Сетевые технологии, Понятие сети ЭВМ, классификация компьютерных сетей. Сообщение и пакет. Модель взаимодействия открытых систем (OSI).
Компьютерная сеть (сеть ЭВМ) — это сложная система аппаратных и программных компонентов, взаимосвязанных друг с другом, представляющая собой совокупность компьютеров и телекоммуникационного оборудования, между которыми возможен информационный обмен без промежуточных носителей информации.
Структурно сеть состоит из:
- Аппаратные компоненты: рабочие станции (ПК пользователей), серверы (компьютеры, предоставляющие услуги: файловые, БД, приложений, факс-серверы и др.) и коммуникационные узлы (повторители, коммутаторы/мосты, маршрутизаторы, шлюзы).
- Программные компоненты: сетевые операционные системы и сетевые приложения (почтовые программы, браузеры, СУБД).
2. Классификация компьютерных сетей
Сети классифицируются по нескольким основным признакам:
- По топологии (способу соединения узлов):
- Звезда: все ЭВМ подключены к центральному серверу. Простота и дешевизна, но низкая живучесть.
- Общая шина: все компьютеры подключены к одной линии связи (шине). Сервер отсутствует, механизм доступа основан на прерываниях. Популярна в локальных и домашних сетях.
- Кольцо: каждый компьютер является ретранслятором сигнала.
- Полная топология («каждый с каждым»): максимальная живучесть и надежность, но самая дорогая в реализации.
Сообщение и пакет
В сетях передача данных может осуществляться двумя способами:
- Коммутация сообщений: информация разбивается на сообщения, каждое из которых содержит заголовок с адресом и данные. Передача идет последовательно от узла к узлу, создавая логический канал.
- Коммутация пакетов: передаваемое сообщение (логически завершенная порция данных, например, запрос на файл) разбивается в исходном узле на небольшие части — пакеты.
- Сообщение — это целостная информация (файл, запрос), имеющая произвольную длину (от байтов до мегабайт).
- Пакет — это определенным образом оформленный блок данных, снабженный заголовком. В заголовке содержатся адрес назначения, номер пакета для сборки на стороне получателя и служебная информация. Размер пакета ограничен стандартами сети. Пакеты передаются независимо друг от друга по оптимальным маршрутам, что повышает эффективность использования сети.
OSI
Это эталонная модель, описывающая процесс передачи данных по сети. Она состоит из 7 уровней:
- 1. Физический уровень (Physical): Определяет среду передачи (кабель, радиоэфир, оптоволокно), уровень напряжения, метод кодирования сигналов и передачу двоичных бит. Единица данных — биты.
- 2. Канальный уровень (Data Link): Обеспечивает адресацию в пределах локальной сети (MAC-адреса), обнаруживает и корректирует ошибки, проверяет целостность данных. Единица данных — кадры (frame). +MAC
- 3. Сетевой уровень (Network): Отвечает за логическую адресацию и выбор оптимального маршрута (маршрутизацию) между разными сетями. Единица данных — пакеты. +ip
- 4. Транспортный уровень (Transport): Обеспечивает прямую связь между конечными узлами (хостами) и отвечает за надежность доставки. Вводит понятие портов для идентификации служб. Единица данных — сегменты/дейтаграммы. +порт
- 5. Сеансовый уровень (Session): Устанавливает, управляет и разрывает сеансы связи между двумя приложениями (поддерживает диалог). +заголовок сессии
- 6. Уровень представления (Presentation): Преобразует данные в удобный для прикладного уровня вид (структурирует, сжимает, шифрует).
- 7. Прикладной уровень (Application): Самый верхний уровень, обеспечивающий доступ пользовательских приложений к сетевым службам. С ним работают браузеры и почтовые клиенты. Единица данных — данные. +заголовок протокола