Телекомуникации и компютърни мрежи


Категория на документа: Информатика


* Мрежовите програми от приложения слой включват софтуер за електронна поща, за управление на бази от данни, за сървър за принтер. Приложният слой специфицира функции, свързани с обработката на съобщенията, с отдалеченото включване в мрежата и с осигуряването на статистическа информация, необходима за управлението на мрежата. На това ниво от модела на мрежата се намират програмите за управление на бази от данни, програмите за електронната поща, софтуера за файловите сървъри и сървърите за принтер, както и програмите на операционната система.
1.5 Протоколи за компютърни мрежи
Протоколът е набор от правила за комуникации между компютрите в една мрежа.
Мрежовите услуги имат за задача изпълнението на специфични функции и управлението на конкретни задачи и използват конкретни протоколи. Мрежова услуга е преобразуването на имена в мрежата.
Съществуват много видове компютърни протоколи. Всеки работи в различен слой на OSI модела. Комуникацията между два компютъра в мрежата е възможна само при използването на едни и същи протоколи (Най-малко един общ за двата компютъра).
Протоколен стек е съвкупност от протоколи, които работят заедно, като всеки от тях изпълнява задачи на различни слоеве от седемслойния модел. Пример за това е TCP/IP.
Едни от най-широко използваните протоколни стека са:
* NetBEUI. При компютърните мрежи може да се открие използването на NetBIOS и NetBEUI. NetBIOS (Network Basic Input/Output System - мрежова базова система за вход/изход) е разработена от IBM и е била приета от Microsoft за ранните LAN комуникации. По това време терминът се е отнасял както за приложния програмен интерфейс (application programming interface - API) така и за стека от мрежови/ транспортни протоколи. В последствие тези компоненти са разделени на NetBIOS (отнася се за АPI интерфейса) и NetBEUI (което се отнася за протоколите от мрежовия/транспортния слой). Простота на NetBEUI го прави най-високопроизводителният по отношение на същинската скорост, но също така ограничава неговата функционалност. Тъй като NetBEUI не включва средства за логическо адресиране на адреси в мрежовия слой, той не може да се маршрутизира от една мрежа или подмрежа към друга. Въпреки това той работи много добре за комуникации в единична LAN мрежа и е лесен за установяване. Може да се използва съвместно с друг маршрутизируем протокол като TCP/IP. Това комбинира предимствата на високата производителност на NetBEUI в локалната мрежа и способността за комуникация извън тази мрежа с помощта на TCP/IP.
* IPX/SPX. IPX работи заедно със SPX, за да осигури маршрутизируеми мрежови комуникации. IPX/SPX е разработен от Novell за техните NetWare сървъри и клиенти, но тези протоколи могат да се използват и с други операционни системи. При IPX/SPX конфигурирането е по-лесно и производителността е по-висока в сравнение с TCP/IP. IPX/ SPX понякога се използва за вътрешни LAN комуникации като част от план за сигурност. "Външните" компютри, осъществяващи достъп до LAN мрежата от Интернет, които работят само с TCP/IP, не могат да достигнат LAN системите, работещи само с IPX/SPX. Microsoft осигурява IPX/SPX - съвместим протоколен стек, наречен NWLink, който е включен във всички съвременни Windows операционни системи, въпреки че по подразбиране не се инсталира.
* TCP/IP. TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) е протоколен стек, който е специално разработен за големи мрежи, състоящи се от много мрежови сегменти, свързани чрез рутери. TCP/IP е основата на Интернет комуникациите. TCP/IP е не само протоколен стек, състоящ се от протокол от мрежовия слой и протокол от транспортния слой, но и пълен комплект от протоколи, работещи в много слоеве на мрежовия модел. Понятието комплект от протоколи е по-широко от понятието протоколен стек и включва и елементи, които не се изискват за мрежовата комуникация (например, помощни програми от приложния слой, които са част от комплекта TCP/IP). Много от протоколите, включени в комплекта, функционират като инструменти за събиране на информация и отстраняване на проблеми.
1.6 Архитектури на компютърни мрежи
Архитектурите на компютърните мрежи могат да се разделят на две групи (фиг.3.7):

Фиг. 3.7 Архитектури на компютърни мрежи
* Мрежи от тип "сървър - работна станция". В случаи на мрежи от типа сървър - работна станция един от компютрите се използва за сървър, а останалите включени в локалната мрежа компютри работят като работни станции. Типичен представител на този тип мрежи е мрежовата система NetWare на фирмата Novell. Предимството на този вид мрежи е опростеното управление на мрежовите данни. В този случай по-голямата част от тях са съсредоточени на едно място - в компютъра, който служи за сървър. Системата на защита на данните и на цялата мрежа като такава е също опростена. Недостатък е това, че каквато и повреда да се случи в сървъра, моментално е застрашена дейността на цялата мрежа. Архитектура "клиент - сървър" е показана на фиг. 3.8.

Фиг. 3.8 Архитектура "сървър - работни станции (клиенти)"
* Мрежи от тип "равен с равен" са характерни с това, че всички свързани в мрежата компютри са "равнопоставени" или казано по друг начин могат да работят едновременно и като работни станции и като сървъри. Основното предимство при изграждане на мрежите от типа равен с равен е, че при тях практически може да се използват всички компютри, които досега са работили самостоятелно. Първоначалната инвестиция в такъв тип мрежа обикновено е по-ниска, отколкото в мрежа клиент - сървър, където възможностите на закупените по-рано компютри се използуват много ограничено. Допълнителна изгода са и по-ниските изисквания към техническото осигуряване на сървъра що се отнася до паметта, големината и скоростта на твърдите дискове. Схема на архитектурата "равен с равен" е представена на фиг. 3.9.

Фиг. 3.9 Архитектура "равен с равен"

Локални мрежи
1 Локални мрежи
1.1 Понятие за локална мрежа
Локалните мрежи (LAN - LOCAL AREA NETWORK), както по-големите, създадени на базата на работните станции SUN и работещи в операционна система UNIX, така и по-малките, при които като работни станции се използват обикновени компютри от типа IBM PC, са много широко използвани през последните години. Броят на инсталираните локални компютърни мрежи през последните години достигна астрономически цифри и днес те се срещат практически навсякъде.
Локалната мрежа представлява система от свързани в рамките на една организация персонални компютри, работни станции, големи изчислителни машини, принтери, скенери, плотери и други устройства, с което се позволява обмен на данни и използване на някои от ресурсите от множество работни места.
Характерно е, че локалните мрежи типично принадлежат на организациите и предприятията, където са изградени и които ги ползват, докато глобалните мрежи използват връзки и оборудване на различни организации и телекомуникационни компании (включително от различни държави). Типичните разстояния, покривани от една локална мрежа са от 50 - 100 метра до няколко десетки километра, докато глобалните мрежи се разпростират на хиляди километри.
Локална компютърна мрежа образуват два или повече компютъра, които са свързани помежду си с помощта на някакво физическо средство (коаксиален кабел, кабел с усукани двойки проводници и др.). Свързаните по този начин компютри могат да обменят своите данни и да използват общи периферни устройства, като скоростта при на преноса на данни е обикновено висока, поне 10 Mb/сек. Свързаните компютри са разположени върху ограничена площ, например в рамките на един етаж.
За локална компютърна мрежа се смята такова свързване на компютри, което им позволява да комуникират помежду си. Това е един специфичен вид комуникация, която има за цел да осигури такъв достъп до отдалечени устройства, физически свързани към други включени в мрежата компютри, така че да се използуват по същият начин, както ако те са част от локалния компютър. Тук не става въпрос за обикновено пренасяне на данни от един твърд диск на друг, а за възможността в случай на нужда да се използват външни за компютъра устройства. При това става свързване на компютри, физически отдалечени до няколко стотици метра, в изключителни случаи до няколко километра. Високата скорост на пренасяне на данни е необходимо условие, за да могат физически отдалечените устройства да бъдат "локални".
1.2 Видове свързани компютри при локалните мрежи
Свързаните в локална мрежа компютри може да се разделят на две групи според тяхното значение за мрежата:
* Работните станции са свързаните в мрежата компютри, на които работи обикновеният потребител, т.е. компютрите на които се извършва обработка на данните по начин, който на пръв поглед не се различава от начина, по който се работи с персонален компютър. Разликата между работната станция и несвързания в мрежата персонален компютър е в това, че работната станция използува различни услуги, предлагани и от локалната мрежа, в които е включена. От казаното дотук се разбира, че ще се използуват други услуги, т.е. услуги предлагани от друг вид станции в мрежата - сървърите.
* Сървърът е компютър, който предлага на другите включени в мрежата компютри някои свои услуги и периферни устройства, като по този начин се осигурява функционирането на мрежата като такава. Наличието и дейността на сървърите е абсолютно необходимо условие за работата на мрежата. Сървърите могат да бъдат специализирани в извършването на отделни дейности и услуги.
Най-често използваните сървърите в съвременните компютърни мрежи могат да бъдат (фиг.3.10):

Фиг. 3.10. Видове сървъри
* Файлови сървъри, които предлагат на останалите станции от мрежата свои твърди дискове (бързи и с голям капацитет).
* Печатни сървъри, които предлагат свързаните към тях принтери - обикновено висококачествени и с голямо бързодействие.
* Пощенски сървъри, служещи за посредници на електронната поща.
* Сървъри за бази данни, които позволяват на потребителите достъп до общи бази данни.
* Сървъри за оторизация на потребителите в мрежата.
* Сървъри на приложения, които позволяват използване на инсталиран на тях софтуер от останалите компютри в мрежата и др.
1.3 Физически среди за предаване на данни
Основните видове физически среди за предаване на данни са:
* Кабелите с усукани двойки проводници са най-евтината съобщителна среда за локални мрежи. Те се състоят от двойки изолирани и взаимно усукани проводници, така че във всеки проводник попадат еднакви по интензивност външни смущения. Този внесен шум става част от предавания сигнал. Съществуват кабели с различен брой двойки проводници и с различни дебелини. Те се означават с номер, свързан с диаметъра им съгласно Американския стандарт за проводници (AWG); например кабелът AWG - 26 е с диаметър 0.01594 инча. В локалните мрежи най-често използваните кабели с усукани двойки проводници са AWG - 22 и AWG - 24. Кабелът с усукани двойки проводници е оформен като сноп. Броят на двойките в снопа може да бъде от 2 до 3000; в много локални мрежи се използва кабел с 25 двойки. Някои локални мрежи са изградени с евтините неекранирани кабели с усукани двойки проводници, използвани за телефонните линии; други мрежи изискват кабели с по-високи показатели. Например за мрежата си Token Ring Network корпорацията IBM предлага като опция кабел IBM тип 3 - AWG - 22 или AWG - 24 с неекранирани усукани двойки проводници и с минимум две усуквания на 0,305 m. Основното ограничение за използването на усуканите двойки проводници са малки покривани разстояния и чувствителността им към електрически смущения. Когато са предложени първите стандарти за мрежи с усукани двойки проводници, съобщителната среда осигуряваше скорост на предаване приблизително един милион бита за секунда (Mbs) на разстояние 100-200 m. На фиг.3.11 е показан кабел с усукана двойка проводници (UTP кабел), както и RJ конектор за връзка с мрежова карта.

Фиг. 3.11 UTP кабел и съответстващ RJ конектор
* Коаксиалните кабели се използват в мрежи с директно и в мрежи с радиочестотно предаване. Те са по-скъпи от кабелите с усукани двойки проводници, но по тях информацията може да се предава значително по-бързо и на много по-големи разстояния. Коаксиалните кабели се инсталират почти толкова лесно, колкото кабелите с усукани двойки проводници. Коаксиалният кабел се състои от меден проводник, обвит с изолационен материал. Външна оплетка от мед или алуминий служи като втори проводник и осигурява защита от смущения. Освен в локалните мрежи кабелите от този вид се използват и в кабелната телевизия.


Фиг. 3.12. Коаксиален кабел



Сподели линка с приятел:





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