и др.

Очень важно представлять диапазон возможностей, предоставляемых приложениями для различных областей применения, а также знать, насколько они совместимы с другими сетевыми приложениями и операционными системами.

8.3. Классификация компьютерных сетей

Объединение рассмотренных выше компонентов в сеть может производиться различными способами и средствами. По составу своих компонент, способам их соединения, сфере использования и другим признакам сети можно разбить на классы таким образом, чтобы принадлежность описываемой сети к тому или иному классу достаточно полно могла характеризовать свойства и качественные параметры сети.

Однако такого рода классификация сетей является довольно условной. Наибольшее распространение на сегодня получило, разделение компьютерных сетей по признаку

91

территориального размещения. По этому признаку сети делятся

поддерживающая в пределах здания или некоторой другой ограниченной территории один или несколько высокоскоростных каналов передачи цифровой информации, предоставляемых подключенным устройствам для кратковременного монопольного использования. Территории, охватываемые ЛС, могут существенно различаться. Длина линий связи для некоторых сетей может быть не более 1000 м, другие же ЛС в состоянии обслужить целый город. Обслуживаемыми территориями могут быть как заводы, суда, самолеты, так и учреждения, университеты, колледжи. В качестве передающей среды, как правило, используются коаксиальные кабели, хотя все большее распространение получают сети на витой паре и оптоволокне, а в последнее время также стремительно развивается технология беспроводных локальных сетей, в которых используется один из трех видов излучений: широкополосные радиосигналы, маломощное излучение сверхвысоких частот (СВЧ излучение)

иинфракрасные лучи. Небольшие расстояния между узлами сети, используемая передающая среда и связанная с этим малая вероятность появления ошибок в передаваемых данных позволяют поддерживать высокие скорости обмена - от 1 Мбит/с до 100 Мбит/с (в настоящее время уже есть промышленные образцы ЛС со скоростями порядка 1 Гбит/с).

Городские сети, как правило, охватывают группу зданий

иреализуются на оптоволоконных или широкополосных кабелях. По своим характеристикам они являются промежуточными между локальными и глобальными сетями. В последнее время в связи с прокладкой высокоскоростных и надежных оптоволоконных кабелей на городских и

92

междугородних участках, а новые перспективные сетевые протоколы, например, ATM (Asynchronous Transfer Mode -

режим асинхронной передачи), которые в перспективе могут использоваться как в локальных, так и в глобальных сетях.

Глобальные сети, в отличие от локальных, как правило, охватывают значительно большие территории и даже большинство регионов земного шара (примером может служить сеть Internet). В настоящее время в качестве передающей среды в глобальных сетях используются аналоговые или цифровые проводные каналы, а также спутниковые каналы связи (обычно для связи между континентами). Ограничения по скорости передачи (до 28,8 Кбит/с на аналоговых каналах и до 64 Кбит/с - на пользовательских участках цифровых каналов) и относительно низкая надежность аналоговых каналов, требующая использования на нижних уровнях протоколов средств обнаружения и исправления ошибок существенно снижают скорость обмена данными в глобальных сетях по сравнению с локальными. Существуют и другие классификационные признаки компьютерных сетей. Так, например:

-по сфере функционирования сети могут быть разделены на банковские сети, сети научных учреждений, университетские сети;

-по форме функционирования можно выделить коммерческие сети и бесплатные сети, корпоративные и сети общего пользования;

-по характеру реализуемых функций сети подразделяются на вычислительные, предназначенные для решения задач управления на основе вычислительной обработки исходной информации; информационные, предназначенные для получения справочных данных по запросу пользователей; смешанные, в которых реализуются вычислительные и информационные функции;

-по способу управления вычислительные сети делятся на сети с децентрализованным, централизованным и

93

смешанным управлением. В первом случае каждая ЭВМ, входящая в состав сети, включает полный набор программных средств для координации выполняемых сетевых операций. Сети такого типа сложны и достаточно дороги, так как операционные системы отдельных ЭВМ разрабатываются с ориентацией на коллективный доступ к общему полю памяти сети. В условиях смешанных сетей под централизованным управлением ведется решение задач, обладающих высшим приоритетом и, как правило, связанных с обработкой больших объемов информации;

- по совместимости программного обеспечения бывают сети однородными или гомогенными ( состоящие из программно-совместимых компьютеров) и неоднородной или гетерогенной (если компьютеры, входящие в сеть, программно несовместимы).

8.4.Уровни взаимодействия компьютеров

ипротоколы передачи данных в сетях

В компьютерной сети существует 7 уровней взаимодействия между компьютерами:

физический, логический, сетевой, транспортный, уровень сеансов связи, представительский и прикладной уровень. Физический уровень (Physical Layer) определяет электрические, механические, процедурные и функциональные спецификации и обеспечивает для канального уровня установление, поддержание и разрыв физического соединения между двумя компьютерными системами, непосредственно связанными между собой с помощью передающей среды, например, аналогового телефонного канала, радиоканала или оптоволоконного канала.

Канальный уровень (Data Link Layer) управляет передачей данных по каналу связи. Основными функциями этого уровня являются разбиение передаваемых данных на порции, называемые кадрами, выделение данных из потока бит,

94

передаваемых на физическом уровне, для обработки на сетевом уровне, обнаружение ошибок передачи и восстановление неправильно переданных данных.

Сетевой уровень (Network Layer) обеспечивает связь между двумя компьютерными системами сети, которые обмениваются между собой информацией. Другой функцией сетевого уровня является маршрутизация данных (называемых на этом уровне пакетами) в сети и между сетями (межсетевой протокол).

Транспортный уровень (Transport Layer) обеспечивает надежную передачу (транспортировку) данных между компьютерными системами сети для вышележащих уровней. Для этого используются механизмы для установки, поддержки и разрыва виртуальных каналов (аналога выделенных телефонных каналов), определения и исправления ошибок при передаче, управления потоком данных (с целью предотвращения переполнения или потерь данных).

Сеансовый уровень (Session Layer) обеспечивает установление, поддержание и окончание сеанса связи для уровня представлений, а также возобновление аварийно прерванного сеанса. Уровень представления данных (Presentation Layer) обеспечивает преобразование данных из представления, используемого в прикладной программе одной компьютерной системы в представление, используемое в другой компьютерной системе. В функции уровня представлений входит также преобразование кодов данных, их шифровка/расшифровка, а также сжатие передаваемых данных.

Прикладной уровень (Application Level) отличается от других уровней модели OSI тем, что он обеспечивает услуги для прикладных задач. Этот уровень определяет доступность прикладных задач и ресурсов для связи, синхронизирует взаимодействующие прикладные задачи, устанавливает соглашения по процедурам восстановления при ошибках и управления целостностью данных. Важными функциями прикладного уровня является управление сетью, а также

95

выполнение наиболее распространенных системных прикладных задач: электронной почты, обмена файлами и других.

Каждый уровень для решения своей подзадачи должен обеспечить выполнение определенных моделью функций данного уровня, действий (услуг) для вышележащего уровня и взаимодействовать с аналогичным уровнем в другой компьютерной системе. Соответственно каждому уровню взаимодействия соответствует набор протоколов (т.е. правил взаимодействия).

Под протоколом понимается некая совокупность правил, регламентирующих формат и процедуры обмена информацией. В частности, он определяет, как выполняется соединение, преодолевается шум на линии и обеспечивается безошибочная передача данных между модемами. Стандарт, в свою очередь, включает в себя общепринятый протокол или набор протоколов.

Функционирование сетевого оборудования невозможно без взаимоувязанных стандартов. Согласование стандартов достигается как за счет непротиворечивых технических решений, так и за счет группирования стандартов. Каждой конкретной сети присуща своя базовая совокупность протоколов.

Теперь пора уже перейти к протоколам, в частности, к протоколу TCP/IP, который лежит в основе сети Интернет. Протокол — это совокупность правил, определяющих взаимодействие абонентов вычислительной системы (в нашем случае — сети) и описывающих способ выполнения определенного класса функций. Говоря простым языком, протокол — это набор правил, по которым взаимодействуют компьютеры между собой.

Необходимость протоколов обусловлена тем, что в сети могут взаимодействовать компьютеры с самым разным программным обеспечением (операционными системами) и самым разным аппаратным устройством. Чтобы все

96

подключенные к сети, компьютеры могли понимать друг друга, необходимы общие наборы правил. Такими наборами правил и являются протоколы. Для разного рода взаимодействий используются разные правила, а значит и разные протоколы, Давайте рассмотрим основные протоколы, используемые в Интернете. Протокол TCP/IP.

Самым главным — святыней всех святынь — является протокол TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) — Протокол Управления Передачей/ИнтернетПротокол). Именно на этом протоколе основана вся сеть Интернет. Если быть точными, TCP/IP — это не один, а два протокола: Протокол TCP — является транспортным протоколом, который обеспечивает гарантированную передачу данных по сети.

Протокол IP — является адресным протоколом, который отвечает за адресацию всей сети. То есть, благодаря использованию протокола IP, каждый компьютер (устройство) в сети имеет свой индивидуальный адрес (IP-адрес). По этим адресам и осуществляется передача данных. Широко используемые в Интернете URL-адреса (www.rambler.ru, www.ozon.ru, и т.п.) являются лишь словесными обозначениями IP-адресов. Сделано это для удобства, поскольку человеку проще запомнить словесный адрес, нежели числовой IP-адрес. Однако компьютеры работают только с числовыми адресами. Когда вы вводите URL-адрес в командную строку браузера, то он автоматически преобразуется в IP-адрес. Обмен данными в Интернете осуществляется только по IP-адресам. За сопоставление словесных URL-адресов и числовых IP-адресов отвечает специальная служба — служба DNS. И ошибка в этом деле может привести к тому, что вы будете обращаться к одному серверу, а попадать на другой или вообще никуда не попадать, а наблюдать у себя на экране сообщение об ошибке.

Подробнее на рассмотрении протокола TCP/IP и службы DNS мы остановимся чуть позже, когда будем изучать

97

передачу данных в сети Интернет. Сейчас же продолжим рассмотрение других немаловажных протоколов.

Протокол 1СМР (Internet Control Message Protocol) —

протокол межсетевых управляющих сообщений. С помощью этою протокола компьютеры и устройства в сети обмениваются друг с другом управляющей информацией. К примеру этот протокол используется для передачи сообщений об ошибках, проверки доступности узла, и т.д. Протокол FTP (File Transfer Protocol) — протокол передачи файлов. Служит для обмена файлами между компьютерами. Например, вам нужно передать файл на сервер или, наоборот, скачать файл с сервера. Для этого вам нужно подключиться к файловому серверу (он же FTP-сервер) и выполнить необходимую вам операцию скачивания или закачки. Подключение к FTP- серверу обычно осуществляется с помощью FTP-клиента. Простейший FTP-клиент входит в состав практически любой операционной системы. Кстати, просматривать РТР-сервера могут и обычные браузеры.

Протокол HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) —

протокол обмена гипертекстовой информацией, то есть документами HTML. Вы, наверное, слышали, что HTML является базовым языком создания Web-страниц. Так вот, протокол HTTP предназначен для их передачи в сети. Таким образом, протокол HTTP используется Web-серверами. Соответственно, браузеры, используемые для блуждания по Интернету, являются HTTP-клиентам и.

Протоколы POP и SMTP. Протокол POP (Post Office Protocol) — протокол почтового отделения. Этот протокол используется для получения электронной почты с почтовых серверов. А для передачи электронной почты служит протокол

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) — протокол передачи сообщений электронной почты.

Протокол IMAP. Для чтения почты существует и другой протокол — 1МАР. Его отличие от протокола POP состоит в том, что пользователь читает сообщения электронной почты,

98

не загружая их на свой компьютер. Все сообщения хранятся на сервере. При удалении сообщения оно удаляется с сервера.

Протокол SLIP (Serial Line Internet Protocol) —

протокол подключения к сети Интернет по последовательной линии. Используется для установления связи с удаленными узлами через низкоскоростные последовательные интерфейсы. В настоящее время вытеснен протоколом РРР и практически не используется. Протокол РРР (Point-to-Point Protocol) —

обеспечивает управление конфигурацией, обнаружение ошибок и повышенную безопасность при передаче данных на более высоком уровне, чем протокол SLIP. Поэтому при настройке сервера рекомендуется использовать именно этот протокол. Протокол РРР рассмотрен в RFC 1547 и RFC 1661.

Протокол RIP (Routing Information Protocol) —

используется для маршрутизации пакетов в компьютерных сетях. Для маршрутизации также используется протокол OSPF (Open Shortest Path First), который является более эффективным, чем RIP.

8.5.Организация доступа к ресурсам

вкомпьютерных сетях

Модель «клиент-сервер». Все действия в сети рассматриваются как действия между процессами, при этом один процесс выполняет роль вызывающего, а второй вызываемого.

Вызываемый процесс более сложен, так как он должен постоянно быть активизирован и находится в состоянии «слушаю». Говорят, что такой процесс – сервер, а вызывающий процесс – клиент. Это и есть основа модели «клиент-сервер».

Например, Web-сервер в Интернет – это сервер, а Internet Explorer, через который Вы подключаетесь – это клиент. Каждый сервер (программа) имеет своего клиента. На компьютере может быть установлено много клиентовпрограмм.

99

В сетевой операционной системе отдельной машины можно выделить несколько частей:

-Средства управления локальными ресурсами компьютера: функции распределения оперативной памяти между процессами, планирования и диспетчеризации процессов, управления процессорами в мультипроцессорных машинах, управления периферийными устройствами и другие функции управления ресурсами локальных ОС.

-Средства предоставления собственных ресурсов и услуг в общее пользование - серверная часть ОС (сервер). Эти средства обеспечивают, например, блокировку файлов и записей, что необходимо для их совместного использования; ведение справочников имен сетевых ресурсов; обработку запросов удаленного доступа к собственной файловой системе

ибазе данных; управление очередями запросов удаленных пользователей к своим периферийным устройствам.

-Средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам и их использования - клиентская часть ОС (редиректор). Эта часть выполняет распознавание и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам от приложений и пользователей, при этом запрос поступает от приложения в локальной форме, а передается в сеть в другой форме, соответствующей требованиям сервера. Клиентская часть также осуществляет прием ответов от серверов и преобразование их в локальный формат, так что для приложения выполнение локальных и удаленных запросов неразличимо.

-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., то есть является средством транспортировки сообщений.

В зависимости от функций, возлагаемых на конкретный компьютер, в его операционной системе может отсутствовать либо клиентская, либо серверная части.

100