El artículo de hoy abre una nueva sección en el blog, que se llamará " redes". Esta sección cubrirá una amplia gama de temas relacionados con Red de computadoras . Los primeros artículos de la rúbrica estarán dedicados a explicar algunos de los conceptos básicos que encontrará al trabajar con la red. Y hoy hablaremos sobre qué componentes se requerirán para crear una red y cuáles existen. tipos de redes.
Red de computadoras es una combinación de computadora y Equipo de red conectados a través de canales de comunicación en un solo sistema. Para crear una red informática, necesitamos los siguientes componentes:
Las redes informáticas suelen dividirse en dos tipos principales: globales y locales.
Redes locales(Red de área local - LAN) tienen una infraestructura cerrada antes de llegar a los proveedores de servicios de Internet. El término "red de área local" puede describir tanto una pequeña red de oficinas como la red de una gran fábrica que cubre varias hectáreas. En relación con organizaciones, empresas, firmas, se utiliza el término red corporativa
– red local de una organización separada ( entidad legal) independientemente del territorio que ocupe.
Las redes corporativas son redes de tipo cerrado, el acceso a ellas está permitido solo a un círculo limitado de usuarios (por ejemplo, empleados de la empresa). Las redes globales se centran en servir a cualquier usuario.
Red global(Red de área amplia - PÁLIDO) abarca grandes regiones geográficas y consta de muchas redes de área local. Todos están familiarizados con la red global, que consta de varios miles de redes y computadoras: esto es Internet.
El administrador del sistema tiene que lidiar con las redes locales (corporativas). Común computadora del usuario conectado a la red local se llama puesto de trabajo . Una computadora que comparte sus recursos con otras computadoras en una red se llama servidor ; y la computadora que accede a los recursos compartidos en el servidor es cliente .
Hay varios tipos de servidores: archivo (para almacenar archivos compartidos), servidores de bases de datos, servidores de aplicaciones (que proporcionan trabajo remoto programas en clientes), servidores web (para almacenar contenido web) y otros.
La carga de la red se caracteriza por un parámetro llamado tráfico. Tráfico es el flujo de mensajes en una red de datos. Se entiende como una medida cuantitativa del número de bloques de datos que pasan por la red y su longitud, expresada en bits por segundo. Por ejemplo, la velocidad de transferencia de datos en los modernos redes locales puede ser 100Mbps o 1Gbps
Actualmente, el mundo tiene una gran cantidad de todo tipo de equipos informáticos y de red que le permiten organizar una variedad de redes informáticas. Toda la variedad de redes informáticas se puede dividir en varios tipos según varios criterios:
Por territorio:
A modo de conexión de ordenadores:
Método de control:
Según la composición de las instalaciones de cómputo:
Por tipo de medio de transmisión Las redes se dividen en fibra óptica, con la transmisión de información a través de canales de radio, en el rango infrarrojo, a través de canal satelital etc.
Es posible que encuentre otras clasificaciones de redes informáticas. Generalmente, administrador de sistema uno tiene que lidiar con redes cableadas locales con control centralizado o descentralizado.
UNIVERSIDAD TÉCNICA NACIONAL DE BIELORRUSIA
INSTITUTO INTERNACIONAL DE EDUCACIÓN A DISTANCIA
PRUEBA
DISCIPLINA ACADÉMICA: Redes informáticas
tipos de redes de computadoras
Las redes informáticas se pueden clasificar según varios criterios.
I. Según los principios de la gestión.:
1. Peer-to-peer: no tener un servidor dedicado. En el que las funciones de control se transfieren alternativamente de una estación de trabajo a otra;
2. Multirango es una red que incluye uno o más servidores dedicados. Las computadoras restantes en dicha red (estaciones de trabajo) actúan como clientes.
Yo. Por método de conexión:
1. "Conexión directa"- dos computadoras personales están conectadas por un cable. Esto permite que una computadora (maestra) acceda a los recursos de otra (esclava);
2. "autobús común" - conectando computadoras a un cable;
3. "Estrella" - conexión a través del nodo central;
4. "Anillo" - conexión en serie de la PC en dos direcciones.
tercero. Por área de cobertura:
1. la red local(una red en la que las computadoras se encuentran a una distancia de hasta un kilómetro y generalmente se conectan mediante líneas de comunicación de alta velocidad). - 0,1 - 1,0 km; Los nodos LAN están ubicados dentro de la misma habitación, piso, edificio.
2. Red corporativa(dentro están dentro de la misma organización, firma, planta). El número de nodos en el CVS puede llegar a varios cientos. Al mismo tiempo, la red corporativa suele incluir no sólo Computadoras personales, pero también potentes ordenadores, así como diversos equipos tecnológicos (robots, cadenas de montaje, etc.).
La red corporativa permite facilitar la gestión de la empresa y la gestión del proceso tecnológico, para establecer un control claro sobre los recursos de información y producción.
3. Red global(una red cuyos elementos están separados entre sí por una distancia considerable) - hasta 1000 km.
Como líneas de comunicación en redes globales, tanto especialmente tendidas (por ejemplo, cable de fibra óptica transatlántica) como líneas de comunicación existentes (por ejemplo, redes telefonicas). El número de nodos en un sistema de suministro de agua caliente puede llegar a decenas de millones. La red global incluye redes locales y corporativas separadas.
4. World Wide Web - unificación de redes globales (Internet).
TOPOLOGÍA DE LAS REDES DE COMPUTADORAS
La topología de red es la forma geométrica y la disposición física de las computadoras entre sí. La topología de red le permite comparar y clasificar diferentes redes. Hay tres tipos principales de topología:
1) Estrella;
2) Anillo;
TOPOLOGÍA DEL BUS
Esta topología utiliza un único canal de transmisión basado en un cable coaxial, llamado "bus". Todo computadoras en red conectado directamente al autobús. En los extremos del cable de bus, se instalan enchufes especiales: "terminadores" (terminador). Son necesarios para apagar la señal después de pasar por el autobús. Las desventajas de la topología "Bus" incluyen lo siguiente:
Los datos transmitidos por el cable están disponibles para todas las computadoras conectadas;
En caso de falla del bus, toda la red deja de funcionar.
TOPOLOGÍA "ANILLO"
La topología en anillo se caracteriza por la ausencia de puntos finales de conexión; la red está cerrada, formando un anillo inextricable a través del cual se transmiten los datos. Esta topología implica el siguiente mecanismo de transmisión: los datos se transmiten secuencialmente de una computadora a otra hasta llegar a la computadora receptora. Las desventajas de la topología de "anillo" son las mismas que las de la topología de "bus":
Disponibilidad pública de datos;
Resistencia al daño del sistema de cables.
TOPOLOGÍA DE LAS ESTRELLAS
En una red con una topología de "estrella", todas las computadoras están conectadas a un dispositivo especial llamado concentrador de red o "hub" (hub), que realiza las funciones de distribución de datos. No hay conexiones directas entre dos computadoras en la red. Debido a esto, es posible resolver el problema de la disponibilidad de datos públicos, así como aumentar la resistencia al daño del sistema de cable. Sin embargo, la funcionalidad de la red depende del estado del concentrador de la red.
Métodos de acceso de portadores en redes informáticas.
Diferentes redes tienen diferentes procedimientos para intercambiar datos entre estaciones de trabajo.
El Instituto Internacional de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) ha desarrollado estándares (IEEE802.3, IEEE802.4 e IEEE802.5) que describen métodos para acceder a canales de datos de red.
Las implementaciones más comunes de los métodos de acceso son Ethernet, ArcNet y Token Ring. Estas implementaciones se basan respectivamente en los estándares IEEE802.3, IEEE802.4 e IEEE802.5.
Método de acceso a Ethernet
Este método de acceso, desarrollado por Xerox en 1975, es el más popular. Proporciona alta velocidad de transferencia de datos y confiabilidad.
Para este método el acceso utiliza la topología de "bus común". Por lo tanto, un mensaje enviado por una estación de trabajo es recibido simultáneamente por todas las demás estaciones conectadas al bus común. Pero el mensaje es solo para una estación (incluye la dirección de la estación de destino y la dirección del remitente). La estación a la que va destinado el mensaje lo recibe, el resto lo ignora.
El método de acceso Ethernet es un método Carter Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD - Carter Sense Multiple Access with Collision Detection).
Antes de transmitir, la estación de trabajo determina si el canal está libre u ocupado. Si el canal está libre, la estación comienza a transmitir.
Ethernet no excluye la posibilidad de transmisión simultánea de mensajes por dos o más estaciones. El hardware reconoce automáticamente tales conflictos. Después de que se detecta una colisión, las estaciones retrasan la transmisión durante algún tiempo. Este tiempo es corto y cada estación tiene el suyo. Después de un retraso, se reanuda la transmisión.
En realidad, los conflictos conducen a una disminución en el rendimiento de la red solo si están operando varias decenas o cientos de estaciones.
Método de acceso ArcNet
Este método fue desarrollado por Datapoint Corp. También se ha generalizado, principalmente debido a que los equipos ArcNet son más económicos que los equipos Ethernet o Token-Ring.
ArcNet se utiliza en redes de área local con topología en estrella. Una de las computadoras crea un marcador especial (mensaje de un tipo especial), que se transmite secuencialmente de una computadora a otra.
Si una estación desea enviar un mensaje a otra estación, debe esperar el token y agregarle el mensaje, completo con las direcciones del remitente y destino. Cuando el paquete llegue a la estación de destino, el mensaje se "desenganchará" del marcador y se transferirá a la estación.
Método de acceso Token-Ring
El método de acceso Token-Ring fue desarrollado por IBM y está diseñado para una topología de red en anillo.
Este método es similar a ArcNet en que también usa un token que se pasa de una estación a otra. A diferencia de ArcNet, el método de acceso Token-Ring le permite asignar diferentes prioridades a diferentes estaciones de trabajo.
Los medios de comunicación, sus características.
Cable coaxial
El cable coaxial fue el primer tipo de cable utilizado para conectar computadoras en una red. Este tipo de cable consta de un conductor central de cobre revestido de un material plástico aislante, que a su vez está envuelto por una malla de cobre y/o lámina de aluminio. Este conductor exterior proporciona conexión a tierra y protege al conductor central de interferencias electromagnéticas externas. Al tender redes, se utilizan dos tipos de cable: "Cable coaxial grueso" (Thicknet) y "Cable coaxial delgado" (Thinnet). Las redes basadas en cable coaxial proporcionan transmisión a velocidades de hasta 10 Mbps. La longitud máxima del segmento oscila entre 185 y 500 m según el tipo de cable.
"Par trenzado"
El cable de par trenzado es uno de los tipos de cable más comunes en la actualidad. Se compone de varios pares. cables de cobre cubierto con una carcasa de plástico. Los cables que componen cada par están trenzados entre sí, lo que brinda protección contra interferencias mutuas. Los cables de este tipo se dividen en dos clases: "par trenzado blindado" ("par trenzado blindado") y "par trenzado sin blindaje" ("par trenzado sin blindaje"). La diferencia entre estas clases es que el par trenzado blindado está más protegido de interferencias electromagnéticas externas, debido a la presencia pantalla adicional malla de cobre y/o papel de aluminio que rodea los hilos del cable. Las redes de par trenzado, según la categoría del cable, brindan transmisión a velocidades de 10 Mbps a 1 Gbps. La longitud de un segmento de cable no puede exceder los 100 m (hasta 100 Mbps) o los 30 m (1 Gbps).
Cable de fibra óptica
Los cables de fibra óptica son la tecnología de cable más avanzada que proporciona transferencia de datos de alta velocidad a largas distancias resistente a interferencias y escuchas. Un cable de fibra óptica consta de un conductor central de vidrio o plástico rodeado por una capa de vidrio o plástico y una cubierta protectora exterior. La transmisión de datos se realiza mediante un transmisor láser o LED que envía pulsos de luz unidireccionales a través del conductor central. La señal en el otro extremo es recibida por un fotodiodo receptor, que convierte los pulsos de luz en señales eléctricas que puede ser procesado por una computadora. La velocidad de transmisión para redes de fibra óptica va desde los 100 Mbps hasta los 2 Gbps. El límite de longitud del segmento es de 2 km.
Las redes modernas se pueden clasificar según varios criterios:
Por lejanía de las computadoras:
LAN local (Red de área local): una red dentro de una empresa, institución, una organización. Las computadoras se encuentran a una distancia de varios kilómetros y generalmente se conectan mediante líneas de comunicación de alta velocidad.
MAN regional (red de área metropolitana): une a los usuarios de la región, la ciudad y los países pequeños. Las líneas telefónicas se utilizan como canales de comunicación. La distancia entre los nodos de la red es de 10 a 1000 km.
WAN (red de área amplia) global: incluye otras redes globales, redes de área local, así como computadoras que están conectadas por separado a ella.
Según la finalidad y relación de servicios prestados:
- Uso general de archivos e impresoras: con la ayuda de una computadora especial (servidor de archivos, servidor de impresoras), se organiza el acceso de los usuarios a archivos e impresoras.
Uso general de bases de datos: con la ayuda de una computadora especial (servidor de base de datos), se organiza el acceso de los usuarios a la base de datos.
Aplicación de tecnologías de Internet - Correo electrónico, La World Wide Web, teleconferencias, videoconferencias, transferencia de archivos a través de Internet.
Por la forma de organizar la interacción:
- Redes de igual a igual: todas las computadoras en una red de igual a igual son iguales, mientras que cualquier usuario de la red puede acceder a los datos almacenados en cualquier computadora. La principal ventaja de las redes peer-to-peer es la facilidad de instalación y operación. La principal desventaja es que en las condiciones de las redes peer-to-peer es difícil resolver los problemas de seguridad de la información. Por lo tanto, este método de organización de una red se utiliza para redes con una pequeña cantidad de computadoras y donde el tema de la protección de datos no es una cuestión de principio.
- Redes con un servidor dedicado ( redes jerárquicas) - al instalar una red, uno o más servidores- ordenadores que gestionan el intercambio de datos a través de la red y la distribución de recursos. Cualquier computadora que tenga acceso a los servicios del servidor se llama cliente de red o puesto de trabajo. El servidor en sí solo puede ser un cliente de un servidor en un nivel superior en la jerarquía. El modelo de red jerárquica es el más preferible, ya que permite crear la estructura de red más estable y asignar recursos de manera más racional. Además, la ventaja de una red jerárquica es un mayor nivel de protección de datos.
Las desventajas de una red jerárquica, en comparación con las redes peer-to-peer, incluyen:
La necesidad de un sistema operativo adicional para el servidor.
Mayor complejidad de instalación y actualización de red.
La necesidad de asignar una computadora separada como servidor
Por tecnología de servidor:
Redes con arquitectura de servidor de archivos - usado servidor de archivos donde se almacenan la mayoría de los programas y datos. A petición del usuario, se envían programa requerido y datos El procesamiento de la información se realiza en la estación de trabajo.
Redes con arquitectura cliente-servidor: los datos se intercambian entre la aplicación cliente y la aplicación servidor. Los datos se almacenan y procesan en un potente servidor que también controla el acceso a los recursos y los datos. La estación de trabajo recibe solo los resultados de la consulta.
Según la velocidad de transferencia de la información Las redes informáticas se dividen en baja, media y alta velocidad:
Redes de baja velocidad: hasta 10 Mbps;
Redes de velocidad media: hasta 100 Mbps;
Redes de alta velocidad: más de 100 Mbps.
Según el tipo de medio de transmisión, las redes se dividen en:
Alámbrico (cable coaxial, par trenzado, fibra óptica);
Inalámbrico con la transmisión de información a través de canales de radio o en el rango de infrarrojos.
Por topología (cómo se conectan las computadoras entre sí):
autobús común;
Una topología de red se refiere a la configuración física o eléctrica del cableado y las conexiones de red.
En topología de red, se utilizan varios términos especializados:
Nodo de red: una computadora o un dispositivo de conmutación de red;
Rama de red: una ruta que conecta dos nodos adyacentes;
Nodo terminal: un nodo ubicado al final de una sola rama;
Nodo intermedio: un nodo ubicado en los extremos de más de una rama;
Los nodos adyacentes son nodos conectados por al menos una ruta que no contiene ningún otro nodo.
Cualquier red informática puede verse como una colección de nodos. La configuración de las conexiones físicas está determinada por las conexiones eléctricas de las computadoras entre sí y puede diferir de la configuración de las conexiones lógicas entre los nodos de la red. Conexiones lógicas son rutas de transferencia de datos entre los nodos de la red, se forman mediante la configuración adecuada del equipo.
Hay tres tipos principales de topología física de las redes de área local:
Topología en anillo prevé la conexión de nodos de red con una curva cerrada, es decir cabo mediano. En tal red, dos y solo dos ramas están conectadas a cada nodo. La información se transmite a lo largo del anillo de nodo a nodo, generalmente en una dirección. Cada nodo intermedio entre el transmisor y el receptor retransmite el mensaje enviado.
El nodo receptor reconoce y recibe solo mensajes dirigidos a él. En una red con topología en anillo, se deben tomar medidas especiales para que en caso de falla o desconexión de una estación, el canal de comunicación entre las otras estaciones no se interrumpa. La ventaja de esta topología es la facilidad de administración, la desventaja es la posibilidad de falla de toda la red si hay una falla en el canal entre dos nodos.
Topología del bus uno de los más simples, implementado mediante un cable al que se conectan todas las computadoras. Todas las señales transmitidas por cualquier computadora en la red viajan a lo largo del bus en ambas direcciones a todas las demás computadoras.
Estrella de topología usa un cable separado para cada computadora, enrutado desde un dispositivo central llamado centro o concentrador El concentrador traduce las señales de cualquiera de sus puertos a todos los demás puertos, lo que hace que las señales enviadas por un nodo lleguen al resto de las computadoras. En tal red, solo hay un nodo intermedio. Una red basada en estrella es más tolerante a fallas que una red basada en bus, ya que la falla de un cable afecta directamente solo a la computadora a la que está conectado, y no a toda la red.
Mientras que las redes pequeñas tienden a tener una topología típica de estrella, anillo o bus, las redes grandes tienden a tener conexiones aleatorias entre computadoras. En tales redes, es posible seleccionar arbitrariamente subredes separadas con una topología típica, por lo que se denominan redes con topología mixta. La elección de una topología particular está determinada por el alcance de la red, la ubicación geográfica de sus nodos y la dimensión de la red como un todo.
Modelo de interconexión de sistemas abiertos. La principal tarea que se resuelve al crear redes informáticas es garantizar la compatibilidad de los equipos en términos de características eléctricas y mecánicas y garantizar la compatibilidad del soporte de información (programas y datos) en términos del sistema de codificación y formato de datos. La solución a este problema pertenece al campo de la estandarización. Un ejemplo de solución de este problema es el llamado modelo de interconexión de sistemas abiertos OSI (Modelo de Interconexiones de Sistemas Abiertos).
De acuerdo con el modelo OSI, la arquitectura de las redes informáticas debe considerarse en diferentes niveles (el número total de niveles es de hasta siete). El nivel superior es el nivel de aplicación. En este nivel, el usuario interactúa con sistema de computación. El nivel más bajo es el físico. Proporciona intercambio de señales entre dispositivos. El intercambio de datos en los sistemas de comunicación ocurre moviéndolos de la capa superior a la inferior, luego transportándolos y finalmente reproduciéndolos en la computadora del cliente como resultado de pasar de la capa inferior a la superior.
Consideremos cómo se intercambian datos entre usuarios ubicados en diferentes continentes en el modelo OSI.
1. A nivel de aplicación, utilizando aplicaciones especiales, el usuario crea un documento (mensaje, imagen, etc.).
2. En la capa de presentación, el sistema operativo de su computadora captura dónde están los datos generados (en RAM, en un archivo en el disco duro, etc.) y proporciona interacción con la siguiente capa.
3. A nivel de sesión, la computadora del usuario interactúa con una red local o global. Los protocolos de esta capa verifican los derechos del usuario para "ir al aire" y transferir el documento a los protocolos de la capa de transporte.
4. En el nivel de transporte, el documento se convierte en la forma en que se supone que se transmiten los datos en la red utilizada. Por ejemplo, se puede cortar en paquetes pequeños de un tamaño estándar.
5. La capa de red determina la ruta del movimiento de datos en la red. Entonces, por ejemplo, si en el nivel de transporte los datos se "dividieron" en paquetes, entonces en el nivel de red cada paquete debe recibir una dirección a la que debe entregarse independientemente de otros paquetes.
6. La capa de conexión (capa de enlace) es necesaria para modular las señales que circulan en la capa física de acuerdo con los datos recibidos de la capa de red. Por ejemplo, en una computadora, estas funciones las realiza una tarjeta de red o un módem.
La transferencia de datos real ocurre en la capa física. No hay documentos, ni paquetes, ni siquiera bytes, solo bits, es decir, unidades elementales de representación de datos. La restauración del documento de ellos ocurrirá gradualmente, al pasar del nivel inferior al superior en la computadora del cliente.
Las instalaciones de la capa física se encuentran fuera de la computadora. En redes locales, este es el equipo de la propia red. Al comunicarse de forma remota mediante módems telefónicos, estas líneas comunicación telefónica, equipos de conmutación de centrales telefónicas, etc.
En la computadora del destinatario de la información, tiene lugar el proceso inverso de convertir datos de señales de bits a un documento.
Las diferentes capas de protocolo del servidor y del cliente no se comunican entre sí directamente, pero sí a través de capa fisica. Moviéndose gradualmente desde el nivel superior al inferior, los datos se transforman continuamente, "sobrecrecen" con datos adicionales, que son analizados por los protocolos de los niveles correspondientes en el lado adyacente. Crea un efecto virtual interacciones de nivel.
Para que diferentes computadoras en la red se comuniquen entre sí, deben “hablar” el mismo idioma, es decir, usar el mismo protocolo. Un protocolo es un "lenguaje" que se utiliza para intercambiar datos cuando se trabaja en una red.
Hay muchos protocolos, cada uno de ellos realiza tareas diferentes. Se utilizan diferentes protocolos en diferentes capas del modelo OSI.
ethernet es el protocolo de capa de enlace utilizado por la mayoría de las LAN modernas. El protocolo Ethernet proporciona una interfaz unificada a los medios de red que permite Sistema operativo utilizar varios protocolos de capa de red para recibir y transmitir datos simultáneamente. anillo de fichas es una alternativa al protocolo Ethernet "clásico" en la capa de conexión.
Para poder transferir información a través de los canales de comunicación de la red, es necesario instalar un protocolo para el intercambio de mensajes (paquetes). Existen varios protocolos de este tipo. Los más utilizados son: NetBEUI , IPX/SPX , TCP/IP . Protocolos NETBEUI Y IPX/SPX- utilizado en redes locales. Protocolos TCP/IP son los protocolos básicos de la Internet global.
Los componentes principales de la red son estaciones de trabajo, servidores, medios de transmisión (cabos) Y equipo de red.
estaciones de trabajo Se llaman computadoras de red, en las cuales los usuarios de la red implementan tareas aplicadas.
servidores de red- estos son sistemas de hardware y software que realizan funciones de control de distribución recursos de red acceso general. Un servidor puede ser cualquier computadora conectada a la red que aloja recursos utilizados por otros dispositivos en la red. Se utilizan ordenadores bastante potentes como parte del hardware del servidor.
Existen los siguientes tipos Equipo de red:
cables de red (coaxial, constituido por dos conductores concéntricos aislados entre sí, de los cuales el exterior tiene forma de tubo; cables en par trenzado, formado por dos hilos entrelazados entre sí; fibra óptica y etc.).
Tarjetas de red (adaptadores de interfaz de red) son controladores conectados a tarjeta madre computadoras diseñadas para transmitir señales a la red y recibir señales de la red. Un cable de red está conectado a los conectores del adaptador.
concentradores (Centro) son los dispositivos centrales de un sistema de cable o una red de topología física "estrella" que, cuando se recibe un paquete en uno de sus puertos, lo reenvía a todos los demás. Un concentrador con un conjunto de diferentes tipos de puertos le permite combinar segmentos de red con diferentes sistemas de cable. Puede conectarse al puerto del concentrador tanto a un nodo de red independiente como a otro concentrador o segmento de cable.
Los siguientes dispositivos se utilizan para conectar redes locales entre sí:
Puentes- dispositivos de red que conectan dos segmentos separados limitados por su longitud física. Los puentes también amplifican y convierten señales para otro tipo de cable. Esto le permite ampliar el tamaño máximo de la red.
Los puentes transfieren datos entre redes en forma de paquetes sin realizar ningún cambio en ellos. La siguiente figura muestra tres LAN conectadas por dos puentes. Además, los puentes pueden filtrar paquetes, protegiendo toda la red de hilos locales datos y pasar sólo aquellos datos que están destinados a otros segmentos de la red.
Pasarelas (Puerta) - sistemas de software y hardware que se conectan redes heterogéneas o dispositivos de red. Las puertas de enlace le permiten resolver problemas de diferentes protocolos o sistemas de direccionamiento. La puerta de enlace, a diferencia del puente, se utiliza en los casos en que las redes conectadas tienen diferentes protocolos de red. Un mensaje que llega a la puerta de enlace desde una red se convierte en otro mensaje que cumple con los requisitos de la siguiente red.
Enrutadores (enrutador) son dispositivos de red estándar que funcionan a nivel de red y permiten reenviar y enrutar paquetes de una red a otra. Permite, por ejemplo, dividir mensajes grandes en porciones más pequeñas, asegurando así la interacción de redes locales con diferentes tamaños de paquetes. Un enrutador puede reenviar paquetes a una dirección específica (los puentes solo pueden filtrar paquetes no deseados), elija la mejor manera para pasar el paquete.
cortafuegos (cortafuegos, cortafuegos ) es una barrera de software y/o hardware entre dos redes que permite establecer únicamente interconexiones autorizadas, controla la entrada y salida de información de la red local y protege la red local mediante el filtrado de información.
La mayoría de los cortafuegos se basan en modelos clásicos de control de acceso, según los cuales a un sujeto (usuario, programa, proceso o paquete de red) se le permite o deniega el acceso a un objeto (archivo o nodo de red) tras la presentación de algún elemento único inherente únicamente a este. sujeto. En la mayoría de los casos, este elemento es la contraseña. Para un paquete de red, este elemento son direcciones o banderas en el encabezado del paquete, así como algunos otros parámetros.
Red de comunicacion- un sistema de nodos y conexiones entre ellos. Los nodos realizan las funciones de crear, transformar, almacenar y consumir el producto de la comunicación. Las conexiones (canales de transmisión, líneas de comunicación) se utilizan para transferir el producto entre nodos. Según el tipo de producto, material, energía, se distinguen las redes de información. Ejemplos de redes reales: enlaces viales y ferroviarios; suministro de agua y gas.
Red de información- una red de comunicación en la que el producto de las comunicaciones es la información. Ejemplos: redes telefónicas, televisión, radiodifusión.
Informática, o Red de computadoras- una red de información, cuyos nodos son computadoras y otros equipos informáticos. Además del hardware de red especial, también se requiere software de red. A través de la interacción de las computadoras en una red, se abren nuevas posibilidades.
Primero - intercambio recursos de hardware y software. si, en Acceso público a un costoso dispositivo periférico (impresora, plotter, escáner, fax, etc.), se reducen los costos por usuario individual. Usado de manera similar versiones de red Software de la aplicacion.
El segundo es el intercambio de recursos de datos. Con el almacenamiento centralizado de información, los procesos para asegurar su integridad se simplifican enormemente, así como Copia de reserva lo que garantiza una alta fiabilidad. La presencia de copias alternativas en dos máquinas al mismo tiempo le permite continuar trabajando cuando una de ellas no está disponible.
El tercero es acelerar la transferencia de datos y proporcionar nuevas formas de interacción del usuario en un equipo cuando se trabaja en un proyecto común.
Cuarto, el uso de medios comunes de comunicación entre diferentes sistemas aplicados(servicios de comunicación, datos, video, voz, etc.).
Una de las características importantes de clasificación de las redes es su tamaño. El tamaño de la red influye en la elección del equipo utilizado y las tecnologías de transmisión utilizadas.
Red informática local(LAN, o LAN - Red de área local) une las computadoras cercanas dentro de un área limitada, instalaciones, edificio. Las características distintivas de la LAN son el tiempo de retardo mínimo y la baja tasa de errores. Las LAN pueden ser elementos de formaciones a mayor escala: un campus o una red corporativa (CAN - Campus Area Network), que une redes locales de edificios muy próximos entre sí; red municipal, o red a escala de ciudad (MAN - Metropolitan Area Network); red regional o de área amplia (WAN - Wide Area Network), que cubre un área grande; red informática mundial(GWS, o GAN - Global Area Network), que tiene el tamaño de un país y un continente.
Según el método de gestión de red, se dividen en de igual a igual y con servidor dedicado(control centralizado). En las redes peer-to-peer, todos los nodos son iguales: cada nodo puede actuar como cliente y como servidor. Bajo cliente se refiere a un objeto de hardware-software que solicita algunos servicios. Y debajo servidor– una combinación de hardware y software que proporciona estos servicios. Una computadora conectada a una red local, según las tareas que se realicen en ella, se denomina estación de trabajo (workstation) o servidor (servidor).
Las LAN punto a punto son bastante fáciles de mantener, pero no pueden proporcionar una protección de información adecuada con un tamaño de red grande. Los costes de organización de redes informáticas peer-to-peer son relativamente pequeños. Sin embargo, con un aumento en la cantidad de estaciones de trabajo, la eficiencia del uso de la red disminuye drásticamente. Por lo tanto, las LAN de igual a igual se usan solo para pequeños grupos de trabajo, no más de 20 computadoras.
Un servidor dedicado implementa funciones de gestión (administración) de red de acuerdo con políticas específicas: conjuntos de reglas para separar y restringir los derechos de los participantes de la red. LAN con un servidor dedicado tienen buenos medios Los sistemas de seguridad de datos son capaces de admitir miles de usuarios, pero requieren un mantenimiento calificado constante por parte del administrador del sistema.
Dependiendo de la tecnología de transferencia de datos utilizada, existen transmisión redes y redes con transmisión de nodo a nodo. La transmisión de difusión se utiliza principalmente en pequeñas redes, y en los grandes: transmisión de nodo a nodo.
En las redes de difusión, todos los nodos de la red comparten un único canal de comunicación. Los mensajes enviados por una computadora, llamados paquetes, son recibidos por todas las demás máquinas. Cada paquete contiene la dirección del destinatario del mensaje. Si el paquete está dirigido a otra computadora, se ignora. Por lo tanto, después de verificar la dirección, el destinatario procesa solo aquellos paquetes que están destinados a él.
Las redes de nodo a nodo consisten en máquinas conectadas en pares. En una red de este tipo, un paquete pasa por una serie de máquinas intermedias para llegar a su destino. En este caso, a menudo hay rutas alternativas desde el origen hasta el destinatario.
La forma en que las computadoras se conectan entre sí en una red se llama topología. Hay tres topologías más comunes que se utilizan en las LAN. Estos son los llamados neumático, anillo Y en forma de estrella estructuras
En el caso de una estructura de bus (lineal), todas las computadoras están conectadas en cadena usando un cable coaxial común. Si al menos una de las secciones de la red con una estructura de bus se rompe, toda la red en su conjunto se vuelve inoperable. El caso es que entonces se produce una ruptura en el único canal físico necesario para el movimiento de la señal.
La estructura de anillo se usa principalmente en redes Token Ring y se diferencia de la de bus en que todas las computadoras están conectadas en pares entre sí, formando un circuito cerrado. Además, en caso de falla de uno de los segmentos de la red, falla toda la red.
En una red en estrella, el nodo central al que se conectan todos los demás es concentrador(Centro - "centro"). Su función principal es proporcionar comunicación entre las computadoras en la red. Esta estructura es preferible, porque en caso de falla de una de las estaciones de trabajo o del cable que la conecta al concentrador, todas las demás permanecen operativas.
Al construir redes, celulares ( completamente conectado) una topología en la que cada nodo está conectado a todos los demás enlaces individuales. El costo de crear canales redundantes se compensa con una alta confiabilidad: casi siempre hay varias formas en que las señales pasan del remitente al destinatario, por lo que cuando un canal está deshabilitado, las señales pueden transmitirse a través de otros.
Hay los siguientes métodos de cambio datos en redes de información: Cambio de circuito, conmutación de paquetes Y conmutación de mensajes.
Al cambiar circuitos, primero se establece la ruta de conexión completa, desde el remitente hasta el destinatario. Esta ruta consta de varias secciones conectadas por conmutadores y (o) multiplexores. Todos los datos se transmiten a lo largo de la ruta establecida. Cuando se completa la transferencia, la conexión finaliza. Un ejemplo es una conversación telefónica: el canal está ocupado todo el tiempo de la conversación, incluso si los suscriptores están en silencio. La tasa de transmisión en dicho canal está limitada al área con el ancho de banda más bajo.
En el segundo método, los mensajes se dividen en paquetes de una longitud fija, que se pueden entregar a través de la red por rutas independientes, lo que garantiza una carga uniforme en la red. En este caso, los paquetes de diferentes mensajes pueden transmitirse a través de un canal. Como ejemplo, tomemos una analogía: en hora pico, un grupo de estudiantes llega desde el dormitorio a la universidad en diferentes vehículos, cada uno a su manera.
La conmutación de mensajes se parece a la conmutación de paquetes, pero a un nivel superior (en este caso, los nodos de conmutación de mensajes pueden conectarse mediante una red de conmutación de circuitos y una red de conmutación de paquetes). La principal diferencia es que el tamaño del bloque de datos no está determinado por las limitaciones tecnológicas, sino por el contenido de la información del mensaje. Podría ser Documento de texto, correo electrónico, archivo. Ejemplo: un grupo de turistas sigue la ruta, en cada punto se verifica la composición del grupo. Este esquema transmite mensajes que no requieren una respuesta inmediata, como mensajes de correo electrónico.
15.3 Modelo de red OSI/ISO
La operación de equipos de red es imposible sin estándares interrelacionados. La armonización de las normas se logra tanto mediante soluciones técnicas coherentes como mediante la agrupación de normas. Cada red específica tiene su propio conjunto básico de protocolos: el "lenguaje" de transmisión de datos. Protocolo- reglas formalizadas para la interacción de varias computadoras, que pueden describirse como un conjunto de procedimientos que determinan la secuencia y el formato de los mensajes intercambiados entre los componentes de la red que están en el mismo nivel, pero en diferentes nodos.
Se propuso la Organización Internacional de Normalización ISO (Organización Internacional de Normalización) modelo arquitectura de red informática OSI(Interconexión de Sistemas Abiertos - comunicación de redes abiertas). Este modelo, al que la mayoría de los usuarios intenta adherirse, divide las funciones de comunicación en la red en siete niveles. Los datos se intercambian moviéndolos en la computadora del remitente desde el nivel superior al inferior, luego transportándolos a través de un canal de comunicación y volviéndolos a convertir en la computadora del destinatario desde el nivel inferior al superior.
El nivel más alto - capa de aplicación(Capa de aplicación - aplicada) es la interfaz entre programas de aplicación y procesos del modelo OSI.
La capa de presentación (Presentation Layer) define el formato para el intercambio de datos, sirve para encriptar, comprimir y codificar datos.
La capa de sesión (Session Layer) realiza las funciones de coordinación de la comunicación entre estaciones de trabajo. La capa proporciona la creación de una sesión de comunicación, el control sobre la transmisión y recepción de paquetes de mensajes y la finalización de la sesión.
La capa de transporte divide o ensambla los mensajes en paquetes cuando hay más de un paquete en proceso de transmisión o recepción, además de controlar el orden en que pasan los componentes del mensaje. Además, en este nivel, las capas de red de varias redes incompatibles se negocian a través de puertas de enlace. Garantiza la entrega de paquetes sin errores, en la misma secuencia, sin pérdida y duplicación con acuse de recibo.
La capa de red proporciona la traducción de nombres de direcciones lógicas en direcciones físicas. En función de las condiciones específicas de la red, la prioridad del servicio, se realiza el enrutamiento, es decir, la elección de una ruta de transmisión de paquetes de datos en la red y el control del flujo de datos en la red (búfer de datos, control de errores al establecer una conexión).
La capa de enlace de datos (Data Link) define las reglas para el uso de la capa física por parte de los nodos de la red. Este nivel se divide en dos subniveles: Media Access Control, asociado al acceso y gestión de la red, y Logical Link Control, asociado a la transmisión y recepción de mensajes de usuario. Es en el nivel de enlace de datos que los datos se transmiten en tramas, que son bloques de datos que contienen información de control adicional. La corrección de errores se realiza automáticamente al reenviar el marco. Además, en este nivel también se garantiza la secuencia correcta de tramas transmitidas y recibidas.
El más bajo- capa fisica(Capa física) define las características físicas, mecánicas y eléctricas de las líneas de comunicación. En este nivel, los datos provenientes de la capa de enlace se convierten en señales, que luego se transmiten a través de las líneas de comunicación. En las redes locales, esta transformación se realiza mediante adaptadores de red, en las redes globales se utilizan módems para este propósito.
Cada nivel en realidad interactúa solo con los niveles vecinos (superior e inferior), virtualmente solo con un nivel similar al final de la línea. La interacción real es la transferencia directa de información, en la que los datos permanecen sin cambios. Interacción virtual: interacción mediada y transferencia de datos, y los datos pueden cambiar durante la transferencia.
La comunicación física realmente tiene lugar sólo en el nivel más bajo. Las conexiones horizontales entre todos los demás niveles son virtuales, en realidad se llevan a cabo mediante la transferencia y transformación de información, primero hacia abajo, secuencialmente hasta el nivel más bajo, donde tiene lugar la transferencia real, y luego en el otro extremo: transferencia inversa hacia arriba secuencialmente hasta el nivel más bajo. nivel correspondiente.
La base clasificación TVS se establecen los rasgos funcionales, informativos y estructurales más característicos.
Según el grado de dispersión territorial los elementos de red (sistemas de suscriptores, nodos de comunicación) distinguen entre redes informáticas globales (estatales), regionales y locales (WAN, RCS y LAN).
Por la naturaleza de las funciones implementadas Las redes se dividen en computación (las funciones principales de tales redes son el procesamiento de información), informativas (para obtener datos de referencia a pedido de los usuarios), información y computación, o mixtas, en las que las funciones de computación e información se realizan en un cierto, no -relación constante.
A modo de gestión Los televisores se dividen en redes con centralizado(la red tiene uno o más órganos de gobierno), descentralizado(cada AS tiene los medios para gestionar la red) y gestión mixta, en el que, en una combinación determinada, se implementan los principios de control centralizado y descentralizado (por ejemplo, bajo control centralizado, solo se resuelven las tareas de mayor prioridad asociadas al procesamiento de grandes cantidades de información).
Sobre la organización de la transferencia de información. Las redes se dividen en redes con selección de información y enrutamiento de información. en redes con una selección de información, construido sobre la base de un monocanal, la interacción de la AU se realiza mediante la selección (selección) de los bloques de datos (tramas) dirigidas a ellas: todas las AU de la red tienen acceso a todas las tramas transmitidas en la red, pero solo las AUs a las que van destinados toman una copia de la trama. En redes con enrutamiento de información Se pueden usar varias rutas para transferir tramas de un remitente a un receptor. Por lo tanto, con la ayuda de los sistemas de comunicación de la red, se resuelve el problema de elegir la ruta óptima (por ejemplo, el tiempo más corto para entregar una trama al destinatario).
Por tipo de organización de transferencia de datos Las redes con enrutamiento de información se dividen en redes con conmutación de circuitos (canales), conmutación de mensajes y conmutación de paquetes. Hay redes en funcionamiento que utilizan sistemas mixtos transmisión de datos.
Según la topología aquellos. Configuraciones de elementos en TVS, las redes se dividen en dos clases: transmisión (Fig. 11.1) y serie (Fig. 11.2). Las configuraciones de difusión y una parte importante de las configuraciones en serie (anillo, estrella con centro inteligente, jerárquica) son características de la LAN. Para redes globales y regionales, el más común es arbitrario (topología de malla). La configuración jerárquica y la “estrella” también han encontrado aplicación.
EN configuraciones de transmisión en cualquier momento, solo una estación de trabajo (sistema de suscriptor) puede funcionar para transmitir una trama. Otras PC en la red pueden recibir este marco, es decir. tales configuraciones son típicas para una LAN con selección de información. Los principales tipos de configuración de transmisión son bus común, árbol, estrella con centro pasivo. Las principales ventajas de una LAN con bus común son la facilidad de ampliación de la red, la sencillez de los métodos de gestión utilizados, la ausencia de necesidad de gestión centralizada y el mínimo consumo de cable. Una LAN de topología de árbol es una versión más avanzada de una red de topología de bus. Un árbol se forma conectando varios buses con repetidores activos o multiplicadores pasivos ("hubs"), cada rama del árbol es un segmento. La falla de un segmento no conduce a la falla de los demás. En una LAN con topología en estrella, hay un conector pasivo o un repetidor activo en el centro, dispositivos bastante simples y confiables. Para proteger contra violaciones en el cable, se usa un relé central, que apaga los haces de cable fallidos.
Arroz. 11.1. Configuraciones de red de difusión: A - autobús común; b-árbol; V- estrella con centro pasivo
Arroz. 11.2. Configuraciones de red secuencial: a - arbitraria (malla); b- jerárquico; V- anillo; g- cadena; e - una estrella con un centro intelectual; mi- copo de nieve
En las configuraciones secuenciales, típicas de las redes con enrutamiento de información, la transmisión de datos se realiza secuencialmente desde una PC a una vecina, y se pueden usar diferentes tipos de medios físicos de transmisión en diferentes partes de la red.
Los requisitos para transmisores y receptores son más bajos que en las configuraciones de transmisión. Las configuraciones secuenciales incluyen: arbitraria (celular), jerárquica, anillo, cadena, estrella con un centro inteligente, copo de nieve. En la LAN, el anillo y la estrella son los más utilizados, así como configuraciones mixtas: estrella-anillo, estrella-bus.
En una LAN con topología en anillo, las señales viajan en una sola dirección, generalmente en sentido contrario a las agujas del reloj. Cada PC tiene una memoria de hasta un cuadro completo. Cuando un marco se mueve alrededor del anillo, cada PC recibe el marco, analiza su campo de dirección, hace una copia del marco si está dirigido a esta PC y retransmite el marco. Naturalmente, todo esto ralentiza la transferencia de datos en el anillo y la duración del retraso está determinada por la cantidad de PC. La eliminación de un cuadro del anillo generalmente lo realiza la estación de envío. En este caso, el marco da una vuelta completa alrededor del anillo y regresa a la estación de envío, que lo percibe como un recibo: confirmación de la recepción del marco por parte del destinatario. La estación receptora también puede quitar un cuadro del anillo, entonces el cuadro no completa un círculo completo y la estación emisora no recibe recibos de confirmación.
Ring.structure proporciona bastante amplia funcionalidad LAN con alta eficiencia de uso de un monocanal, bajo costo, simplicidad de los métodos de gestión, la posibilidad de monitorear el rendimiento de un monocanal.
En la mayoría de las configuraciones de transmisión y en serie (con la excepción del anillo), cada segmento de cable debe proporcionar transmisión de señal en ambas direcciones, lo que se logra: en redes de comunicación semidúplex, utilizando un cable para transmisión alternativa en dos direcciones; en redes dúplex: utilizando dos cables unidireccionales; en sistemas de banda ancha: el uso de diferentes frecuencias portadoras para la transmisión simultánea de señales en dos direcciones.
Las redes globales y regionales, así como las locales, en principio pueden ser homogéneas (homogéneas), en las que se utilizan computadoras compatibles con el software, y heterogéneas (heterogéneas), incluidas las computadoras incompatibles con el software. Sin embargo, dada la longitud del ACS y RVS y un gran número de computadoras utilizadas en ellos, tales redes son más a menudo heterogéneas.
