Arhitecturi de rețea ale rețelelor de transmisie a datelor. După scopul funcțional. După tipul de topologie de rețea

Avantajele lucrului în rețea față de lucrul pe un PC sunt că utilizatorul are oportunități semnificative prin accesul la resursele sale, de exemplu, pentru a obține informații (disponibile utilizatorilor rețelei) situate pe alte PC-uri conectate la rețea. Este posibil să utilizați computere puternice pentru a rula orice programe ( pornire de la distanță programe), faceți schimb de informații cu alți utilizatori ai rețelei. În același timp, puteți economisi niște bani datorită faptului că mai mulți utilizatori vor putea lucra cu un singur dispozitiv comun, cum ar fi o imprimantă.

Deci, pentru un birou, sală de clasă, departament al unei companii, este mult mai bine și mai ieftin să cumperi o imprimantă scumpă, dar bună și rapidă și să o folosești ca imprimantă de rețea, decât să cumperi imprimante ieftine, dar proaste pentru fiecare computer.

Atunci când se organizează comunicarea între două computere, unui computer i se atribuie adesea rolul de furnizor de resurse (programe, date etc.), iar celuilalt i se atribuie rolul de utilizator al acestor resurse. În acest caz, primul computer se numește server, iar al doilea se numește client sau stație de lucru care rulează un special software.

Server(Engleză, serve - serve) este un computer performant, cu o capacitate mare memorie externa, care oferă servicii altor computere prin gestionarea distribuției de resurse partajate costisitoare (programe, date și periferice).

Client(stație de lucru) - orice computer care are acces la servicii server. De exemplu, serverul ar putea fi computer puternic, care găzduiește baza de date centrală și clientul - computer obișnuit, ale căror programe solicită date de la server după cum este necesar. În unele cazuri, un computer poate fi atât client, cât și server, adică poate furniza resursele și datele stocate altor computere și, în același timp, poate folosi resursele și datele acestora.

Protocol de comunicare - este un set convenit de reguli specifice pentru schimbul de informații între diferite dispozitive transmiterea datelor. Există protocoale pentru viteza de transmisie, formate de date, controlul erorilor etc.

Pentru a lucra cu rețeaua, trebuie să aveți un software de rețea special care să asigure transferul de date în conformitate cu un protocol dat. Protocoalele de comunicație necesită ca întregul volum de date transmise să fie împărțit în pachete - blocuri de dimensiune fixă. Pachetele sunt numerotate astfel încât să poată fi apoi asamblate în ordinea corectă. La datele conținute în pachet se adaugă Informații suplimentare următorul format (Fig. 4.1).

destinatar

expeditor

suma de control

Orez. 4.1. Format pachet de date

Verificați suma Pachetul de date conține informații necesare pentru verificarea erorilor. Prima dată este calculată de computerul expeditor, a doua oară de către computerul receptor, după ce pachetul este transmis. Dacă valorile nu se potrivesc, pachetele de date au fost corupte în timpul transmiterii. Pachetul este aruncat și se face automat o solicitare de retransmitere a pachetului.

La stabilirea comunicării, dispozitivele schimbă semnale pentru a negocia canale și protocoale de comunicare. Acest proces se numește strângere de mână.

Arhitectura rețelei- structura implementată a rețelei de transmisie a datelor, care determină topologia acesteia, compoziția dispozitivelor și regulile de interacțiune a acestora în rețea. În cadrul arhitecturii rețelei, sunt luate în considerare problemele de codificare a informațiilor, adresarea și transmiterea acesteia, controlul fluxului de mesaje, controlul erorilor și analiza funcționării rețelei în situații de urgență și atunci când performanța se deteriorează.

Cele mai comune arhitecturi sunt:

• Ethernet (engleză, ether - ether) - rețeaua de difuzare, în care stațiile din rețea pot primi toate mesajele. Topologia rețelei este liniară sau în formă de stea, viteza de transfer de date este de 10 sau 100 Mbit/s;
• Arcnet (Atached Resource Computer Network) este o rețea de difuzare. Topologie fizică - arbore, viteză de transfer de date 2,5 Mbit/s;
• Token Ring (cursă de ștafetă) rețea de apel, token-passing network) este o rețea de inel în care principiul transmisiei de date se bazează pe faptul că fiecare nod de inel așteaptă sosirea unei secvențe scurte unice de biți (token) de la un nod anterior adiacent. Sosirea simbolului indică faptul că este posibil să se transmită un mesaj de la acest nod mai departe de-a lungul fluxului. Viteza de transfer de date 4 sau 16 Mbit/s;
• FDDI (Fiber Distributed Data Interface) este o arhitectură de rețea pentru transmisia de date de mare viteză prin linii de fibră optică. Topologie - inel dublu sau mixt (inclusiv subrețele stea sau arbore), viteza de transmisie 100 Mbit/s. Suma maximă stații în rețea - 1000;
• ATM (Asynchronous Transfer Mode) este o arhitectură promițătoare, costisitoare, care oferă transmisie de date digitale, informații video și voce pe aceleași linii, viteze de transmisie de până la 2,5 Gbit/s. Linii optice de comunicare.

Pentru conectare se folosesc echipamente speciale:

• cabluri de rețea(coaxial, alcătuit din doi conductori concentrici izolați unul de celălalt, dintre care cel exterior arată ca un tub; fibră optică; cabluri torsadate, formate din două fire împletite între ele etc.);
• conectori(conectori) pentru conectarea cablurilor la un computer, conectori pentru conectarea secțiunilor de cablu;
• adaptoare de interfață de rețea pentru primirea și transmiterea datelor. În conformitate cu un protocol specific, accesul la mediul de transmisie a datelor este controlat. Plasat în unitățile de sistem ale computerelor conectate la rețea. Se conectează la conectorii adaptorului cablu de rețea;
• transceiver-uri cresc nivelul de calitate al transmisiei de date prin cablu, sunt responsabili cu recepția semnalelor din rețea și detectarea conflictelor;
• hub-uri(hub-uri) și hub-uri de comutare (comutatoare) extind capacitățile topologice, funcționale și de viteză ale rețelelor de calculatoare. Un hub cu un set de diferite tipuri de porturi vă permite să combinați segmente de rețea cu diferite sisteme de cablu. Puteți conecta fie un nod de rețea separat, fie un alt hub sau un segment de cablu la portul hub;
• repetoare(repetoarele) amplifică semnalele transmise pe cabluri lungi.

Tehnologia client-server. Natura interacțiunii cu computerul în retea locala asociate de obicei cu scopul lor funcțional. Ca și în cazul conexiunilor directe, în cadrul rețelelor locale se folosesc conceptele de „client” și „server”. Tehnologia client-server este o modalitate specială de interacțiune între calculatoare dintr-o rețea locală, în care unul dintre computere (server) își oferă resursele unui alt computer (client). În conformitate cu aceasta, se disting rețelele peer-to-peer și serverele.

La arhitectură peer-to-peer Nu există servere dedicate în rețea, fiecare stație de lucru poate îndeplini funcțiile de client și de server. În acest caz, stația de lucru îi alocă o parte din resursele sale uz comun toate stațiile de lucru din rețea. De regulă, rețelele peer-to-peer sunt create pe baza computerelor de putere egală. Rețelele peer-to-peer sunt destul de simplu de configurat și de operat. În cazul în care rețeaua este formată dintr-un număr mic de calculatoare și funcția sa principală este schimbul de informații între stațiile de lucru, arhitectura peer-to-peer este soluția cea mai acceptabilă (Tabelul 4.1).

Tabelul 4.1. Rețele LAN peer-to-peer și LAN-uri cu un server de fișiere dedicat

ÎN rețele LAN peer-to-peer toate stațiile de lucru (calculatoarele) au aceleași capacități unele în raport cu altele

ÎN LAN cu server dedicat unuia dintre calculatoare (server) i se atribuie funcții de expediere. Acest computer are de obicei productivitate maximăși gestionează unitățile hard disk-uri(server de fișiere), acceptă colectiv periferice, cum ar fi dispozitive de imprimare (server de imprimare), plotere, streamere, scanere, modemuri etc.)

Pentru LAN se folosesc diverse tipuri de cabluri, precum și canale radio, infraroșu și optice.

Topologia rețelei de calculatoare. Configurația rețelei LAN determină modul în care sunt localizați abonații rețelei și modul în care sunt conectați unul la altul. Există mai multe configurații ale rețelelor locale (Tabelul 4.2).

Tabelul 4.2. Topologii de rețele locale

Sfârșitul mesei. 4.2

In forma de stea LAN-urile au apărut pe bază instituțională retelele telefonice cu PBX.

În centrul rețelei LAN în formă de stea există un comutator central, care interoghează secvenţial abonaţii și le acordă dreptul de a schimba date.

ÎN inel Informațiile LAN sunt transmise pe un canal închis (inel), în majoritatea cazurilor doar într-o singură direcție. Fiecare abonat este conectat direct la doi abonați vecini, dar „ascultă” transmisia oricărui abonat de rețea

Administrare rețea. Retele de calculatoare au aceleași dezavantaje ca și PC-urile în formă sistem autonom. Pornirea și oprirea incorectă a oricărui echipament, depășirea limitelor zonei, utilizarea greșită a informațiilor și (sau) manipularea rețelei pot distruge sistem de lucru. Asigurarea fiabilității rețelei este responsabilitatea administratorului de rețea, care trebuie să fie întotdeauna informat condiție fizicăși performanța rețelei și luați deciziile adecvate în timp util.

Administratorul de rețea gestionează conturile și controlează drepturile de acces la date. Pentru a realiza acest lucru, rețelele folosesc un sistem de denumire și adresare. Fiecare utilizator are propriul său identificator - un nume, conform căruia primește acces limitat la resursele rețelei și timpul petrecut în rețea. De asemenea, utilizatorii pot fi grupați în grupuri cu propriile drepturi și restricții. Un sistem de parole este folosit pentru a preveni accesul neautorizat.

Unul dintre dezavantajele rețelelor peer-to-peer este prezența datelor distribuite și capacitatea de a schimba resursele serverului fiecăruia. stație de lucru- complică protecția informațiilor împotriva accesului neautorizat. Dându-și seama de acest lucru, dezvoltatorii încep să acorde atenție Atentie speciala probleme de securitate a informațiilor în rețelele peer-to-peer. Un alt dezavantaj al rețelelor peer-to-peer este lor performanta scazuta. Acest lucru se explică prin resursele rețelei concentrat pe stațiile de lucru care trebuie să îndeplinească simultan funcțiile de clienți și servere.

ÎN rețele de servere Există o împărțire clară a funcțiilor între computere: unele dintre ele sunt întotdeauna clienți, în timp ce altele sunt servere. Având în vedere varietatea serviciilor oferite de rețelele de calculatoare, există mai multe tipuri de servere și anume: server de rețea, server de fișiere, server de imprimare, server de mail etc.

Server de rețea este un computer specializat axat pe efectuarea cea mai mare parte a muncii de calcul și a funcțiilor de gestionare a unei rețele de calculatoare. Acest server conține nucleul rețelei sistem de operare, sub care operează întreaga rețea locală. Serverul de rețea are performanțe destul de ridicate și o cantitate mare de memorie. Cu o astfel de organizare a rețelei, funcțiile stațiilor de lucru sunt reduse la intrare/ieșire de informații și schimbul acestora cu un server de rețea.

Termen server de fișiere se referă la un computer a cărui funcție principală este de a stoca, gestiona și transmite fișiere de date. Nu procesează sau modifică fișierele pe care le stochează sau le transmite. Este posibil ca serverul să nu „știe” dacă fișierul este document text, reprezentare grafică sau foaie de calcul. În general, serverul de fișiere poate să nu aibă nici măcar tastatură sau monitor. Toate modificările la fișierele de date sunt făcute de la stațiile de lucru client. Pentru a face acest lucru, clienții citesc fișierele de date din server de fișiere, faceți modificările necesare datelor și returnați-le serverului de fișiere. Organizare similară cel mai eficient atunci când lucrează cantitate mare utilizatorii cu bază comună date. În rețele mari Mai multe servere de fișiere pot fi utilizate simultan.

Server de imprimare(server de imprimare) este un dispozitiv de imprimare care este conectat la mediul de transmisie folosind un adaptor de rețea. Serverul de imprimare funcționează independent de alte dispozitive de rețea și solicitări de imprimare de la toate serverele și stațiile de lucru. Ca servere de imprimare sunt folosite imprimante speciale de înaltă performanță.

La intensitate mare a schimbului de date cu rețele globaleîn cadrul rețelelor locale sunt alocate servere de mail , Cu cu care sunt procesate mesajele de e-mail.

Astăzi conceptul nu va mai surprinde pe nimeni. Cu toate acestea, mulți dintre noi, când le menționăm, nici nu se gândesc prea mult la ce este o astfel de conexiune și la modul în care funcționează serviciile de rețea. Să încercăm să luăm în considerare această problemă în cel mai scurt mod posibil, deoarece despre rețele și capacitățile lor în lumea modernă s-ar putea scrie o monografie întreagă.

Arhitectura de rețea: tipuri principale

Deci, după cum reiese din interpretarea de bază a termenului în sine, ele reprezintă un anumit număr de terminale (calculatoare, laptopuri, dispozitive mobile) conectate între ele, care, de fapt, formează o rețea.

Astăzi, există două tipuri principale de conexiuni: cu fir și fără fir, folosind o conexiune printr-un router, cum ar fi un router Wi-Fi. Dar acesta este doar vârful aisbergului. De fapt, arhitectura de rețea presupune utilizarea mai multor componente și, prin urmare, poate avea clasificări diferite. Este general acceptat că pe acest moment Există trei tipuri de rețele:

• rețele peer-to-peer;
• rețele cu servere dedicate;
• rețele hibride care includ toate tipurile de noduri.

În plus, o categorie separată constă din rețele de difuzare, globale, locale, municipale, private și alte soiuri. Să ne concentrăm asupra conceptelor de bază.

Descrierea rețelelor după tip

Să începem, poate, cu rețelele bazate pe interacțiune” calculatorul principalîn rețeaua client”. După cum este deja clar, poziția dominantă aici este ocupată de terminalul central, unde sunt gestionate rețeaua și toate componentele acesteia. Terminalele client pot trimite doar solicitări pentru a furniza o conexiune și ulterior pentru a primi informații. Terminalul principal dintr-o astfel de rețea nu poate juca rolul unei mașini client.

Numiți adesea peer-to-peer, ele diferă de primul tip prin faptul că resursele din ele sunt distribuite egal între toate terminalele conectate. Cel mai exemplu simplu pot fi considerate procesele de descărcare a fișierelor folosind torrente. Dosarul finalîncărcate complet sau parțial pot fi situate la diferite terminale. Sistem utilizator, descarcând-o pe computer, utilizează toate resursele disponibile în prezent în rețea pentru a descărca părți din fișierul dorit. Cu cât sunt mai multe, cu atât viteza de descărcare este mai mare. În acest caz, adresarea în rețea nu joacă un rol special. Condiția principală este aceea mașină client software-ul corespunzător a fost instalat. Acesta este ceea ce va produce cererile clienților.

Arhitectura de rețea client-server este cea mai simplă. Pentru o înțelegere simplificată, legătura dintre terminalele de calculator (indiferent cum este realizată) poate fi reprezentată ca o sală de bibliotecă în care există depozite sau rafturi cu cărți (server central) și mese unde vizitatorii pot citi material preluat de pe rafturi.

Evident, aici există o relație clară: vizitatorul vine la bibliotecă, se înregistrează sau furnizează date personale deja înregistrate ( identificarea rețelei pe baza adresei IP atribuite), apoi caută literatura necesară (solicitare de rețea), în cele din urmă ridică cartea și o citește.

Desigur, această comparație este cea mai primitivă, deoarece rețele moderne munca mult mai dificila. Cu toate acestea, pentru o înțelegere simplificată a structurii, un astfel de exemplu este perfect.

Probleme de identificare a terminalului

Acum câteva cuvinte despre cum sunt recunoscute computerele din orice tip de rețea. Dacă cineva nu știe, atunci când este conectat, oricărui terminal i se atribuie două tipuri de adrese IP sau, mai simplu spus, un identificator unic: intern și extern. Adresa internă nu este unică. Dar IP extern - da. Nu există două mașini în lume cu același IP. Acesta este ceea ce vă permite să identificați orice gadget, fie el un terminal de computer sau dispozitiv mobil, suta la suta.

Protocolul corespunzător este responsabil pentru toate acestea. În momentul de față, cel mai comun și mai utilizat este IPv4. Cu toate acestea, după cum arată practica, și-a depășit deja utilitatea, deoarece a devenit incapabil să furnizeze adrese unice din cauza numărului crescut de dispozitive client. Uită-te doar la echipamente mobile, pentru că în ultimul deceniu au fost atât de multe gadgeturi în uz încât aproape fiecare al doilea locuitor al Pământului are la dispoziție același telefon mobil.

protocol IPv6

Astfel, arhitectura rețelei, în special a Internetului, a început să se schimbe. Și a patra versiune a fost înlocuită cu a șasea (IPv6). Deși nu a primit încă o utilizare deosebit de răspândită, cu toate acestea, după cum sa menționat, viitorul nu este departe și, în curând, aproape toți furnizorii care furnizează servicii de comunicații vor trece la acest protocol special (sub rezerva prezenței unui Server DHCP a șasea versiune).

Judecați singuri, deoarece utilizarea acestui protocol cu ​​furnizarea unei adrese pe 128 de biți vă permite să rezervați mult mai multe adrese decât atunci când utilizați cea de-a patra versiune.

Servere dedicate

Acum să ne uităm la serverele dedicate. Denumirea vorbește de la sine: sunt destinate unora sarcini specifice. În linii mari, acesta este un adevărat server de Internet tip virtual, deținut integral de utilizatorul care îl închiriază. Acesta este sensul găzduirii, atunci când proprietarul podcastului resursei principale poate posta orice informații despre spațiul alocat.

În plus, nu chiriașul este responsabil de securitate, ci cel care închiriază spațiul serverului. Există multe exemple de astfel de servere. Aici aveți e-mail, jocuri și servicii de partajare a fișierelor și pagini personale(a nu se confunda cu conturile din în rețelele socialeși servicii de acest tip) și multe altele.

Rețele locale

O rețea locală sau, așa cum este adesea numită, „zonă locală”, este organizată pentru a uni un număr limitat de terminale într-unul singur. Arhitectura unei rețele locale din punct de vedere al conexiunii, așa cum este deja clar, poate fi conexiune prin cablu, și acces prin tip VPN. În ambele cazuri, este necesară o conexiune la serverul administrativ principal. În acest caz, serviciile de rețea pot funcționa în mod dual: cu identificare automată (atribuirea unei adrese fiecărei mașini) sau cu introducerea manuală a parametrilor.

Rețelele locale, în principiu, au trăsătură distinctivă, constând doar în faptul că orice terminal are nevoie de înregistrare (ceea ce nu este necesar, de exemplu, în serverul central (plus admin). În plus, accesul la informațiile „partajate” poate fi fie complet, fie limitat. Totul depinde de setările. Cu toate acestea, dacă te uiți chiar și la așa-numitele servicii cloud, ele, în esență, reprezintă și ele rețea virtuală, unde utilizatorii, după autentificare, primesc drepturi de acces la anumite informații, descărcarea sau editarea fișierelor etc. Cu toate acestea, uneori este chiar posibilă modificarea simultană a conținutului unui fișier în timp real.

Arhitectura un pic de istorie

În sfârșit, ajungem la rețeaua, care este cea mai mare din lume astăzi. Desigur, acesta este Internetul sau La nivel mondial Web. Prototip World wide web ARPANET este considerat a fi un sistem de comunicații dezvoltat în scopuri militare în Statele Unite încă din 1969. La acea vreme, însă, conexiunea a fost testată doar între două noduri, dar în timp, conexiunea la rețea prin cablu s-a stabilit chiar și cu terminale situate în Marea Britanie.

Abia mult mai târziu, când a apărut identificarea bazată pe protocoale TCP/IP și sistemul de denumire a domeniilor, a apărut ceea ce numim astăzi Internet.

În general, se crede că nu există un singur server central pe Internet unde să poată fi stocate toate informațiile. Da, astăzi nu există unități de disc de o asemenea capacitate. Toate informațiile sunt distribuite între sute de mii servere separate tipuri diferite. Cu alte cuvinte, Internetul poate fi clasificat în egală măsură ca o rețea peer-to-peer sau o rețea hibridă. Cu toate acestea, pe o mașină separată vă puteți crea propriul server de Internet, care nu vă va permite doar să gestionați parametrii rețelei sau să salvați informatie necesara, dar și să ofere acces la acesta altor utilizatori. Distribuție Wi-Fi - nu este cel mai simplu exemplu?

Parametri și setări de bază

În ceea ce privește parametrii și setările, totul este simplu. De obicei, Introducere manuală IP-ul de rețea, DNS sau serverele proxy nu au fost folosite de mult timp. În schimb, orice furnizor oferă servicii recunoaștere automată calculator sau dispozitiv mobil pe net.

Pe sistemele Windows, aceste setări sunt accesate prin proprietățile rețelei cu selectarea parametrilor protocolului IPv4 (sau, dacă funcționează, IPv6). De regulă, setările în sine indică primire automată adrese, ceea ce scutește utilizatorul de la introducerea manuală a datelor. Adevărat, în unele cazuri, mai ales la configurarea clienților RDP (acces la distanță) sau la organizarea accesului la unele servicii specifice, introducerea manuală a datelor este obligatorie.

Concluzie

După cum puteți vedea, înțelegerea a ceea ce este arhitectura de rețea, în general, nu este deosebit de dificilă. În principiu, aici au fost luate în considerare doar aspectele de bază ale organizării muncii rețelelor pentru a explica această problemă oricui, chiar și celui mai nepregătit utilizator, ca să spunem așa. În realitate, desigur, totul este mult mai complicat, pentru că nu am atins conceptul servere DNS, proxy, DHCP, WINS etc., precum și probleme legate de software. Cred că chiar și acesta informații minime suficient pentru a înțelege structura și principiile de bază de funcționare a rețelelor de orice tip.

Cele mai comune arhitecturi:

· Ethernet eter– difuzare) – rețea de difuzare. Aceasta înseamnă că toate posturile din rețea pot primi toate mesajele. Topologie – liniară sau în formă de stea. Viteza de transfer de date 10 sau 100 Mbit/s.

· Arcnet ( Resurse atașate Rețeaua de calculatoare– reţea de calculatoare a resurselor conectate) – reţea de difuzare. Topologia fizică este un arbore. Rata de transfer de date 2,5 Mbit/s.

· Token Ring (rețea de inel de releu, rețea de trecere a simbolurilor) – o rețea de inel în care principiul transmisiei de date se bazează pe faptul că fiecare nod de inel așteaptă sosirea unei secvențe scurte unice de biți – marker– dintr-un nod anterior adiacent. Sosirea simbolului indică faptul că este posibil să se transmită un mesaj de la acest nod mai departe de-a lungul fluxului. Viteza de transfer de date 4 sau 16 Mbit/s.

FDDI ( Interfață de date distribuite prin fibră) – arhitectură de rețea pentru transmisia de date de mare viteză prin linii de fibră optică. Viteza de transfer - 100 Mbit/sec. Topologie – inel dublu sau mixt (inclusiv subrețele stea sau arbore). Numărul maxim de stații din rețea este de 1000. Costul echipamentului foarte mare.

bancomat ( Mod de transfer asincron) este o arhitectură promițătoare, costisitoare, care asigură transmiterea de date digitale, informații video și voce pe aceleași linii. Viteza de transfer de până la 2,5 Gbps. Linii optice de comunicare.

Sarcina principală rezolvată la crearea rețelelor de calculatoare este de a asigura compatibilitatea echipamentelor din punct de vedere al caracteristicilor electrice și mecanice și de a asigura compatibilitatea suport informativ(programe și date) după sistemul de codare și formatul datelor. Soluția acestei probleme aparține domeniului standardizării și se bazează pe așa-numitul model OSI (model de interoperabilitate) sisteme deschise– Model de interconexiuni în sistem deschis). Modelul OSI a fost creat pe baza propunerilor tehnice de la Institutul Internațional de Standarde ISO (International Standards Organization).

Conform modelului OSI, arhitectura rețelei de calculatoare ar trebui luată în considerare în termeni de diferite niveluri(numărul total de niveluri – până la șapte). Se aplică cel mai înalt nivel. La acest nivel, utilizatorul interacționează sistem de calcul. Cel mai de jos nivel este fizic. Asigură schimbul de semnale între dispozitive. Schimbul de date în sistemele de comunicație are loc prin mutarea acesteia de la nivelul superior în cel inferior, apoi transportarea lui și, în final, redarea lor pe computerul clientului ca urmare a trecerii de la nivelul inferior în cel superior.

Orez. 8. Niveluri de control și protocoale ale modelului OSI

Pentru a asigura compatibilitatea necesară pe fiecare dintre cele șapte niveluri posibile Arhitecturile de rețele de calculatoare au standarde speciale numite protocoale. Ele determină natura interacțiunii hardware a componentelor rețelei (protocoale hardware) și natura interacțiunii dintre programe și date (protocoale software). Din punct de vedere fizic, funcțiile de suport pentru protocol sunt realizate de dispozitive hardware (interfețe) și software (programe de suport pentru protocol). Programele care suportă protocoale se mai numesc și protocoale.

Fiecare nivel al arhitecturii este împărțit în două părți:

· specificarea serviciilor;

· specificarea protocolului.

Specificația de serviciu definește ceea ce face un strat, iar specificația de protocol definește modul în care o face, iar fiecare strat particular poate avea mai mult de un protocol.

Să ne uităm la funcțiile îndeplinite de fiecare strat de software:

1. Strat fizic realizează conexiuni la un canal fizic, se deconectează de la un canal și controlează canalul. Rata de transfer de date și topologia rețelei sunt determinate.

2. Stratul de legătură de date adaugă caractere auxiliare matricelor de informații transmise și controlează corectitudinea datelor transmise. Aici informația transmisă este împărțită în mai multe pachete sau cadre. Fiecare pachet conține adrese sursă și destinație, precum și detectarea erorilor.

3. Stratul de rețea determină ruta de transmitere a informațiilor între rețele, asigură gestionarea erorilor și, de asemenea, gestionează fluxurile de date. Sarcina principală stratul de rețea– rutarea datelor (transferul de date între rețele).

4. Stratul de transport conectează straturile inferioare (fizice, legătură de date, rețea) cu niveluri superioare, care sunt în curs de implementare software. Acest nivel separă mijloacele de generare a datelor în rețea de mijloacele de transmitere a acestora. Aici informațiile sunt împărțite în funcție de o anumită lungime și este specificată adresa de destinație.

5. Stratul de sesiune gestionează sesiunile de comunicare între doi utilizatori care interacționează, determină începutul și sfârșitul unei sesiuni de comunicare, timpul, durata și modul unei sesiuni de comunicare, punctele de sincronizare pentru control intermediar și recuperare în timpul transferului de date; Restabilește conexiunea după erori în timpul unei sesiuni de comunicare fără a pierde date.

6. Reprezentant – controlează prezentarea datelor în forma cerută de programul utilizatorului, efectuează compresia și decompresia datelor. Sarcina acestui nivel este de a converti datele atunci când se transmit informații într-un format care este utilizat în Sistem informatic. La primirea datelor, acest strat de reprezentare a datelor efectuează transformarea inversă.

7. Strat de aplicație interacționează cu aplicația programe de rețea deservirea fișierelor și, de asemenea, efectuează lucrări de calcul, de recuperare a informațiilor, transformări logice ale informațiilor, transmisie mesaje e-mailși așa mai departe. sarcina principală acest nivel – pentru a asigura interfață ușor de utilizat pentru utilizator.

La diferite niveluri, sunt schimbate diferite unități de informații: biți, cadre, pachete, mesaje de sesiune, mesaje utilizator.

Bună ziua, dragi vizitatori ai site-ului! Rețelele trebuie să suporte o gamă largă de aplicații și servicii și să opereze pe un număr mare de tipuri variate infrastructuri fizice. Termenul arhitectură de rețea în acest context se referă atât la tehnologiile care susțin infrastructura cât și servicii softwareși protocoalele care transportă mesajele peste această arhitectură. Așa cum, în general, evoluăm, găsim patru caracteristici principale care stau la baza arhitecturilor care trebuie implementate pentru a satisface așteptările utilizatorilor: , și .

O rețea scalabilă se poate extinde rapid pentru a sprijini noi utilizatori și aplicații fără a afecta performanța serviciului deja furnizat. utilizatorii existenți. Mii de noi utilizatori și furnizori de servicii se conectează în fiecare săptămână. Capacitatea rețelei de a susține aceste noi relații depinde de designul ierarhic stratificat al infrastructurii fizice subiacente și de arhitectura logică a rețelei. Funcționarea fiecărui nivel permite utilizatorilor sau furnizorilor de servicii să se conecteze la Internet fără a perturba funcționalitatea intreaga retea. Evoluțiile tehnologice îmbunătățesc continuu capacitățile de mesagerie și performanța componentelor infrastructurii fizice la fiecare nivel. Aceste evoluții, împreună cu noi modalități de a identifica și localiza utilizatorii individuali în rețea unificată vă permit să vă dezvoltați în conformitate cu nevoile și cerințele utilizatorilor.

Calitatea serviciului (din limba engleză Quality of Service sau QoS)

Pe în prezent oferă utilizatorilor un nivel acceptabil de toleranță la erori și scalabilitate. Dar aplicații noi disponibile utilizatorilor prin rețele interconectate, creați așteptări mai mari pentru calitatea serviciilor oferite. Comunicatie vocala iar transmisiile video necesită un nivel de calitate constant și transmisie neîntreruptă care nu era necesar pentru tradiționale aplicații informatice. Calitatea acestor servicii este măsurată în comparație cu ascultarea/vizionarea acelorași prezentări audio sau video direct (nu prin ). Rețelele tradiționale de voce și video sunt concepute pentru a suporta un singur tip de transmisie și, prin urmare, sunt capabile să ofere un nivel acceptabil de calitate. Noile cerințe pentru a susține această calitate a serviciului într-o rețea convergentă schimbă modul în care arhitecturile de rețea sunt proiectate și implementate.

A evoluat de la o rețea unificată și controlată de organizații educaționale și guvernamentale într-o rețea globală rețeaua disponibilă, care a devenit un mijloc de comunicare personală și de afaceri. Ca urmare, cerințele de securitate a rețelei s-au schimbat. Așteptările de securitate și confidențialitate asociate cu utilizarea rețelelor de internet pentru comunicații confidențiale și de afaceri informatii secrete, depășesc capacitățile pe care curentul arhitectura de retea. Extinderea rapidă în zonele de comunicații care nu au fost deservite de comunicațiile tradiționale crește necesitatea de a construi securitatea în arhitectura rețelei. Din acest motiv, se depun o mulțime de eforturi de cercetare și dezvoltare în acest domeniu și sunt implementate multe instrumente și proceduri pentru a astupa găurile de securitate inerente în arhitectura rețelei.

Vă mulțumim pentru atenție!.

Arhitectura rețelei

Arhitectura unui computer este descrierea acestuia la un anumit nivel general, incluzând o descriere a capabilităților de programare a utilizatorului, a sistemelor de comandă, a sistemelor de adresare, a organizării memoriei etc. Arhitectura determină principiile de funcționare, conexiunile de informații și interconectarea principalelor noduri logice ale unui computer: procesor, RAM, stocare externă și dispozitive periferice. Arhitectura comună a diferitelor computere asigură compatibilitatea acestora din punctul de vedere al utilizatorului.

Structura unui calculator este totalitatea elementelor sale funcționale și conexiunile dintre ele. Elementele pot fi o mare varietate de dispozitive - de la principalele noduri logice ale unui computer la cele mai simple circuite. Structura unui computer este reprezentată grafic ca diagrame bloc, cu care poți descrie un computer la orice nivel de detaliu.

Cele mai comune soluții arhitecturale sunt:

Arhitectura clasică (arhitectura von Neumann) - o unitate aritmetică-logică (ALU), prin care trece fluxul de date și un dispozitiv de control (CU), prin care trece fluxul de comandă - programul - Acesta este un computer uniprocesor.

Acest tip de arhitectură include și arhitectura unui computer personal cu o magistrală comună. Toate blocurile funcționale de aici sunt interconectate printr-o magistrală comună, numită și magistrală de sistem.

Din punct de vedere fizic, coloana vertebrală este o linie cu mai multe fire cu prize pentru conectarea circuitelor electronice. Setul de fire trunchi este împărțit în grupuri separate: magistrală de adrese, magistrală de date și magistrală de control.

Dispozitivele periferice (imprimanta etc.) sunt conectate la hardware-ul computerului prin controlere speciale - dispozitive de control al dispozitivelor periferice.

Un controler este un dispozitiv care conectează echipamente periferice sau canale de comunicație cu procesorul central, eliberând procesorul de controlul direct al funcționării acestui echipament.

Arhitectura de rețea este asemănătoare cu arhitectura clădirilor. Arhitectura clădirii reflectă stilul de construcție și materialele utilizate pentru construcție. Arhitectura de rețea descrie nu numai aspectul fizic al dispozitivelor de rețea, ci și tipul de adaptoare și cabluri utilizate. În plus, arhitectura rețelei determină metodele de transmitere a datelor prin cablu.

Arhitectura rețelei

Arhitectura rețelei definește elementele principale ale rețelei și caracterizează în ansamblu acesteia organizare logica,hardware, software, descrie metode de codare. Arhitectura definește, de asemenea, principiile de funcționare și interfața cu utilizatorul.

Acest curs va acoperi trei tipuri de arhitecturi:

terminal de arhitectură - calculator principal;

arhitectură peer-to-peer;

arhitectura client-server.

Terminal de arhitectură - calculator principal

Arhitectura terminal – computer gazdă este un concept de rețea de informații în care toată prelucrarea datelor este efectuată de unul sau un grup de computere gazdă.

Arhitectura luată în considerare implică două tipuri de echipamente:

Calculatorul principal unde se realizează gestionarea rețelei, stocarea și prelucrarea datelor.

Terminale concepute pentru a transmite comenzi către computerul gazdă pentru a organiza sesiuni și pentru a efectua sarcini, pentru a introduce date pentru a finaliza sarcini și pentru a obține rezultate.

Calculatorul gazdă interacționează cu terminalele prin multiplexere de transmisie de date (MTD).

Un exemplu clasic de arhitectură de rețea cu computere gazdă este arhitectura de rețea a sistemelor ( Rețea de sistem Arhitectură – SNA).

Arhitectură peer-to-peer

Arhitectura peer-to-peer este conceptul de rețea de informații în care resursele sale sunt dispersate în toate sistemele. Această arhitectură se caracterizează prin faptul că toate sistemele din ea au drepturi egale.

Rețelele peer-to-peer includ rețele mici în care orice stație de lucru poate îndeplini simultan funcțiile unui server de fișiere și a unei stații de lucru. În rețelele LAN peer-to-peer, spațiul pe disc și fișierele de pe orice computer pot fi partajate. Pentru ca o resursă să devină partajată, trebuie să fie partajată folosind servicii acces de la distanță sisteme de operare peer-to-peer de rețea. În funcție de modul în care este configurată protecția datelor, alți utilizatori vor putea folosi fișierele imediat după ce sunt create. Rețelele LAN peer-to-peer sunt suficient de bune doar pentru grupurile de lucru mici.

Arhitectura client-server

Client-server este o arhitectură de calcul sau de rețea în care sarcinile sau încărcarea rețelei sunt distribuite între furnizorii de servicii, numiți servere, și clienții de servicii, numiți clienți. Adesea, clienții și serverele comunică prin rețea de calculatoareși pot fi diferite dispozitive fizice sau software

Avantaje

Face posibilă, în majoritatea cazurilor, distribuirea funcțiilor unui sistem de calcul între mai multe computere independente dintr-o rețea. Acest lucru facilitează întreținerea sistemului informatic. În special, înlocuirea, repararea, modernizarea sau mutarea unui server nu afectează clienții.

Toate datele sunt stocate pe server, care, de regulă, este protejat mult mai bine decât majoritatea clienților. Este mai ușor să aplicați controalele de permisiuni pe server pentru a permite doar clienților cu drepturi de acces adecvate să acceseze date.

Vă permite să combinați diferiți clienți. Clienții cu diferite platforme hardware, sisteme de operare etc. pot folosi adesea resursele unui singur server.

Defecte

Eșecul serverului poate face ca întreaga rețea de computere să fie inoperabilă.

Sprijinirea funcționării acestui sistem necesită un specialist separat - un administrator de sistem.

Cost ridicat al echipamentelor.

Arhitectură client-server multi-nivel

Arhitectura client-server cu mai multe niveluri este un tip de arhitectură client-server în care funcția de procesare a datelor este efectuată pe unul sau mai multe servere separate. Acest lucru vă permite să separați funcțiile de stocare, procesare și prezentare a datelor pentru o utilizare mai eficientă a capabilităților serverelor și clienților.

Cazuri speciale de arhitectură pe mai multe niveluri:

Arhitectură cu trei niveluri

Rețea de servere dedicate

O rețea de servere dedicate (rețea client/server) este o rețea locală (LAN) în care dispozitivele de rețea sunt centralizate și controlate de unul sau mai multe servere. Stațiile de lucru sau clienții individuale (cum ar fi PC-urile) trebuie să acceseze resursele rețelei prin server(e).

Arhitecturi de rețea

Arhitecturile de rețea sunt împărțite în funcție de viteza de transfer de date, mediu de transmisie, opțiuni de implementare, topologie

Ethernet. 10 Mbps.

• 10BaseT (pereche răsucită);
• 10Base2 (Thin Coax);
• 10Base5 (Gros Coaxial);
• 10BaseFL (fibră optică).

10Base2 sau Thin Ethernet

10Baza5

IEEE 10Base5 sau Ethernet gros este cel mai vechi standard dintre celelalte. În prezent, este dificil să găsești echipamente noi de vânzare pentru construirea unei rețele bazate pe acest standard. Parametrii săi principali:

10Base-T sau Ethernet prin pereche torsadată

În 1990, IEEE a publicat specificația 802.3 pentru rețelele Ethernet cu perechi răsucite. l0BaseT (10 - viteza de transmisie 10 Mbit/s, Base - bandă îngustă, T - pereche răsucită) - Rețea Ethernet, care utilizează de obicei cablu neecranat pentru a conecta computerele pereche răsucită(UTP). Cu toate acestea, perechea răsucită ecranată (STP) poate fi utilizată și în topologia lOBaseT fără a modifica niciunul dintre parametrii acestuia. Majoritatea rețelelor de acest tip sunt construite sub formă de stea, dar sistemul de transmisie a semnalului este o magistrală, ca și alte configurații Ethernet. În mod obișnuit, un hub de rețea lOBaseT acționează ca un repetor multiport și este adesea amplasat în raftul de distribuție al unei clădiri. Fiecare computer se conectează la celălalt capăt al cablului conectat la hub și folosește două perechi de fire: unul pentru recepție și unul pentru transmitere. Lungimea maximă a segmentului l0BaseT este de 100 m (328 ft). Lungimea minimă a cablului este de 2,5 m (aprox. 8 ft). Rețeaua l0BaseT poate deservi până la 1024 de computere.

10BaseFL

10BaseFL (rată de transmisie 10 - 10 Mbps, Base - transmisie în bandă îngustă, FL - cablu fibră optică) este o rețea Ethernet în care computerele și repetoarele sunt conectate prin cablu de fibră optică. Principalul motiv pentru popularitatea 10BaseFL este capacitatea de a pune cablul între repetoare pe distanțe lungi (de exemplu, între clădiri). Lungimea maximă a unui segment 10BaseFL este de 2000 m.

Ethernet. 100 Mbps.

Noile standarde Ethernet fac posibilă depășirea vitezelor de transmisie de 10 Mbit/s Există mai multe standarde Ethernet care pot îndeplini cerințele crescute, să ne uităm la 2 dintre ele.

• Ethernet 100BaseVG-AnyLAN;
• 100BaseX Ethernet (Fast Ethernet).

Atât Fast Ethernet, cât și 100 Base VG-Any LAN sunt de aproximativ cinci până la zece ori mai rapide decât Ethernet standard. În plus, sunt compatibile cu cablurile existente 10BaseT. Aceasta înseamnă că trecerea de la l0BaseT la aceste standarde este destul de simplă și rapidă.

100VG-AnyLAN

100VG (grad de voce) AnyLAN - nou tehnologie de rețea, care combină elemente Ethernet și Token Ring. Această tehnologie, dezvoltată de Hewlett-Packard, este în prezent îmbunătățită de standardul IEEE 802.12. Specificația 802.12 este un standard pentru transmiterea cadrelor Ethernet 802.3 și a pachetelor Token Ring 802.5. Această tehnologie are mai multe denumiri:

• l00VG-AnyLAN;
• 100Base VG;
• AnyLAN.

Specificații

Să enumerăm capabilitățile unora dintre specificațiile l00VG-AnyLAN existente în prezent:

• rata minimă de transfer de date 100 Mbit/s;
• suport pentru topologia stea în cascadă bazată pe cabluri de categoria 3, 4 sau 5 perechi răsucite și cablu de fibra optica;
• metoda de acces prin prioritate de cerere (există două niveluri de prioritate: scăzut și ridicat);
• suport pentru instrumente de filtrare pentru cadrele adresate personal în hub (pentru creșterea gradului de confidențialitate);
• suport pentru transmisia cadru Ethernet și Token Ring.

Topologie

Rețeaua 100VG-AnyLAN este construită folosind o topologie în stea, în care toate computerele sunt conectate la un hub. Rețeaua poate fi extinsă prin adăugarea de hub-uri „copil” la hub-ul central „părinte”, care le tratează în același mod ca și computerele, de exemplu. hub-urile parentale controlează transmisia computerelor conectate la „copiii” lor.

Câteva gânduri

Tehnologia prezentată necesită utilizarea unor butuci și plăci speciale. În plus, lungimea cablului 100BaseVG, în comparație cu 10BaseT și alte implementări Ethernet, este limitată: lungimea totală a unei perechi de cabluri de la un hub 100BaseVG la computere nu poate depăși 250 m. Pentru a depăși această limitare, trebuie utilizate echipamente speciale. Limitările de lungime a cablurilor vor duce la 100BaseVG să necesite mai multe rack-uri pentru cabluri decât 10BaseT.

Ethernet 100BaseX

Acest standard, numit uneori Fast Ethernet, este o extensie a celui existent Standard Ethernet. Este construit pe Categoriile UTP 5 utilizează o metodă de acces CSMA/CD și o topologie stea-la-bus (similar cu 10BaseT), unde toate cablurile sunt conectate la un hub.