СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ.. 3
ВВЕДЕНИЕ.. 5
1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫПОСТРОЕНИЯ СЕТЕЙ.. 7
1.1. Функциональные возможности сетей. 7
1.2. Структурная организация компьютерной сети. 10
1.2.1. Сети разного масштаба. 10
1.2.2. Среды передачи данных. 10
1.2.3. Режимы передачи данных. 11
1.2.4. Способы коммутации. 12
1.2.5. Виртуальные каналы.. 13
2. АНАЛОГОВЫЕ КАНАЛЫПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ.. 14
2.1. Аналоговая модуляция. 14
2.2. Модемы.. 15
2.3. Протоколы, поддерживаемые модемами. 16
2.4. Режимы передачи. 17
2.5. Асинхронная, синхронная, изохронная и плезиохронная передача. 17
3. ЦИФРОВЫЕ КАНАЛЫПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ.. 19
3.1. Частотное и временное разделение каналов. 19
3.2. Проводные линии связи и их характеристики. 20
3.2.1. Витая пара. 20
3.2.2. Коаксиальный кабель. 22
3.2.3. Волоконно-оптический кабель. 24
3.3. Беспроводные среды передачи данных. 25
3.3.1. Инфракрасные волны.. 25
3.3.2. Радиоволны, сигналы с узкополосным спектром.. 25
3.3.3. Радиоволны, широкополосные сигналы.. 26
3.3.4. Спутниковая связь. 27
3.3.5. Сотовая связь. 28
4. ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ И КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ.. 30
4.1. Количество информация и энтропия. 30
4.2. Свойства энтропии. 31
4.3. Единицы количества информации. 32
4.4. Кодирование информации. 32
4.5. Логическое кодирование. 35
4.6. Самосинхронизирующиеся коды.. 37
5. КОНТРОЛЬ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ И СЖАТИЕ ДАННЫХ.. 38
5.1. Самовосстанавливающиеся коды.. 38
5.2. Систематические коды.. 39
5.3. Алгоритмы сжатия данных. 39
5.3.1. Алгоритм RLE. 40
5.3.2. Алгоритм Лемпела-Зива. 40
5.3.3. Кодирование Шеннона-Фано. 41
5.3.4. Алгоритм Хаффмана. 41
6. СЕТЕВОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ.. 43
6.1. Архитектура СПО.. 43
6.2. Основные принципы взаимосвязи открытых систем.. 44
7. МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ... 45
7.1. Структура модели OSI. 45
7.2. Протоколы и интерфейсы.. 47
7.3. Уровни модели OSI. 48
7.3.1. Физический уровень. 48
7.3.2. Канальный уровень. 50
7.3.3. Сетевой уровень. 52
7.3.4. Транспортный уровень. 54
7.3.5. Сеансовый уровень. 54
7.3.6. Уровень представления. 55
7.3.7. Прикладной уровень. 55
7.4. Назначение уровней модели OSI. 55
8. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ.. 58
8.1. Сетевые топологии. 58
8.1.1. Шина. 58
8.1.2. Дерево. 59
8.1.3. Звезда с пассивным центром.. 59
8.1.4. Звезда с интеллектуальным центром.. 60
8.1.5. Кольцо. 60
8.1.6. Цепочка. 60
8.1.7. Полносвязная топология. 61
8.1.8. Произвольная (ячеистая) топология. 61
8.2. Методы доступа и их классификация. 62
8.2.1. Метод доступа с контролем несущей и определением коллизий. 63
8.2.2. Маркерные методы доступа. 63
9. ОСНОВНЫЕ ТИПЫСЕТЕВЫХ УСТРОЙСТВ.. 65
9.1. Сетевые адаптеры.. 65
9.2. Концентраторы.. 66
9.3. Мосты.. 68
9.4. Коммутаторы.. 71
9.5. Брандмауэры.. 73
10. СЕТИ TOKEN RING И FDDI. 76
10.1. Технология Token Ring.. 76
10.1.1. Маркерный метод доступа. 76
10.1.2. Система приоритетного доступа. 80
10.1.3. Оборудование Token Ring. 81
10.2. Технология FDDI. 82
11. ТЕХНОЛОГИЯ ETHERNET.. 84
11.1. Появление и сущность технологии Ethernet. 84
11.2. Форматы кадров Ethernet. 87
11.3. Высокоскоростные технологии локальных сетей. 91
11.3.1. Технология Fast Ethernet 100Мбит/с. 91
11.3.2. Технология Gigabit Ethernet 1000 Мбит/с. 93
11.3.3. Технология 100VG-AnyLAN.. 94
12. ТРЕБОВАНИЯ К СЕТЯМ... 96
12.1. Производительность. 96
12.2. Надежность и безопасность. 99
12.3. Расширяемость и масштабируемость. 100
12.4. Прозрачность. 101
12.5. Поддержка разных видов трафика. 102
12.6. Управляемость. 103
12.7. Совместимость. 104
12.8. Качество обслуживания. 104
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ... 108
ВВЕДЕНИЕ
Последнее десятилетие XX века можно с большим основанием назвать десятилетием компьютерных сетей. В коммерческих фирмах и государственных учреждениях, учебных заведениях и даже дома все реже можно встретить компьютеры, никаким образом не связанные с другими. Если для предприятий и организаций наиболее важным оказалось развертывание локальных сетей, то домашних пользователей все больше привлекают глобальные сети - Интернет, иногда FIDO.
Два-три десятилетия назад только крупная организация могла позволить себе приобрести хотя бы один компьютер, потому что он стоил сотни тысяч долларов, требовал много места для размещения, и необходим был квалифицированный, а значит, высокооплачиваемый, обслуживающий персонал. Как правило, компьютеры тогда работали в пакетном режиме, пользователь (обычно программист) мог вообще никогда и не увидеть ЭВМ, выполняющую его задачи. Программы записывались на специальных бланках, по которым операторы готовили перфокарты, наконец, программу в виде колоды перфокарт нужно было отдать системному администратору, который ставил задание в очередь и, после его выполнения, отдавал распечатку с результатами.
Такой режим нельзя назвать удобным (хотя именно в таком режиме эффективность работы компьютера максимальна), и лет через десять появились терминалы – устройства, включавшие в себя дисплей и клавиатуру. Терминал подключался к центральному компьютеру кабелем. Первые терминалы были малоинтеллектуальными, их даже называли 'тупыми' (dumb): все, что они умели делать – это сообщить центральному компьютеру, какая клавиша нажата и, приняв от него управляющую команду, отобразить символ на дисплее. (В качестве терминалов поначалу использовали устройства телексной связи – телетайпы, отсюда и небогатый набор их возможностей.) Чуть позже поняли, что если терминал снабдить своим простеньким процессором и оперативной памятью, то самому центральному компьютеру придется меньше заниматься непродуктивной работой.
Также оказалось удобно, если терминал стоит на столе у человека, который им пользуется, даже если этот стол находится не в том же здании, что и центральный компьютер. Так появились модемы, предоставившие терминалам возможность связываться со своими центральными компьютерами по телефонным сетям.
До сих пор информационные и финансовые агентства (например, Reiter и Bloomberg) предоставляют доступ к своей информации именно с помощью терминалов. Именно из решения проблем связи терминалов с центральными компьютерами и выросла вся индустрия сетей передачи данных.
Надо понимать, что на западе до сих пор очень остро стоит проблема 'унаследованных' (inherited) систем: многие крупные организации до сих пор в своей работе используют мэйнфреймы и терминалы, и критическая масса их данных находится именно там. В то же время в России массовая компьютеризация началась в конце 1980-х годов и почти целиком опиралась на IBM PC-совместимые персональные компьютеры. Только в редких крупных организациях необходимость объемных вычислений и/или повышенные требования к надежности приводили к использованию "больших" ЭВМ, таких, как IBM AS/400, различные серверы и рабочие станции фирмы Sun и т.п. Компьютеры же класса IBM System/360 (ЕС ЭВМ), до такой степени распространенные на западе, что фирма Microsoft включила в состав своего пакета серверных приложений BackOffice сервер связи с такими компьютерами (SNA Server), в России практически прекратили существование.
Обычная дорога к сетям для наших организаций и фирм выглядела так: есть несколько IBM PC – совместимых компьютеров. На них вводятся тексты, строятся таблицы, выполняются расчеты. Текстовые файлы, файлы электронных таблиц, рисунков, данные и результаты расчетов постоянно нужно переносить с компьютера на компьютер. Для этого пользуются дискетами. Пока объемы данных невелики, и обрабатывать эти данные можно по очереди, особых проблем не возникает. Однако вскоре появляется желание, например, собрать все данные о продажах в базу данных, и сделать так, чтобы несколько продавцов могли одновременно выписывать счета и фиксировать оплаты товара так, чтобы остальные сразу видели эти новые счета и записи об оплатах. Бегать с дискетой после каждого выписанного счета – нереально. И тут выясняется, что можно приобрести недорогие сетевые карты для каждого из компьютеров, соединить их кабелем, установить специальное сетевое программное обеспечение, и проблема может быть решена. Это путь "от удобства".
Другой путь к сетям лежит "от экономии". Зачем нужно тратить деньги на несколько полноценных компьютеров для машинисток, если можно приобрести один компьютер помощнее, с большим объемом дисковой памяти, несколько машин совсем без жестких дисков, и соединить их в сеть. Тогда более слабые компьютеры смогут пользоваться дисковым пространством более мощного компьютера. Вот и экономия – стоимость нескольких жестких дисков заметно больше стоимости требуемого сетевого оборудования. Наконец, путь "от моды". Когда все знакомые, соседи и конкуренты уже поставили себе локальные сети, то, наверное, в этом есть какой-то смысл. И хотя насущной необходимости пока нет, стоит держаться в русле технического прогресса. Как правило, и в этом случае оказывается, что сеть помогает упростить жизнь и приносит пользу.
ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫПОСТРОЕНИЯ СЕТЕЙ