L'articolo di oggi apre una nuova sezione del blog, che si chiamerà " reti". Questa sezione coprirà una vasta gamma di questioni relative a reti di computer . I primi articoli della rubrica saranno dedicati a spiegare alcuni dei concetti di base che incontrerai lavorando con la rete. E oggi parleremo di quali componenti saranno necessari per creare una rete e quali esistono. tipi di reti.
Rete di computerè una combinazione di computer e apparecchiature di rete collegati tramite canali di comunicazione in un unico sistema. Per creare una rete di computer, abbiamo bisogno dei seguenti componenti:
Le reti di computer sono generalmente divise in due tipi principali: globali e locali.
Reti locali(Rete locale - LAN) dispongono di un'infrastruttura chiusa prima di raggiungere i fornitori di servizi Internet. Il termine "rete locale" può descrivere sia una piccola rete di uffici che la rete di una grande fabbrica che copre diversi ettari. In relazione a organizzazioni, imprese, aziende, il termine è usato rete aziendale
– rete locale di un'organizzazione separata ( entità legale) indipendentemente dal territorio che occupa.
Le reti aziendali sono reti di tipo chiuso, l'accesso ad esse è consentito solo a una cerchia ristretta di utenti (ad esempio, dipendenti dell'azienda). Le reti globali sono focalizzate sul servire qualsiasi utente.
Rete globale(Rete geografica - PALLIDO) si estende su vaste aree geografiche ed è costituito da molte reti locali. Tutti conoscono la rete globale, composta da diverse migliaia di reti e computer: questa è Internet.
L'amministratore di sistema ha a che fare con le reti locali (aziendali). Ordinario computer dell'utente connesso alla rete locale viene chiamato postazione di lavoro . Viene chiamato un computer che condivide le sue risorse con altri computer su una rete server ; e il computer che accede alle risorse condivise sul server è cliente .
Ce ne sono vari tipi di server: file (per la memorizzazione file condivisi), server di database, server di applicazioni (a condizione che lavoro a distanza programmi sui client), server Web (per la memorizzazione di contenuti Web) e altri.
Il carico di rete è caratterizzato da un parametro chiamato traffico. Traffico è il flusso di messaggi in una rete dati. È inteso come una misura quantitativa del numero di blocchi di dati che passano attraverso la rete e della loro lunghezza, espressa in bit al secondo. Ad esempio, la velocità di trasferimento dei dati nel moderno reti locali può essere 100Mbps o 1Gbps
Attualmente, il mondo dispone di un'enorme quantità di tutti i tipi di apparecchiature di rete e informatiche che consentono di organizzare una varietà di reti di computer. L'intera varietà di reti di computer può essere suddivisa in diversi tipi secondo vari criteri:
Per territorio:
Tramite la connessione di computer:
Metodo di controllo:
Secondo la composizione delle strutture informatiche:
Per tipo di mezzo trasmissivo le reti sono suddivise in fibra ottica, con la trasmissione di informazioni tramite canali radio, nella gamma dell'infrarosso, attraverso canale satellitare eccetera.
Potresti imbatterti in altre classificazioni di reti di computer. Generalmente, amministratore di sistema si ha a che fare con reti cablate locali con controllo centralizzato o decentralizzato.
UNIVERSITÀ TECNICA NAZIONALE BIELORUSSA
ISTITUTO INTERNAZIONALE PER L'ISTRUZIONE A DISTANZA
TEST
DISCIPLINE ACCADEMICHE: Reti informatiche
Tipi di reti informatiche
Le reti di computer possono essere classificate in base a vari criteri.
IO. Secondo i principi della gestione:
1. Peer-to-peer: non avere un server dedicato. In cui le funzioni di controllo vengono alternativamente trasferite da una postazione di lavoro all'altra;
2. Multi-rank è una rete che include uno o più server dedicati. I restanti computer in tale rete (workstation) fungono da client.
II. Per metodo di connessione:
1. "Connessione diretta"- due personal computer sono collegati da un pezzo di cavo. Ciò consente a un computer (master) di accedere alle risorse di un altro (slave);
2. "Autobus comune" - collegare i computer a un cavo;
3. "Stella" - connessione attraverso il nodo centrale;
4. "Squillo" - connessione seriale del PC in due direzioni.
III. Per copertura dell'area:
1. La rete locale(una rete in cui i computer si trovano a una distanza massima di un chilometro e sono generalmente collegati tramite linee di comunicazione ad alta velocità.) - 0,1 - 1,0 km; I nodi LAN si trovano all'interno della stessa stanza, piano, edificio.
2. Rete aziendale(all'interno sono all'interno della stessa organizzazione, azienda, stabilimento). Il numero di nodi nel CVS può raggiungere diverse centinaia. Allo stesso tempo, la rete aziendale di solito include non solo computer personale, ma anche computer potenti, oltre a varie apparecchiature tecnologiche (robot, catene di montaggio, ecc.).
La rete aziendale consente di facilitare la gestione dell'impresa e la gestione del processo tecnologico, per stabilire un controllo chiaro sulle risorse informative e produttive.
3. Rete globale(una rete i cui elementi sono separati l'uno dall'altro da una distanza considerevole) - fino a 1000 km.
Come linee di comunicazione nelle reti globali, sia appositamente posate (ad esempio, cavo in fibra ottica transatlantico) che linee di comunicazione esistenti (ad esempio, reti telefoniche). Il numero di nodi in un sistema di approvvigionamento di acqua calda può raggiungere decine di milioni. La rete globale include reti locali e aziendali separate.
4. World Wide Web - unificazione delle reti globali (Internet).
TOPOLOGIA DELLE RETI DI CALCOLATORI
La topologia di rete è la forma geometrica e la disposizione fisica dei computer in relazione tra loro. La topologia di rete consente di confrontare e classificare reti diverse. Esistono tre tipi principali di topologia:
1) Stella;
2) Anello;
TOPOLOGIA AUTOBUS
Questa topologia utilizza un singolo canale di trasmissione basato su un cavo coassiale, chiamato "bus". Tutto computer di rete collegato direttamente al bus. Alle estremità del cavo del bus sono installate spine speciali - "terminatori" (terminatore). Sono necessari per spegnere il segnale dopo aver attraversato il bus. Gli svantaggi della topologia "Bus" includono quanto segue:
I dati trasmessi via cavo sono disponibili per tutti i computer collegati;
In caso di guasto del bus, l'intera rete cessa di funzionare.
TOPOLOGIA "ANELLO"
La topologia ad anello è caratterizzata dall'assenza di endpoint di connessione; la rete è chiusa, formando un anello inestricabile attraverso il quale vengono trasmessi i dati. Questa topologia implica il seguente meccanismo di trasmissione: i dati vengono trasmessi in sequenza da un computer all'altro fino a raggiungere il computer destinatario. Gli svantaggi della topologia "ad anello" sono gli stessi della topologia "a bus":
Disponibilità pubblica dei dati;
Resistenza ai danni del sistema di cavi.
TOPOLOGIA A STELLA
In una rete con topologia "a stella", tutti i computer sono collegati a un dispositivo speciale chiamato hub di rete o "hub" (hub), che svolge le funzioni di distribuzione dei dati. Non ci sono connessioni dirette tra due computer sulla rete. A causa di ciò, è possibile risolvere il problema della disponibilità pubblica dei dati, nonché aumentare la resistenza ai danni del sistema di cavi. Tuttavia, la funzionalità di rete dipende dallo stato dell'hub di rete.
Metodi di accesso del vettore nelle reti di computer
Reti diverse hanno procedure diverse per lo scambio di dati tra workstation.
L'IEEE (International Institute of Electrical and Electronics Engineers) ha sviluppato standard (IEEE802.3, IEEE802.4 e IEEE802.5) che descrivono i metodi per l'accesso ai canali dati di rete.
Le implementazioni più comuni dei metodi di accesso sono Ethernet, ArcNet e Token Ring. Queste implementazioni si basano rispettivamente sugli standard IEEE802.3, IEEE802.4 e IEEE802.5.
Metodo di accesso Ethernet
Questo metodo di accesso, sviluppato da Xerox nel 1975, è il più popolare. Fornisce un'elevata velocità di trasferimento dati e affidabilità.
Per questo metodo l'accesso utilizza la topologia "bus comune". Pertanto, un messaggio inviato da una postazione viene ricevuto contemporaneamente da tutte le altre postazioni collegate al bus comune. Ma il messaggio è solo per una stazione (include l'indirizzo della stazione di destinazione e l'indirizzo del mittente). La stazione a cui è destinato il messaggio lo riceve, le altre lo ignorano.
Il metodo di accesso Ethernet è un metodo Carter Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD -Carter Sense Multiple Access with Collision Detection).
Prima di trasmettere, la workstation determina se il canale è libero o occupato. Se il canale è libero, la stazione inizia a trasmettere.
Ethernet non esclude la possibilità di trasmissione simultanea di messaggi da parte di due o più stazioni. L'hardware riconosce automaticamente tali conflitti. Dopo che è stata rilevata una collisione, le stazioni ritardano la trasmissione per un po' di tempo. Questo tempo è breve e ogni stazione ha la sua. Dopo un ritardo, la trasmissione riprende.
In realtà, i conflitti portano a una diminuzione delle prestazioni della rete solo se sono in funzione diverse decine o centinaia di stazioni.
Metodo di accesso ArcNet
Questo metodo è stato sviluppato da Datapoint Corp. Si è anche diffuso, principalmente a causa del fatto che le apparecchiature ArcNet sono più economiche delle apparecchiature Ethernet o Token-Ring.
ArcNet è utilizzato nelle reti locali con una topologia a stella. Uno dei computer crea un marcatore speciale (messaggio di tipo speciale), che viene trasmesso in sequenza da un computer all'altro.
Se una stazione desidera inviare un messaggio a un'altra stazione, deve attendere il token e accodarvi il messaggio, completo degli indirizzi del mittente e del destinatario. Quando il pacchetto raggiunge la stazione di destinazione, il messaggio verrà "sganciato" dal marcatore e trasferito alla stazione.
Metodo di accesso Token-Ring
Il metodo di accesso Token-Ring è stato sviluppato da IBM ed è progettato per una topologia di rete ad anello.
Questo metodo è simile ad ArcNet in quanto utilizza anche un token passato da una stazione all'altra. A differenza di ArcNet, il metodo di accesso Token-Ring consente di assegnare priorità diverse a diverse postazioni di lavoro.
Mezzi di comunicazione, loro caratteristiche
Cavo coassiale
Il cavo coassiale è stato il primo tipo di cavo utilizzato per collegare i computer su una rete. Questo tipo di cavo è costituito da un conduttore centrale in rame ricoperto da un materiale isolante plastico, a sua volta circondato da una rete di rame e/o da un foglio di alluminio. Questo conduttore esterno fornisce la messa a terra e scherma il conduttore centrale da interferenze elettromagnetiche esterne. Quando si posano le reti, vengono utilizzati due tipi di cavo: "Cavo coassiale spesso" (Thicknet) e "Cavo coassiale sottile" (Thinnet). Le reti basate su cavo coassiale forniscono velocità di trasmissione fino a 10 Mbps. La lunghezza massima del segmento va da 185 a 500 m a seconda del tipo di cavo.
"Doppino"
Il cavo a doppino intrecciato è oggi uno dei tipi di cavo più comuni. Consiste di diverse coppie fili di rame ricoperto da un guscio di plastica. I fili che compongono ciascuna coppia sono attorcigliati l'uno attorno all'altro, il che fornisce protezione contro le interferenze reciproche. I cavi di questo tipo sono divisi in due classi: "doppino intrecciato schermato" ("doppino intrecciato schermato") e "doppino intrecciato non schermato" ("doppino intrecciato non schermato"). La differenza tra queste classi è che il doppino intrecciato schermato è più protetto dalle interferenze elettromagnetiche esterne, a causa della presenza schermo aggiuntivo rete di rame e/o foglio di alluminio che circonda i fili del cavo. Le reti a doppino intrecciato, a seconda della categoria del cavo, forniscono velocità di trasmissione da 10 Mbps a 1 Gbps. La lunghezza di un segmento di cavo non può superare i 100 m (fino a 100 Mbps) o i 30 m (1 Gbps).
Cavo in fibra ottica
I cavi in fibra ottica sono la tecnologia dei cavi più avanzata che fornisce il trasferimento di dati ad alta velocità a lunghe distanze resistente alle interferenze e alle intercettazioni. Un cavo in fibra ottica è costituito da un conduttore centrale in vetro o plastica circondato da uno strato di rivestimento in vetro o plastica e da una guaina protettiva esterna. La trasmissione dei dati viene effettuata utilizzando un trasmettitore laser o LED che invia impulsi luminosi unidirezionali attraverso il conduttore centrale. Il segnale all'altra estremità viene ricevuto da un ricevitore a fotodiodo, che converte gli impulsi luminosi in segnali elettrici che possono essere elaborati da un computer. La velocità di trasmissione per le reti in fibra ottica va da 100 Mbps a 2 Gbps. Il limite di lunghezza del segmento è di 2 km.
Le reti moderne possono essere classificate secondo vari criteri:
Dalla lontananza dei computer:
LAN locale (Local Area Network) - una rete all'interno di un'impresa, istituzione, un'organizzazione. I computer si trovano a una distanza massima di diversi chilometri e sono solitamente collegati tramite linee di comunicazione ad alta velocità.
Regional MAN (Metropolitan Area Network) - unisce gli utenti della regione, città, piccoli paesi. Le linee telefoniche sono utilizzate come canali di comunicazione. La distanza tra i nodi di rete va da 10 a 1000 km.
Global WAN (Wide Area Network) - include altre reti globali, reti locali e computer che sono collegati separatamente ad essa.
Secondo lo scopo e l'elenco dei servizi forniti:
- Uso generale di file e stampanti: con l'aiuto di un computer speciale (file server, server di stampa), viene organizzato l'accesso degli utenti a file e stampanti.
Uso generale dei database: con l'aiuto di un computer speciale (server del database), viene organizzato l'accesso degli utenti al database.
Applicazione delle tecnologie Internet - E-mail, Il World Wide Web, teleconferenza, videoconferenza, trasferimento di file su Internet.
Dal modo di organizzare l'interazione:
- Reti peer-to-peer: tutti i computer in una rete peer-to-peer sono uguali, mentre qualsiasi utente della rete può accedere ai dati memorizzati su qualsiasi computer. Il vantaggio principale delle reti peer-to-peer è la facilità di installazione e funzionamento. Lo svantaggio principale è che nelle condizioni delle reti peer-to-peer è difficile risolvere i problemi di sicurezza delle informazioni. Pertanto, questo metodo di organizzazione di una rete viene utilizzato per le reti con un numero ridotto di computer e in cui la questione della protezione dei dati non è una questione di principio.
- Reti con un server dedicato ( reti gerarchiche) - durante l'installazione di una rete, uno o più server- computer che gestiscono lo scambio di dati in rete e la distribuzione delle risorse. Viene chiamato qualsiasi computer che ha accesso ai servizi del server cliente di rete O postazione di lavoro. Il server stesso può essere solo un client di un server a un livello superiore nella gerarchia. Il modello di rete gerarchico è il più preferibile, in quanto consente di creare la struttura di rete più stabile e allocare più razionalmente le risorse. Inoltre, il vantaggio di una rete gerarchica è un livello più elevato di protezione dei dati.
Gli svantaggi di una rete gerarchica, rispetto alle reti peer-to-peer, includono:
La necessità di un sistema operativo aggiuntivo per il server.
Maggiore complessità di installazione e aggiornamento della rete.
La necessità di allocare un computer separato come server
Per tecnologia server:
Reti con architettura file server - utilizzate file server dove sono archiviati la maggior parte dei programmi e dei dati. Su richiesta dell'utente, vengono inviati programma richiesto e dati. L'elaborazione delle informazioni viene eseguita sulla stazione di lavoro.
Reti con architettura client-server: i dati vengono scambiati tra l'applicazione client e l'applicazione server. I dati vengono archiviati ed elaborati su un potente server che controlla anche l'accesso a risorse e dati. La workstation riceve solo i risultati della query.
Secondo la velocità di trasferimento delle informazioni le reti informatiche si dividono in a bassa, media e alta velocità:
Reti a bassa velocità: fino a 10 Mbps;
Reti a velocità media - fino a 100 Mbps;
Reti ad alta velocità: oltre 100 Mbps.
In base al tipo di mezzo trasmissivo le reti si suddividono in:
Cablato (cavo coassiale, doppino intrecciato, fibra ottica);
Wireless con la trasmissione di informazioni tramite canali radio o nel raggio dell'infrarosso.
Per topologia (come i computer sono collegati tra loro):
Autobus comune;
Una topologia di rete si riferisce alla configurazione fisica o elettrica del cablaggio e delle connessioni di rete.
Nella topologia di rete vengono utilizzati diversi termini specializzati:
Nodo di rete: un computer o un dispositivo di commutazione di rete;
Ramo di rete: un percorso che collega due nodi adiacenti;
Nodo terminale - un nodo situato alla fine di un solo ramo;
Nodo intermedio - un nodo situato alle estremità di più di un ramo;
I nodi adiacenti sono nodi collegati da almeno un percorso che non contiene altri nodi.
Qualsiasi rete di computer può essere vista come un insieme di nodi. La configurazione delle connessioni fisiche è determinata dalle connessioni elettriche dei computer tra loro e può differire dalla configurazione delle connessioni logiche tra i nodi di rete. Connessioni logiche sono percorsi di trasferimento dati tra i nodi di rete, sono formati da adeguate impostazioni delle apparecchiature.
Esistono tre tipi principali di topologia fisica delle reti locali:
Topologia ad anello prevede la connessione dei nodi di rete con una curva chiusa, cioè cavo medio. In una tale rete, due e solo due rami sono collegati a ciascun nodo. Le informazioni vengono trasmesse lungo l'anello da nodo a nodo, solitamente in una direzione. Ogni nodo intermedio tra trasmettitore e ricevitore ritrasmette il messaggio inviato.
Il nodo ricevente riconosce e riceve solo i messaggi ad esso indirizzati. In una rete con topologia ad anello, devono essere prese misure speciali affinché in caso di guasto o disconnessione di una stazione, il canale di comunicazione tra le altre stazioni non venga interrotto. Il vantaggio di questa topologia è la facilità di gestione, lo svantaggio è la possibilità di guasto dell'intera rete se si verifica un guasto nel canale tra due nodi.
Topologia del bus uno dei più semplici, implementato utilizzando un cavo a cui sono collegati tutti i computer. Tutti i segnali trasmessi da qualsiasi computer sulla rete viaggiano lungo il bus in entrambe le direzioni verso tutti gli altri computer.
Stella di topologia utilizza un cavo separato per ogni computer, instradato da un dispositivo centrale chiamato centro O concentratore. L'hub traduce i segnali da una qualsiasi delle sue porte a tutte le altre porte, facendo in modo che i segnali inviati da un nodo raggiungano il resto dei computer. In una tale rete, c'è solo un nodo intermedio. Una rete a stella è più tollerante ai guasti di una rete basata su bus, poiché un guasto del cavo interessa direttamente solo il computer a cui è connesso e non l'intera rete.
Mentre le reti di piccole dimensioni tendono ad avere una tipica topologia a stella, ad anello oa bus, le reti di grandi dimensioni tendono ad avere connessioni casuali tra i computer. In tali reti, è possibile individuare arbitrariamente sottoreti separate con una topologia tipica, quindi vengono chiamate reti a topologia mista. La scelta di una particolare topologia è determinata dalla portata della rete, dalla posizione geografica dei suoi nodi e dalla dimensione della rete nel suo complesso.
Modello di interconnessione di sistemi aperti. Il compito principale risolto durante la creazione di reti informatiche è garantire la compatibilità delle apparecchiature in termini di caratteristiche elettriche e meccaniche e garantire la compatibilità del supporto informativo (programmi e dati) in termini di sistema di codifica e formato dei dati. La soluzione a questo problema appartiene al campo della standardizzazione. Un esempio di risoluzione di questo problema è il cosiddetto modello di interconnessione di sistemi aperti OSI (Modello di Interconnessioni di Sistema Aperto).
Secondo il modello OSI, l'architettura delle reti di computer dovrebbe essere considerata a diversi livelli (il numero totale di livelli è fino a sette). Il livello superiore è il livello dell'applicazione. A questo livello, l'utente interagisce con sistema informatico. Il livello più basso è fisico. Fornisce lo scambio di segnali tra dispositivi. Lo scambio di dati nei sistemi di comunicazione avviene spostandoli dal livello superiore a quello inferiore, quindi trasportandoli e infine riproducendoli sul computer client come risultato del passaggio dal livello inferiore a quello superiore.
Consideriamo come i dati vengono scambiati tra utenti situati in diversi continenti nel modello OSI.
1. A livello di applicazione, utilizzando applicazioni speciali, l'utente crea un documento (messaggio, immagine, ecc.).
2. A livello di presentazione, il sistema operativo del suo computer acquisisce dove si trovano i dati generati (nella RAM, in un file sul disco rigido, ecc.) e fornisce l'interazione con il livello successivo.
3. A livello di sessione, il computer dell'utente interagisce con una rete locale o globale. I protocolli di questo livello controllano i diritti dell'utente di "andare in onda" e trasferiscono il documento ai protocolli del livello di trasporto.
4. A livello di trasporto, il documento viene convertito nella forma in cui i dati dovrebbero essere trasmessi nella rete utilizzata. Ad esempio, può essere tagliato in piccoli pacchetti di dimensioni standard.
5. Il livello di rete determina il percorso del movimento dei dati nella rete. Quindi, ad esempio, se a livello di trasporto i dati sono stati "suddivisi" in pacchetti, allora a livello di rete ogni pacchetto deve ricevere un indirizzo al quale deve essere consegnato indipendentemente dagli altri pacchetti.
6. Il livello di connessione (Link layer) è necessario per modulare i segnali che circolano nel livello fisico in accordo con i dati ricevuti dal livello di rete. Ad esempio, in un computer, queste funzioni vengono eseguite da una scheda di rete o da un modem.
Il vero trasferimento dei dati avviene a livello fisico. Non ci sono documenti, pacchetti, nemmeno byte, solo bit, cioè unità elementari di rappresentazione dei dati. Il ripristino del documento da loro avverrà gradualmente, passando dal livello inferiore a quello superiore sul computer del cliente.
Le strutture del livello fisico si trovano all'esterno del computer. Nelle reti locali, questa è l'apparecchiatura della rete stessa. Quando si comunica in remoto utilizzando modem telefonici, queste linee collegamento telefonico, apparecchiature di commutazione di centrali telefoniche, ecc.
Sul computer del destinatario delle informazioni avviene il processo inverso di conversione dei dati da segnali bit a un documento.
I diversi livelli di protocollo del server e del client non comunicano tra loro direttamente, ma comunicano attraverso strato fisico. Passando gradualmente dal livello superiore a quello inferiore, i dati vengono continuamente trasformati, "ricoperti" di dati aggiuntivi, che vengono analizzati dai protocolli dei livelli corrispondenti sul lato adiacente. Crea un effetto virtuale interazioni di livello
Affinché i diversi computer della rete possano comunicare tra loro, devono "parlare" la stessa lingua, ovvero utilizzare lo stesso protocollo. Un protocollo è un "linguaggio" utilizzato per scambiare dati quando si lavora su una rete.
Esistono molti protocolli, ognuno dei quali svolge compiti diversi. Diversi protocolli vengono utilizzati a diversi livelli del modello OSI.
ethernetè il protocollo Link Layer utilizzato dalla maggior parte delle LAN moderne. Il protocollo Ethernet fornisce un'interfaccia unificata al supporto di rete che consente sistema operativo utilizzare diversi protocolli di livello di rete per ricevere e trasmettere dati contemporaneamente. anello simbolicoè un'alternativa al "classico" protocollo Ethernet a livello di connessione.
Per poter trasferire informazioni sui canali di comunicazione di rete, è necessario installare un protocollo per lo scambio di messaggi (pacchetti). Esistono diversi protocolli di questo tipo. I più utilizzati sono: NetBEUI , IPX/SPX , TCP/IP . Protocolli NETBEUI E IPX/SPX- utilizzato nelle reti locali. Protocolli TCP/IP sono i protocolli di base dell'Internet globale.
I componenti principali della rete sono postazioni di lavoro, server, mezzi di trasmissione (cavi) E hardware di rete.
postazioni di lavoro vengono chiamati i computer di rete, sui quali gli utenti della rete implementano le attività applicate.
Server di rete- sono sistemi hardware-software che svolgono funzioni di controllo della distribuzione risorse di rete accesso generale. Un server può essere qualsiasi computer connesso alla rete che ospita risorse utilizzate da altri dispositivi sulla rete. Computer piuttosto potenti vengono utilizzati come parte hardware del server.
Ci sono i seguenti tipi apparecchiature di rete:
Cavi di rete (coassiale, costituito da due conduttori concentrici isolati tra loro, di cui quello esterno ha la forma di un tubo; cavi accesi doppino, formato da due fili intrecciati tra loro; fibra ottica e così via.).
Schede di rete (adattatori di interfaccia di rete) sono i controller collegati a scheda madre computer progettati per trasmettere segnali alla rete e ricevere segnali dalla rete. Un cavo di rete è collegato ai connettori dell'adattatore.
Mozzi (Centro) sono i dispositivi centrali di un sistema via cavo o di una rete con topologia fisica "a stella" che, quando un pacchetto viene ricevuto su una delle sue porte, lo inoltra a tutte le altre. Un hub con una serie di diversi tipi di porte consente di combinare segmenti di rete con diversi sistemi di cavi. È possibile collegare alla porta dell'hub sia un nodo di rete separato che un altro hub o segmento di cavo.
I seguenti dispositivi vengono utilizzati per collegare tra loro le reti locali:
Ponti- dispositivi di rete che collegano due segmenti separati limitati dalla loro lunghezza fisica. I bridge inoltre amplificano e convertono i segnali per un altro tipo di cavo. Ciò consente di espandere la dimensione massima della rete.
I bridge trasferiscono i dati tra le reti sotto forma di pacchetto senza apportare alcuna modifica. La figura seguente mostra tre LAN collegate da due bridge. Inoltre, i ponti possono filtrare i pacchetti, proteggendo l'intera rete da thread locali dati e distribuendo solo quei dati che sono destinati ad altri segmenti di rete.
Gateway (Portale) - sistemi software e hardware che si connettono reti eterogenee O dispositivi di rete. I gateway consentono di risolvere problemi di diversi protocolli o sistemi di indirizzamento. Il gateway, a differenza del bridge, viene utilizzato nei casi in cui le reti connesse sono diverse protocolli di rete. Un messaggio che arriva al gateway da una rete viene convertito in un altro messaggio che soddisfa i requisiti della rete successiva.
Router (router) sono dispositivi di rete standard che operano a livello di rete e consentono l'inoltro e l'instradamento dei pacchetti da una rete all'altra. Consente, ad esempio, di suddividere messaggi di grandi dimensioni in porzioni più piccole, garantendo così l'interazione di reti locali con diverse dimensioni di pacchetto. Un router può inoltrare i pacchetti a un indirizzo specifico (i bridge possono solo filtrare i pacchetti indesiderati), scegliere il modo migliore per passare il pacco.
firewall (firewall, firewall ) è una barriera software e/o hardware tra due reti che consente di stabilire solo interconnessioni autorizzate, controlla le informazioni in entrata e in uscita dalla rete locale e garantisce la protezione della rete locale filtrando le informazioni.
La maggior parte dei firewall è costruita su modelli classici di controllo degli accessi, secondo i quali a un soggetto (utente, programma, processo o pacchetto di rete) viene concesso o negato l'accesso a un oggetto (file o nodo di rete) dietro presentazione di qualche elemento univoco inerente solo a questo soggetto. Nella maggior parte dei casi, questo elemento è la password. Per un pacchetto di rete, questo elemento è costituito da indirizzi o flag nell'intestazione del pacchetto, oltre ad alcuni altri parametri.
Rete di comunicazione- un sistema di nodi e connessioni tra loro. I nodi svolgono le funzioni di creazione, trasformazione, archiviazione e consumo del prodotto di comunicazione. Le connessioni (canali di trasmissione, linee di comunicazione) vengono utilizzate per trasferire il prodotto tra i nodi. A seconda del tipo di prodotto, si distinguono le reti di materiale, energia e informazione. Esempi di reti reali: collegamenti stradali e ferroviari; fornitura di acqua e gas.
Rete informativa- una rete di comunicazione in cui il prodotto delle comunicazioni è l'informazione. Esempi: reti telefoniche, televisione, radiodiffusione.
Informatica, O rete di computer- una rete di informazioni, i cui nodi sono computer e altre apparecchiature informatiche. Oltre all'hardware di rete speciale, è richiesto anche il software di rete. Attraverso l'interazione dei computer su una rete, si rendono disponibili numerose nuove possibilità.
Primo - condivisione risorse hardware e software. Sì, a accesso pubblico ad una costosa periferica (stampante, plotter, scanner, fax, ecc.), si riducono i costi per singolo utente. Allo stesso modo usato versioni di rete software applicativo.
Il secondo è la condivisione delle risorse di dati. Con l'archiviazione centralizzata delle informazioni, i processi per garantirne l'integrità sono notevolmente semplificati, così come Prenota copia che garantisce un'elevata affidabilità. La presenza di copie alternative su due macchine contemporaneamente consente di continuare a lavorare quando una di esse non è disponibile.
Il terzo è accelerare il trasferimento dei dati e fornire nuove forme di interazione con l'utente in un team quando si lavora su un progetto comune.
In quarto luogo, l'uso di mezzi comuni di comunicazione tra diversi sistemi applicati(servizi di comunicazione, dati, video, voce, ecc.).
Una delle importanti caratteristiche di classificazione delle reti è la loro dimensione. La dimensione della rete influenza la scelta delle apparecchiature utilizzate e delle tecnologie di trasmissione utilizzate.
Rete informatica locale(LAN o LAN - Local Area Network) unisce i computer vicini all'interno di un'area, locali, edifici limitati. Le caratteristiche distintive della LAN sono il tempo di ritardo minimo e il basso tasso di errore. Le LAN possono essere elementi di formazioni su larga scala: un campus o una rete aziendale (CAN - Campus Area Network), che unisce reti locali di edifici ravvicinati; rete municipale, o rete a scala urbana (MAN - Metropolitan Area Network); rete regionale o geografica (WAN - Wide Area Network), che copre una vasta area; rete informatica globale(GWS, o GAN - Global Area Network), avente le dimensioni di un paese e di un continente.
Secondo il metodo di gestione della rete, sono divisi in peer to peer e con server dedicato(controllo centralizzato). Nelle reti peer-to-peer, tutti i nodi sono uguali: ogni nodo può fungere sia da client che da server. Sotto cliente si riferisce a un oggetto hardware-software che richiede alcuni servizi. E sotto server– una combinazione di hardware e software che fornisce questi servizi. Un computer connesso a una rete locale, a seconda delle attività eseguite su di esso, è chiamato workstation (workstation) o server (server).
Le LAN peer-to-peer sono abbastanza facili da mantenere, ma non possono fornire un'adeguata protezione delle informazioni con una rete di grandi dimensioni. I costi per l'organizzazione di reti informatiche peer-to-peer sono relativamente bassi. Tuttavia, con un aumento del numero di postazioni di lavoro, l'efficienza dell'utilizzo della rete diminuisce drasticamente. Pertanto, le LAN peer-to-peer vengono utilizzate solo per piccoli gruppi di lavoro, non più di 20 computer.
Un server dedicato implementa le funzioni di gestione della rete (amministrazione) in conformità con politiche specificate - set di regole per separare e limitare i diritti dei partecipanti alla rete. LAN con un server dedicato buoni mezzi i sistemi di sicurezza dei dati sono in grado di supportare migliaia di utenti, ma richiedono una costante e qualificata manutenzione da parte dell'amministratore di sistema.
A seconda della tecnologia di trasferimento dati utilizzata, ci sono trasmissione reti e reti con trasmissione da nodo a nodo. La trasmissione broadcast è utilizzata principalmente in piccole reti, e in quelli grandi - trasmissione da nodo a nodo.
Nelle reti broadcast, tutti i nodi di rete condividono un singolo canale di comunicazione. I messaggi inviati da un computer, chiamati pacchetti, vengono ricevuti da tutte le altre macchine. Ogni pacchetto contiene l'indirizzo del destinatario del messaggio. Se il pacchetto è indirizzato a un altro computer, viene ignorato. Pertanto, dopo aver verificato l'indirizzo, il destinatario elabora solo i pacchetti a lui destinati.
Le reti da nodo a nodo sono costituite da macchine connesse a coppie. In una tale rete, un pacchetto passa attraverso una serie di macchine intermedie per raggiungere la sua destinazione. In questo caso, ci sono spesso percorsi alternativi dalla fonte al destinatario.
Viene chiamato il modo in cui i computer sono collegati tra loro in una rete topologia. Esistono tre topologie più comuni utilizzate nelle LAN. Questi sono i cosiddetti pneumatico, squillo E a forma di stella strutture.
Nel caso di una struttura a bus (lineare), tutti i computer sono collegati in una catena utilizzando un cavo coassiale comune. Se almeno una delle sezioni della rete con una struttura a bus è interrotta, l'intera rete nel suo insieme diventa inutilizzabile. Il fatto è che poi c'è un'interruzione nell'unico canale fisico necessario per il movimento del segnale.
La struttura ad anello è utilizzata principalmente nelle reti Token Ring e differisce da quella a bus in quanto tutti i computer sono collegati tra loro a coppie, formando un circuito chiuso. Inoltre, in caso di guasto di uno dei segmenti di rete, l'intera rete fallisce.
In una rete a stella, il nodo centrale a cui si connettono tutti gli altri è concentratore(Hub - "hub"). La sua funzione principale è fornire la comunicazione tra i computer sulla rete. Questa struttura è preferibile, perché in caso di guasto di una delle postazioni o del cavo che la collega all'hub, tutte le altre rimangono operative.
Quando si costruiscono reti, cellulari ( completamente connesso) una topologia in cui ogni nodo è connesso a tutti gli altri collegamenti individuali. Il costo della creazione di canali ridondanti è compensato dall'elevata affidabilità: ci sono quasi sempre diversi modi in cui i segnali passano dal mittente al destinatario, quindi quando un canale è disabilitato, i segnali possono essere trasmessi attraverso altri.
Ci sono i seguenti metodi di commutazione dati in reti di informazione: commutazione di circuito, commutazione di pacchetto E cambio di messaggio.
Quando si cambia circuito, viene prima stabilito l'intero percorso di connessione, dal mittente al destinatario. Questo percorso è costituito da diverse sezioni collegate da interruttori e (o) multiplexer. Tutti i dati vengono trasmessi lungo il percorso stabilito. Al termine del trasferimento, la connessione viene interrotta. Un esempio è una conversazione telefonica: il canale è occupato per tutto il tempo della conversazione, anche se gli iscritti tacciono. La velocità di trasmissione su tale canale è limitata all'area con la larghezza di banda più bassa.
Nel secondo metodo, i messaggi vengono suddivisi in pacchetti di lunghezza fissa, che possono essere recapitati sulla rete per percorsi indipendenti, garantendo un carico uniforme sulla rete. In questo caso, i pacchetti di diversi messaggi possono essere trasmessi su un canale. Ad esempio, prendiamo un'analogia: nell'ora di punta, un gruppo di studenti arriva dal dormitorio all'università su veicoli diversi, ognuno a modo suo.
La commutazione dei messaggi assomiglia alla commutazione di pacchetto, ma a un livello superiore (in questo caso, i nodi di commutazione dei messaggi possono essere collegati sia da una rete a commutazione di circuito che da una rete a commutazione di pacchetto). La differenza principale è che la dimensione del blocco di dati non è determinata da limiti tecnologici, ma dal contenuto delle informazioni nel messaggio. Potrebbe essere Documento di testo, e-mail, file. Esempio: un gruppo di turisti segue il percorso, in ogni punto viene verificata la composizione del gruppo. Questo schema trasmette messaggi che non richiedono una risposta immediata, come i messaggi di posta elettronica.
15.3 Modello di rete OSI/ISO
Il funzionamento delle apparecchiature di rete è impossibile senza standard correlati. L'armonizzazione degli standard si ottiene sia attraverso soluzioni tecniche coerenti sia attraverso il raggruppamento di standard. Ogni rete specifica ha il proprio insieme di protocolli di base: il "linguaggio" della trasmissione dei dati. Protocollo- regole formalizzate per l'interazione di più computer, che possono essere descritte come un insieme di procedure che determinano la sequenza e il formato dei messaggi scambiati tra componenti di rete che si trovano allo stesso livello, ma in nodi diversi.
È stata proposta l'Organizzazione internazionale per la standardizzazione ISO (International Standards Organization). modello architettura della rete informatica OSI(Open System Interconnection - comunicazione di reti aperte). Questo modello, a cui la maggior parte degli utenti cerca di aderire, suddivide le funzioni di comunicazione nella rete in sette livelli. I dati vengono scambiati spostandoli sul computer del mittente dal livello superiore a quello inferiore, quindi trasportandoli su un canale di comunicazione e riconvertendoli sul computer del destinatario dal livello inferiore a quello superiore.
Il livello più alto - strato di applicazione(Application Layer - applicato) è l'interfaccia tra programmi applicativi e processi del modello OSI.
Il livello di presentazione (Presentation Layer) definisce il formato per lo scambio di dati, serve per crittografare, comprimere e codificare i dati.
Il livello di sessione (Session Layer) svolge le funzioni di coordinamento della comunicazione tra le postazioni di lavoro. Il livello fornisce la creazione di una sessione di comunicazione, il controllo sulla trasmissione e la ricezione dei pacchetti di messaggi e la terminazione della sessione.
Il Transport Layer divide o assembla i messaggi in pacchetti quando più di un pacchetto è in fase di trasmissione o ricezione, oltre a controllare l'ordine in cui passano i componenti del messaggio. Inoltre, a questo livello, i livelli di rete di varie reti incompatibili vengono negoziati tramite gateway. Garantisce la consegna di pacchetti senza errori, nella stessa sequenza, senza perdita e duplicazione con riscontro.
Il livello di rete fornisce la traduzione dei nomi degli indirizzi logici in quelli fisici. In base a condizioni di rete specifiche, viene eseguita la priorità del servizio, il routing, ovvero la scelta di un percorso di trasmissione del pacchetto di dati nella rete e il controllo del flusso di dati nella rete (bufferizzazione dei dati, controllo degli errori durante la creazione di una connessione).
Il livello di collegamento dati (Data Link) definisce le regole per l'utilizzo del livello fisico da parte dei nodi di rete. Questo livello è suddiviso in due sottolivelli: Media Access Control, associato all'accesso e alla gestione della rete, e Logical Link Control, associato alla trasmissione e ricezione dei messaggi utente. È a livello di collegamento dati che i dati vengono trasmessi in frame, che sono blocchi di dati contenenti informazioni di controllo aggiuntive. La correzione degli errori viene eseguita automaticamente inviando nuovamente il frame. Inoltre, anche a questo livello viene garantita la corretta sequenza dei telegrammi trasmessi e ricevuti.
Il più basso- strato fisico(Physical Layer) definisce le caratteristiche fisiche, meccaniche ed elettriche delle linee di comunicazione. A questo livello, i dati provenienti dal livello di collegamento vengono convertiti in segnali, che vengono poi trasmessi sulle linee di comunicazione. Nelle reti locali, questa trasformazione viene eseguita utilizzando adattatori di rete, nelle reti globali i modem vengono utilizzati per questo scopo.
Ogni livello in realtà interagisce solo con i livelli vicini (superiore e inferiore), virtualmente solo con un livello simile alla fine della linea. La vera interazione è il trasferimento diretto di informazioni, in cui i dati rimangono invariati. Interazione virtuale: interazione mediata e trasferimento di dati e i dati possono cambiare durante il trasferimento.
La comunicazione fisica avviene davvero solo al livello più basso. Le connessioni orizzontali tra tutti gli altri livelli sono virtuali, sono effettivamente effettuate dal trasferimento e dalla trasformazione delle informazioni prima verso il basso, in sequenza fino al livello più basso, dove avviene il vero trasferimento, e poi dall'altra parte - trasferimento inverso verso l'alto in sequenza verso il livello corrispondente.
La base Classificazione TVS vengono stabilite le caratteristiche funzionali, informative e strutturali più caratteristiche.
Secondo il grado di dispersione territoriale gli elementi di rete (sistemi di utenti, nodi di comunicazione) distinguono tra reti informatiche globali (statali), regionali e locali (WAN, RCS e LAN).
Dalla natura delle funzioni implementate le reti sono suddivise in informatiche (le funzioni principali di tali reti sono l'elaborazione delle informazioni), informative (per ottenere dati di riferimento su richiesta degli utenti), informative e informatiche, o miste, in cui le funzioni informatiche e informatiche vengono eseguite in un certo modo, non -rapporto costante.
A titolo di gestione I televisori sono divisi in reti con centralizzato(la rete ha uno o più organi di governo), decentralizzato(ogni AS ha i mezzi per gestire la rete) e gestione mista, in cui, in una certa combinazione, vengono implementati i principi del controllo centralizzato e decentralizzato (ad esempio, sotto controllo centralizzato, vengono risolti solo i compiti con la massima priorità associati all'elaborazione di grandi quantità di informazioni).
Sull'organizzazione del trasferimento delle informazioni le reti sono divise in reti con selezione delle informazioni e instradamento delle informazioni. Nelle reti con una selezione di informazioni, costruito sulla base di un monocanale, l'interazione delle AU avviene selezionando (selezione) i blocchi di dati (frame) ad esse indirizzati: tutte le AU della rete hanno accesso a tutte le frame trasmesse in rete, ma solo le AU a cui sono destinate prendono copia del frame. Nelle reti con instradamento delle informazioniÈ possibile utilizzare percorsi multipli per trasferire i frame da un mittente a un destinatario. Pertanto, con l'ausilio dei sistemi di comunicazione della rete, viene risolto il problema di scegliere il percorso ottimale (ad esempio, il tempo più breve per consegnare un frame al destinatario).
Per tipo di organizzazione per il trasferimento dei dati le reti con instradamento delle informazioni sono suddivise in reti con commutazione di circuito (canale), commutazione di messaggio e commutazione di pacchetto. Ci sono reti in funzione che utilizzano sistemi misti trasmissione dati.
Secondo la topologia quelli. configurazioni di elementi in TVS, le reti sono divise in due classi: broadcast (Fig. 11.1) e seriali (Fig. 11.2). Le configurazioni broadcast e una parte significativa delle configurazioni seriali (ad anello, a stella con centro intelligente, gerarchiche) sono caratteristiche della LAN. Per le reti globali e regionali, la più comune è arbitraria (topologia mesh). Anche la configurazione gerarchica e la “stella” hanno trovato applicazione.
IN configurazioni di trasmissione in qualsiasi momento, solo una postazione di lavoro (sistema abbonato) può lavorare per trasmettere un frame. Altri PC nella rete possono ricevere questo frame, ad es. tali configurazioni sono tipiche per una LAN con selezione delle informazioni. I principali tipi di configurazione broadcast sono bus comune, albero, stella con centro passivo. I principali vantaggi di una LAN con bus comune sono la facilità di espansione della rete, la semplicità dei metodi di gestione utilizzati, l'assenza della necessità di una gestione centralizzata e il minimo consumo di cavi. Una LAN con topologia ad albero è una versione più avanzata di una rete con topologia a bus. Un albero si forma collegando diversi bus con ripetitori attivi o moltiplicatori passivi ("hub"), ogni ramo dell'albero è un segmento. Il fallimento di un segmento non porta al fallimento degli altri. In una LAN con topologia a stella, al centro è presente un connettore passivo o un ripetitore attivo: dispositivi abbastanza semplici e affidabili. Per proteggere da violazioni nel cavo, viene utilizzato un relè centrale che spegne i raggi del cavo guasti.
Riso. 11.1. Configurazioni della rete di trasmissione: UN - autobus comune; b- albero; V- stella con centro passivo
Riso. 11.2. Configurazioni di rete sequenziali: a - arbitrarie (mesh); B- gerarchico; V- squillo; G - catena; e - una stella con un centro intellettuale; e - fiocco di neve
Nelle configurazioni sequenziali, tipiche delle reti con instradamento delle informazioni, la trasmissione dei dati avviene in modo sequenziale da un PC a quello vicino e possono essere utilizzati diversi tipi di mezzi fisici di trasmissione in diverse parti della rete.
I requisiti per trasmettitori e ricevitori sono inferiori rispetto alle configurazioni broadcast. Le configurazioni sequenziali includono: arbitraria (cellulare), gerarchica, anello, catena, stella con un centro intelligente, fiocco di neve. Nella LAN le più utilizzate sono l'anello e la stella, così come le configurazioni miste: stella-anello, stella-bus.
Su una LAN con topologia ad anello, i segnali viaggiano in una sola direzione, generalmente in senso antiorario. Ogni PC ha una memoria fino a un intero fotogramma. Quando un frame si sposta nell'anello, ogni PC riceve il frame, analizza il suo campo indirizzo, fa una copia del frame se è indirizzato a questo PC e ritrasmette il frame. Naturalmente tutto ciò rallenta il trasferimento dei dati nell'anello e la durata del ritardo è determinata dal numero di PC. La rimozione di un frame dall'anello viene solitamente eseguita dalla stazione di invio. In questo caso il frame compie un giro completo attorno all'anello e ritorna alla stazione di invio, che lo percepisce come una ricevuta - conferma della ricezione del frame da parte del destinatario. La rimozione di un frame dall'anello può essere effettuata anche dalla stazione ricevente, quindi il frame non compie un giro completo e la stazione mittente non riceve conferme di conferma.
Ring.structure fornisce abbastanza ampio funzionalità LAN con elevata efficienza di utilizzo di un monocanale, basso costo, semplicità dei metodi di gestione, possibilità di monitorare le prestazioni di un monocanale.
Nella trasmissione e nella maggior parte delle configurazioni seriali (ad eccezione dell'anello), ogni segmento di cavo deve fornire la trasmissione del segnale in entrambe le direzioni, che si ottiene: nelle reti di comunicazione half-duplex - utilizzando un cavo per la trasmissione alternata in due direzioni; in reti duplex - utilizzando due cavi unidirezionali; nei sistemi a banda larga - l'uso di diverse frequenze portanti per la trasmissione simultanea di segnali in due direzioni.
Le reti globali e regionali, come quelle locali, in linea di principio possono essere omogenee (omogenee), in cui vengono utilizzati computer compatibili con il software, ed eterogenee (eterogenee), compresi i computer incompatibili con il software. Tuttavia, data la lunghezza dell'ACS e RVS e un gran numero di computer utilizzati in esse, tali reti sono più spesso eterogenee.
