Телекомуникации и компютърни мрежи


Категория на документа: Информатика


Тема 3. Телекомуникации и компютърни мрежи
Телекомуникации и компютърни мрежи
Същност на компютърните мрежи
1 Същност на компютърните мрежи
1.1 Понятие за компютърна мрежа
Работата в компютърна мрежа е ежедневие за потребителите. В съвременния динамичен свят е много трудно да се говори за компютри без да се спомене тяхната свързаност в мрежа.
Компютърната мрежа представлява група от две или повече компютърни системи, които са свързани помежду си.
Съществуват много видове компютърни мрежи, според териториалния обхват те биват (фиг.3.1):

Фиг. 3.1. Компютърни мрежи, според териториалния обхват
* Локални мрежи - обикновено това са компютри, които са в рамките на една организация;
* Глобални мрежи, при които компютрите са далеч един от друг и са свързани с телефонни линии, радио вълни или друга съобщителна среда;
* Мрежи от ограничен географски район (регионални), компютрите са в ограничен географски район;
* Метрополитен мрежи, системата за информация е предназначена за отделен град;
* Домашни мрежи.
1.2 Основни характеристики
Могат да се посочат три важни характеристика на всяка компютърна мрежа (фиг.3.2):
* Топология;
* Протокол;
* Архитектура.

Фиг. 3.2 Характеристики на компютърните мрежи
1.3 Топологии
Топологията представлява схемата на свързване на компютрите в локалната мрежа.
Локалните мрежи се конфигурират с различна топология, като например звезда, шина, кръг и др.
* Топология звезда, при която подходът за изпращане и получаване на съобщения е аналогичен на този при телефонните системи.
Точно както телефонните повиквания от един абонат (работна станция) до друг се извършват чрез централна превключваща станция, така всички съобщения в локалната мрежа с топология звезда трябва да минават през централен компютър, управляващ потока на информацията. При топология звезда всяка станция е съединена за централния комуникационен възел чрез две еднопосочни линии - една за предаване и една за приемане. Комуникационният възел може да бъде:
o пасивен (да разпределя влизащите в комуникационния възел сигнали към излизащите от него линии);
o активен (цифрова логика приема входните сигнали и след това ги препредава към изходните линии).
Друго предимство на топологията звезда е, че администраторът на мрежата може да даде по-висок приоритет на някои възли в сравнение с останалите. В този случай централният компютър ще проверява предварително дали има сигнали от станциите с по-висок приоритет преди да приеме заявките от останалите възли. Тази възможност може да бъде особено полезна в мрежи, в които някои потребители трябва да получават незабавен отговор на запитванията си. И накрая, топологията тип звезда улеснява централизираната диагностика на всички мрежови функции. Тъй като всички съобщения минават през централния компютър, не е трудно да се анализират съобщенията от отделните станции и да се изготви справка за файловете, използвани от всеки възел. Тази справка може да се окаже ценна за гарантиране на защитата на информацията в мрежата. Топологията от тип звезда позволява да се добавят лесно нови работни станции и осигурява възможност за подробен анализ на действието на мрежата. Повреда в централния компютър води до неизправност на цялата мрежа. Основният недостатък на топологията тип звезда е, че при повреда на централния компютър цялата мрежа се разпада. Пример за топология тип "звезда" е показана на фиг.3.3.

Фиг. 3.3. Топология тип "звезда"
* Шинната топология представлява магистрала за данни. Тя улеснява включването на нови работни станции в мрежата, но защитата на информацията в нея се осигурява трудно.
В сравнение с другите топологии при тази конфигурация общата дължина на кабелите е най-малка. За разлика от конфигурацията звезда, при която десетките кабели създават известни затруднения при свързването им към централния компютър, инсталирането на кабелната система при шинната топология е просто. При тази конфигурация общата дължина на кабелите е най-малка в сравнение с другите топологии на локалните мрежи. Шинната типология е най-простата. При нея всички станции са свързани чрез мрежови адаптери към общата комуникационна среда. Само една станция може да предава пакети в даден момент от време. Поради това трябва да има управление и контрол на начина на достъп до средата. Предаването на всяка станция се разпространява по цялата шина в двете посоки и може да се приеме от всички станции. Недостатък на шинната топология е, че между отклоненията за работните станции трябва да се спазва определено минимално разстояние с цел да се предотвратят евентуални взаимни смущения между сигналите. Освен това администраторът на мрежата не може лесно да диагностицира цялата система. И накрая, шинната топология не осигурява възможностите за защита информацията в мрежата, присъщи на конфигурацията тип звезда; тъй като всички съобщения се предават по обща магистрала за данни, защитата на информацията може да бъде нарушена от потребител на мрежата, който не притежава необходимите права за достъп. Шинна топология е показана на фиг.3.4.

Фиг. 3.4. Шинна топология
* Кръговата топология обединява предимствата на конфигурациите звезда и шина. Една работна станция се определя като контролен възел за всички мрежови функции. Неизправността на дадена станция не води до разпадане на цялата мрежа. Съобщенията се предават от една станция към друга само в едната посока. В локалната мрежа с кръгова топология се проверява дали изпратените съобщения са получени. Когато даден възел приеме адресирано до него съобщение, той го записва и го изпраща обратно към подателя с флаг, потвърждаващ получаването.
При локалните мрежи с кръгова топология станциите са свързани чрез повторители в кръг. Връзките между повторителите са еднопосочни. Всеки пакет, предаден от дадена станция се изпраща към следващата в кръга. Когато пакетът достигне станцията, за която е предназначен, той се копира в локалния буфер и продължава по кръга. Към първоначално създадената локална мрежа с кръгова топология е изключително трудно да се включват нови работни станции. За да се добави нов възел и се свържат необходимите кабели, работата в мрежа трябва да се прекрати. Пример за кръгова топология е представен на фиг.3.5.

Фиг. 3.5 Кръгова топология
1.4 Седемслоен модел
Стандартите за взаимна връзка между отворени системи (OSI) предлагат седемслоен модел, който гарантира ефективна комуникация както в дадена локална мрежа, така и между различни мрежи. Моделът OSI представлява седемслойна архитектура, чийто спецификации определят как се обработва информацията в различните етапи на предаването й. Всеки слой осигурява услуги за по-горния слой. Стандартите за слоевете на модела OSI гарантират ефективна комуникация, само когато всички производители ги спазват и не заобикалят някои от тях чрез съкращаване на процедурите. Моделът OSI определя седем различни слоя на комплексната процедура за обмен на данни по дадена мрежа. Неговото предназначение е да улесни реализирането на споразуменията, засягащи първоначално нисшите слоеве на модела, а в последно време - и цялата мрежа.
Графично седемслойния модел е представен на фиг.3.6. Накратко характеристиките на седемте слоя са:
* Спецификациите за физическия слой обхващат техническите стандарти, необходими за постигането на съвместимост на мрежите. Те засягат нивата на сигналите, синхронизацията на предаването на данните и правилата за установяване на връзката. Първият слой на модела - физическият слой - представлява набор от правила, свързани с хардуера за предаване на информацията.
* Каналният слой определя как данните се пакетират в кадри за предаване. OSI е разработен така, че всеки слой осигурява за по-горния определен ключов елемент. Физическият слой предоставя на каналния слой битове. На каналното ниво необработените до тук битове, а с кадри от данни - пакети, които съдържат, както данни, така и управляваща информация.

Фиг.3.6. Седемслоен модел
* Мрежовият слой специфицира механизъм за превключване на пакетите. В него е описано как се изграждат виртуални канали за обмен на данни между компютрите или терминалите. Третият слой от модела OSI - мрежовият слой - специфицира механизъм за превключване на пакетите. В него е описано как се изграждат виртуални канали за обмен на данни (съобщителни линии между два компютъра или терминала).
* Спецификациите на транспортния слой описват преди всичко процедурите за откриване, коригиране на грешки (например загубени пакети) и повторното предаване на данни, но засягат също мултиплексирането на съобщенията и регулирането на информационния поток. Транспортният слой регулира информационния поток чрез управление на движението на съобщенията.
* Сесийният слой дефинира функциите, свързани с управлението на мрежата. Той определя механизма за работа с пароли, процедурите за включване в мрежата, както и методите за контрол и осигуряване на статистическа информация за мрежата.
* Защитата на информацията в мрежата, обмена на файлове и форматирането на данните са функции на представителния слой. Представителният слой на модела OSI специфицира функции, осигуряващи защита на информацията в мрежата от неправомерен достъп, обмен на файлове и форматиране на данните. На това ниво данните могат да се форматират по различни начини. В американския стандартен код за обмен на информация (ASCII) всеки символ се представя чрез седем информационни и един бит за контрол.



Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Телекомуникации и компютърни мрежи 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.