Автор работы: Пользователь скрыл имя, 20 Ноября 2013 в 19:18, курс лекций
Пока компьютер работал в автономной среде, приходилось распечатывать каждый документ, или копировать на дискету и так передавать другим пользователям. Такой способ обмена результатами работы на компьютере, по крайней мере, задерживал использование этих результатов, и часто понижал их значение. В этой ситуации появилась необходимость соединить компьютеры между собой. Группа соединенных, взаимодействующих компьютеров и других устройств образует компьютерную сеть (network).
Предисловие--------------------------------------------------------------------------------------------- 4
Глава 1. Общие сведения о компьютерных сетях 6
1.1. Концепция компьютерной сети----------------------------------------------------- 6
1.2. Сети одноранговые и на основе сервера------------------------------------------- 6
1.3. Компоновка сети------------------------------------------------------------------------- 8
Глава 2. Соединение сетевых компонентов 14
2.1. Введение---------------------------------------------------------------------------------- 14
2.2. Кабельная среда компоновки сети-------------------------------------------------- 14
2.2.1. Коаксиальный кабель ---------------------------------------------------------- 14
2.2.2. Витая пара ----------------------------------------------------------------------- 17
2.2.3. Оптоволоконный кабель ------------------------------------------------------ 20
2.3. Беспроводные сети---------------------------------------------------------------------- 20
2.4. Сетевые адаптеры----------------------------------------------------------------------- 23
2.5. Сетевые адаптеры и производительность сети------------------------------------ 28
2.6. Специализированные платы сетевого адаптера и ПЗУ удалённой загрузки 29
Глава 3. Функционирование сети 31
3.1. Сетевые модели--------------------------------------------------------------------------- 31
3.2. Уровни модели OSI---------------------------------------------------------------------- 33
3.3. Драйверы----------------------------------------------------------------------------------- 37
3.4. Передача данных по сети--------------------------------------------------------------- 39
3.5. Протоколы--------------------------------------------------------------------------------- 41
Глава 4. Сетевые архитектуры 45
4.1. Введение----------------------------------------------------------------------------------- 45
4.2. Ethernet------------------------------------------------------------------------------------- 45
4.3. Token Ring--------------------------------------------------------------------------------- 50
4.4. FDDI----------------------------------------------------------------------------------------- 54
Глава 5. Глобальные или большие сети 61
5.1. Введение------------------------------------------------------------------------------------ 61
5.2. Обобщенная структура и функции глобальной сети------------------------------ 61
5.3. Компоненты глобальных сетей-------------------------------------------------------- 64
5.3.1. Модем (modem) ------------------------------------------------------------------- 64
5.3.2. Повторители (repeaters) --------------------------------------------------------- 66
5.3.3. Мосты (bridges) ------------------------------------------------------------------- 68
5.3.4. Маршрутизаторы (routers) ------------------------------------------------------ 70
5.3.5. Шлюзы (gateways) ---------------------------------------------------------------- 72
Глава 6. Современные технологии глобальных сетей 74
6.1. Введение------------------------------------------------------------------------------------ 74
6.2. Технология Х.25--------------------------------------------------------------------------- 75
6.3. Технология Frame Relay----------------------------------------------------------------- 78
6.4. Технология ATM-------------------------------------------------------------------------- 80
6.4.1. Основные принципы функционирования АТМ ---------------------------- 80 6.4.2. Архитектура АТМ ---------------------------------------------------------------- 83
6.5. Технология ISDN-------------------------------------------------------------------------- 87
6.5.1. Принципы функционирования ISDN ----------------------------------------- 87
6.5.2. Подключение пользовательского оборудования к сети ISDN ---------- 91
6.6. Технология SONET/SDH----------------------------------------------------------------- 93
6.6.1. Принципы функционирования SONET/SDH -------------------------------- 93
6.6.2. Применение цифровых первичных сетей ------------------------------------ 98
Литература 101
Рис. 2.15. Преобразование параллельного потока в последовательный
Сетевой адаптер должен указать свое местонахождение или адрес, чтобы ее могли отличить от остальных.
Сетевые адреса находятся в ведении комитета IЕЕЕ. Этот комитет закрепляет за каждым производителем плат сетевого адаптера некоторый интервал адресов. А производитель записывает в ПЗУ платы ее уникальный сетевой адрес.
Сетевой адаптер передающей стороны проводит "диалог " с принимающей платой, во время которого они "обговаривают":
Если новой плате (более сложной и быстрой) приходится взаимодействовать со старой (медленной) платой, они должны найти общую для обеих скорость передачи. Каждая плата оповещает другую о своих параметрах, принимая "чужие" параметры или подстраиваясь к ним. После того как все условия определены, платы начинают обмен данными.
Параметры платы сетевого адаптера должны быть так установлены, чтобы она правильно работала.
Такими основными параметрами являются:
Параметры платы сетевого адаптера устанавливаются в программном обеспечении, но они должны совпадать с установками, заданными на плате перемычками или DIР - переключателями.
Рис. 2.16. Плата с DIP-переключателем
Различные устройства компьютера, например, порты ввода/вывода, клавиатура, дисковые накопители и платы сетевого адаптера, могут отправить процессору запрос на обслуживание. Этой задаче служат линии запроса прерывания.
Линии запроса прерывания - это физические линии, встроенные в оборудование компьютера, которым присваиваются определенные номера. Они имеют различные уровни приоритетов, что позволяет процессору определить наиболее важный из запросов.
Для выполнения различных задач ПСА организует специальный электрический сигнал, который направляется центральному процессору компьютера. Все устройства в компьютере должны пользоваться различными запросами прерывания. Линия запроса прерывания задается при настройке устройства. Существуют специальные таблицы с рекомендациями по выбору номера линии прерывания.
Этот порт определяет канал, по которому курсируют данные между устройствами компьютера и его центральным процессором. Каждое устройство системы должно иметь базовый порт ввода/вывода с адресом в шестнадцатеричном формате.
Этот адрес указывает на ту область памяти компьютера (ОЗУ), которая используется платой сетевого адаптера в качестве буфера для входящих и исходящих данных. Здесь надо особенно отметить, что чем больше памяти выделяется для сетевого адаптера, тем выше скорость сети, и тем меньше памяти остаётся для выполнения других задач.
Сетевые адаптеры могут работать со встроенными или с внешними трансиверами. Некоторые платы сетевого адаптера изготавливаются с встроенным трансивером или с разъемом для подключения внешнего трансивера.
Рис. 2.17. Плата сетевого адаптера с внешним встроенным трансивером
Выбор трансивера часто
Плата сетевого адаптера, для обеспечения совместимости компьютера и сети, должна отвечать следующим требованиям:
Надо учесть, например, что плата, которая нормально работает в компьютере в сети с топологией «шина», может не работать в сети с топологией «кольцо».
Платы могут отличаться, как физически, так и по методу взаимодействия по сети. К наиболее распространенным архитектурам шины данных относятся: ISА, ЕISА, МСА и РС1.
Рис. 2.18. Платы сетевого адаптера
Координируя взаимодействия сетевого кабеля и компьютера, плата сетевого адаптера выполняет следующие функции:
Каждый тип кабеля имеет различные физические характеристики, которым должна соответствовать плата. Поэтому плата рассчитана для работы с определенным типом кабеля - коаксиальным, витой парой или оптоволокном.
Некоторые платы имеют несколько типов соединителей. Например, для подключения тонкого и толстого коаксиальных кабелей; или для витой пары и толстого коаксиального кабеля.
Если у платы сетевого адаптера более одного интерфейсного разъёма, выбор каждого из них производится с помощью перемычек или DIР-переключателей, расположенных на самой плате, либо программно.
Плата сетевого адаптера оказывает существенное влияние на передачу данных, поэтому от нее значительно зависит производительность всей сети. Если плата медленная, то и скорость передачи данных по сети не будет высокой. В сети с топологией «шина», где нельзя начать передачу, пока кабель занят, медленная сетевая плата увеличивает время ожидания для всех компьютеров.
Выбирая плату сетевого адаптера, в первую очередь, необходимо установить физические требования к ней: тип разъема, тип сети и т.д., во вторых необходимо рассмотреть факторы, влияющие на функциональные возможности платы.
Обычно ПСА удовлетворяют определенным минимальным стандартам и спецификациям, а некоторые из плат имеют дополнительные возможности, повышающие производительность сети.
К факторам, от которых зависит скорость передачи данных, относятся следующие:
Данные напрямую передаются из буфера платы в память компьютера, не затрагивая при этом центральный процессор.
ПСА имеет собственную оперативную память, которую она использует совместно с компьютером. Компьютер воспринимает эту память как часть собственной.
Процессор ПСА использует для обработки данных часть памяти компьютера.
К ПСА временно переходит управление шиной компьютера, и минуя центральный процессор, плата передает данные непосредственно в системную память компьютера. При этом повышается производительность компьютера, так как его процессор в это время может решать другие задачи. Подобные платы способны повысить производительность сети на 20- 70 процентов.
Архитектуры ЕISА, МСА и РС1 поддерживают этот способ.
Для большинства ПСА современные скорости передачи данных по сети слишком высоки. Поэтому на плате сетевого адаптера устанавливают буфер-микросхемы памяти. В случае, когда плата принимает данных больше, чем способна обрабатывать, буфер хранит их до тех пор, пока они не будут обработаны.
Плате сетевого адаптера с встроенньм микропроцессором не требуется помощь компьютера для обработки данных, в результате увеличивается скорость выполнения сетевых операций.
С серверами связана значительная часть сетевого трафика, поэтому они должны быть оборудованы платами сетевого адаптера с наибольшей производительностью.
Рабочие станции могут использовать более простые платы сетевого адаптера. Однако в каждом частном случае должен быть учтен сетевой трафик компьютера, чтобы не получилась перегрузка плат сетевого адаптера.
Платы сетевого адаптера беспроводных сетей
Платы беспроводных сетей разработаны для большинства сетевых операционных систем.В комплект с такими платами входят:
Указанные платы могут быть использованы:
Эти платы применяются вместе с т.н. беспроводным концентратором. Это устройство функционирует как трансивер - для передачи и приема сигналов.
Увеличивающиеся потоки данных, характерные для современных интрасетей, повышают требования к их пропускной способности. Решить эту задачу помогают оптоволоконные платы сетевого адаптера. Они позволяют создавать высокоскоростные оптоволоконные ЛВС.
При организации современных сетей возникают ситуации, когда защита данных настолько важна, что рабочие станции не комплектуются жесткими и гибкими дисками. Такая необходимость возникает тогда, когда недопустимо копирование отдельными пользователями конфиденциальных данных на какой-либо магнитный носитель, с целью их выноса за пределами определенного предприятия.
Поскольку обычно компьютер загружается с дискеты или жесткого диска, необходимо иметь альтернативный способ загрузки программного обеспечения, запускающий компьютер или подключающий его к сети. В таких случаях ПСА снабжается специальной микросхемой постоянного запоминающего устройства удаленной загрузки (romote-boot Read Only Memory – Rb ROM). Эти микросхемы содержат программный код для загрузки компьютера и подключения его к сети.
Таким образом платы сетевого адаптера, оснащенные специальной микросхемой обеспечивают запуск бездисковых рабочих компьютеров и их подключение к сети.
Функционирование сети
Работа сети заключается в передаче данных от одного компьютера к другому. Обмен данными между компьютерами должен происходить по определенным правилам- процедурам. Эти процедуры называются протоколами. Сетевая операционная система, при выполнении всех поставленных перед ней задач, должна строго выполнять правила, содержащиеся в протоколах.
Для обеспечения нормального функционирования сетей разработаны стандартные протоколы. Разработкой стандартных протоколов занимаются несколько организаций, в том числе международная организация по стандартизации (International Standards Organization, ISO). Этой организацией разработана эталонная модель взаимосвязи открытых систем (Open System Interconnection, OSI), которая является международным стандартом.
Обычно сети состоят из программных и аппаратных компонентов, характеризующиеся большим разнообразием. Благодаря стандартам стало возможно их совместное использование.