Организация обмена информацией в сетях

Пакеты.

Характер топологии сети оказывает влияние на организацию обмена информацией между ее абонентами с помощью фиксированных блоков (фрагментов) информации, которые называют пакетами. Любой пакет независимо от типа структуры сети включает в себя адреса получателя и отправителя, собственно данные и, как правило, контрольную сумму.

Каждое устройство принимает пакеты, которые ему адресованы, проверяет корректность полученных данных по контрольной сумме и посылает соответствующий ответ устройству-отправителю. Поскольку одно устройство может получать пакеты от нескольких устройств, адрес отправителя является обязательной частью формата.

Уровни связи.

Международная организация по стандартизации ISO подготовила проект эталонной модели взаимодействия открытых информационных сетей. Модель разработана и принята в качестве международного стандарта и включает семь уровней, характеризующих любую существующую систему связи и взаимодействующих на строго иерархической основе по принципу «снизу вверх». Определены следующие уровни взаимодействия: физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, прикладной и уровень представления данных.

Физический и канальный уровни образуют нижнюю группу и непосредственно связаны с каналом передачи данных: физический осуществляет сопряжение с каналом, а канальный — управление передачей информации по каналу.

В следующую группу входят сетевой и транспортный уровни, которые «прокладывают» путь информации между системой-отправителем и системой-получателем и управляют процессом передачи по этому пути.

Третью группу образуют сеансовый, прикладной уровни и уровень представления данных. Они непосредственно связаны с организацией взаимодействия прикладных программ пользователей, а также с вводом, хранением, обработкой данных и выдачей результатов. Все процессы, проходящие на перечисленных уровнях, носят название прикладных. Это главные процессы в коммутационных системах; именно ради них создаются сети.

Каждый из названных выше уровней выполняет указания уровня, расположенного над ним.

Задача всех семи уровней — обеспечить надежное взаимодействие прикладных (информационных) процессов.

Носители сигналов

В любых сетях могут использоваться различные физические носители сигналов. Простейшей физической средой является витая пара, образованные двумя переплетёнными друг с другом проводами. Это самый дешевый носитель, но у него есть и недостатки: плохая защищенность от электрических помех, простота несанкционированного подключения, ограничения на дальность и скорость передачи данных.

Многожильные кабели дороже, чем витая пара, но позволяют повысить скорость передачи. Наиболее распространенной средой передачи данных в ЛВС является коаксиальный кабель, состоящий из двух изолированных между собой концентрических проводников, обладающий хорошей электрической изоляцией и высокой скоростью передачи данных.

В последнее время все большее применение находят световоды (оптоволоконные кабели), которые имеют небольшую массу, способны передавать информацию со скоростью свыше 1 тыс. Мбит/с, невосприимчивы к электрическим помехам, полностью пожаро- и взрывобезопасны, сложны для несанкционированного подключения.

Возможно использование в сетях и радиосреды.

Для соединения устройств сети между собой используется специальное оборудование.

Коннекторы (соединители) для подключения кабелей к компьютеру; разъёмы для соединения отрезков кабеля.

Сетевые интерфейсные адаптеры для приёма и передачи данных. В соответствии с определённым протоколом управляют доступом к среде передачи данных. Размещаются в системных блоках компьютеров, подключенных к сети. К разъёмам адаптеров подключается сетевой кабель.

Трансиверы повышают уровень качества передачи данных по кабелю, отвечают за приём сигналов из сети и обнаружение конфликтов.

Хабы (концентраторы) и коммутирующие хабы (коммутаторы) расширяют топологические, функциональные и скоростные возможности компьютерных сетей. Хаб с набором разнотипных портов позволяет объединять сегменты сетей с различными кабельными системами. К порту хаба можно подключать как отдельный узел сети, так и другой хаб или сегмент кабеля.

Повторители (репитеры) усиливают сигналы, передаваемые по кабелю при его большой длине.

Мост (англ. Bridge) — связывает локальные сети с одинаковыми протоколами и передаёт данные между ними в пакетном виде, не производя в них никаких изменений.

Мосты создают расширенную сеть, которая обеспечивает своим пользователям доступ к прежде недоступным ресурсам. Кроме этого, мосты могут фильтровать пакеты, охраняя всю сеть от локальных потоков данных и пропуская наружу только те данные, которые предназначены для других сегментов сети.

Рисунок - Соединение локальных сетей посредством мостов

Маршрутизатор (англ. Router) объединяет сети с общим протоколом более эффективно, чем мост. Он позволяет, например, расщеплять большие сообщения на более мелкие куски, обеспечивая тем самым взаимодействие локальных сетей с разным размером пакета.

Маршрутизатор может пересылать пакеты на конкретный адрес (мосты только отфильтровывают ненужные пакеты), выбирать лучший путь для прохождения пакета и многое другое. Чем сложней и больше сеть, тем больше выгода от использования маршрутизаторов.

Мостовой маршрутизатор — это гибрид моста и маршрутизатора, который сначала пытается выполнить маршрутизацию, где это только возможно, а затем, в случае неудачи, переходит в режим моста.

Шлюз, в отличие от моста, применяется в случаях, когда соединяемые сети имеют различные сетевые протоколы. Поступившее в шлюз сообщение от одной сети преобразуется в другое сообщение, соответствующее требованиям следующей сети. Таким образом, шлюзы не просто соединяют сети, а позволяют им работать как единая сеть.

Брандмауэр – (обычно совмещённый со шлюзом) ограничивает доступ из вне к локальной сети:

Для связи между беспроводной и кабельной частями сети используется специальное устройство, называемое точкой входа (или радиомостом). Можно использовать компьютер, в котором установлены два сетевых адаптера — беспроводной и кабельный.