Передача информации

 

Существуют определенные стратегии доступа от одного компьютера к другому. Широко используются маркерные методы доступа (называемые также селектив­ной передачей), когда компьютер-абонент получает от центрального компьютера сети так называемый маркер — сигнал на право ведения передачи в течение определенного времени, после чего маркер передается другому абоненту. При конку­рентном методе доступа абонент начи­нает передачу данных, если обнаружива­ет свободной линию, или откладывает пе­редачу на некоторый промежуток време­ни, если линия занята другим абонентом. При другом способе — резервировании вре­мени — у каждого абонента есть опреде­ленный промежуток, в течение которого линия принадлежит только ему.

Наиболее часто применяются две ос­новные схемы:

1. конкурентная (Ethernet);

2. с маркерным доступом (Token Ring, ARCnet).

Сети с маркерным доступом обычно более медленные, но обладают более предсказуемыми свойствами, чем конкурентные. По мере роста числа пользова­телей у сетей с маркерным доступом па­раметры ухудшаются медленнее, чем у конкурентных сетей. Эффективность сети зависит от величины потока сообщений, который необязательно связан с числом активных рабочих станций. При конку­рентной схеме, когда много рабочих станций одновременно пытаются переслать данные, возникают наложения. Таким образом, если большая часть обработки дан­ных в сети выполняется локально (например, если рабочие станции заняты, глав­ным образом, локальной подготовкой текстов), эффективность сети будет высо­кой, даже если к сети подключено много пользователей.

При схеме с маркерным доступом эффективность непосредственно определя­ется числом активных рабочих станций, а не полным потоком сообщений, пере­даваемых по сети. Каждый дополнительный пользователь добавляет еще один ад­рес, по которому будет передан маркер независимо от того, нуждается или нет рабочая станция в пересылке сообщения.

Сеть Ethernet использует для управления передачей данных по сети конкурент­ную схему. Широко распространенные в недавнем прошлом сети IBM Token Ring и ARCnet использовали альтернативные методы доступа. Сеть IBM Token Ring использовала для передачи данных схему с маркерным доступом. Эта сеть была физически выполнена по схеме «звезда», но вела себя как кольцевая. Другими словами, пакеты данных передавались с одной рабочей станции на другую после­довательно (как в кольцевой сети), но постоянно проходили через центральный компьютер (как в сетях типа «звезда»). Сеть ARCnet использовала схему с мар­керным доступом и могла работать как в шинной, так и в звездной топологии. Схема «звезда» обычно обеспечивает лучшую производительность, так как при этой топологии возникает меньше конфликтов при передаче. Сети IBM Token Ring и ARCnet не смогли конкурировать в плане производительности с сетями Ethernet.

Коммуникационные протоколы (или протоколы передачи данных) представля­ют собой правила и процедуры, используемые в сети для обмена данными между узлами. Протокол управляет двумя различными уровнями коммуникаций. Правила высшего уровня определяют, как взаимодействуют два приложения, а правила нижнего уровня определяют, как передаются сигналы по кабелю. После определе­ния и опубликования сетевых протоколов разработка компонент сетевых систем может вестись различными фирмами. Определенный протокол поддерживается как аппаратно (адаптерами сети), так и программно (сетевой ОС).

В ЛС данные передаются от одного компьютера к другому блоками, которые называют пакетами данных.

Пакеты могут передаваться между рабочими станциями без подтверждения — это тип связи на уровне датаграмм. Проверка правильности передачи пакетов в этом случае выполняется сетевой ОС, которая может сама посылать пакеты, под­тверждающие правильную передачу данных. Важное преимущество датаграмм — возможность посылки пакетов сразу всем станциям в сети. Например, протокол передачи данных IPX (от англ. Internetwork Packet eXchange — межсетевой обмен пакетами) используется в сетевом программном обеспечении фирмы Novell и яв­ляется реализацией датаграмм. Другой пример — разработанный фирмой IBM протокол NETBIOS, получивший большую известность, тоже работает на уровне датаграмм.

Станция, передающая пакет данных, обычно указывает в его заголовке адрес назначения данных и свой собственный адрес. Сетевой адрес включает в себя не­сколько компонентов:

1. номер сети;

2. адрес станции в сети;

3. идентификатор программы на рабочей станции.

Номер сети — это номер сегмента сети (кабельного хозяйства), определяемого системным администратором при установке сетевой ОС.

Адрес станции — это число, являющееся уникальным для каждой рабочей стан­ами. Уникальность адресов при использовании адаптеров Ethernet обеспечивается заводом-изготовителем плат (адрес станции записывается в микросхеме ПЗУ адап­тера). На адаптерах ARCnet адрес станции устанавливается при помощи перемы­чек или микропереключателей.

Идентификатор программы на рабочей станции называется сокет. Это число, которое используется для адресации пакетов в конкретной программе, работа­ющей на станции под управлением многозадачной операционной системы (типа Windows). Каждая программа, для того чтобы посылать или получать данные по сети, должна получить свой, уникальный для данной рабочей станции, иденти­фикатор — сокет.

 

Все большую популярность приобретает протокол IP (Internet Protocol), он задействован в гигантской мировой суперсети Интернет, но все шире использует­ся и в малых, локальных, сетях. Полное название протокола — TCP/IP, и, как следует из названия, он состоит из двух частей:

1. Transmission Control Protocol (TCP);

2. Internet Protocol (IP).

На самом деле это понятие включает совокупность около 100 протоколов раз­личного уровня.

TCP отвечает за разбиение передаваемой информации на блоки. К каждому блоку добавляется заголовок, в результате формируется пакет. В заголовке содер­жатся следующие данные:

1. адрес отправителя;

2. адрес получателя;

3. номер пакета;

4. номер следующего пакета.

TCP отвечает также за сборку пакетов в конечном пункте воедино в соответ­ствии с их номерами. Если какой-либо из пакетов утерян или поврежден (передан : ошибками), то его передачу повторяют. IP отвечает непосредственно за передачу данных по сети и адресацию.

На основе протокола TCP/IP может быть построена не только глобальная, но и малая сеть, локальная сеть организации. Если в локальной сети широко использу­ются технологии Интернета, что облегчает создание сети и является очень распро­страненным подходом, то такая сеть называется Интранет (Intranet).

Основой сети Интернет является система так называемых IP-адресов. Каждый компьютер, включенный в Интернет (а точнее, каждый сетевой интерфейс) по­лучает уникальный в рамках всего Интернета адрес (адресами ведают националь­ные комитеты сети Интернет). IP-адрес — это 4-байтовая последовательность, каждый байт записывается в виде десятичного числа. Например, 195.19.19.19 — адрес одной из машин Воронежского государственного педагогического универ­ситета.

IP-адрес состоит из двух частей: адреса сети и номера хоста. Под хостом следует понимать не только компьютер в сети, но и вообще любое устройство, которое имеет свой сетевой интерфейс.

Существует несколько классов IP-адресов. Эти классы отличаются друг от друга количеством битов, отведенных на адрес сети и адрес хоста. При разработке струк­туры IP-адресов предполагалось, что они будут использоваться по разному назна­чению. Адреса класса А предназначены для использования в больших сетях общего пользования. Адреса класса В предназначены для использования в сетях среднего размера (сети больших предприятий и учреждений, вузов). Адреса класса С предна­значены для использования в сетях с небольшим числом компьютеров.

Протокол IP описывает три ос­новных компонента IP-технологии: формат IP-пакета, формат IP-адре­са и способ маршрутизации IP-пакетов.

В настоящее время использует­ся четвертая версия протокола, следовательно, поле версия прини­мает значение «4». Сам заголовок, включая необязательные опции и символы заполнения, имеет длину, равную зна­чению поля длина IP-заголовка. Длина исчисляется в 32-битовых словах. Поле тип сервиса определяет способ обслуживания пакета в конкретных сетях и, главным образом, связано с возможностью задержки (delay) пакета в сети. Поле общая дли­на определяет длину IP-пакета без заголовка. Поле идентификация предназначено для помощи при «сборке» сообщения. Поле флаги определяет место датаграммы в сообщении (первая, последняя и т.п.). Поле смещение фрагмента определяет сме­щение датаграммы относительно начала сообщения. Поле время жизни предназна­чено для определения срока, после которого пакет должен быть удален из сети. Поле протокол определяет тип датаграммы. Поле контрольная сумма служит для идентификации повреждений пакета при передаче. Контрольная сумма вычисляет­ся только по заголовку пакета. Поле адрес получателя — IP-адрес места назначения. Поле адрес отправителя — IP-адрес отправителя. Опции могут иметь переменную длину и обычно применяются для трассировки пакетов, обеспечения безопаснос­ти. Заполнитель применяется для выравнивания заголовка на 32-битовую границу.

Поскольку числовая адресация неудобна для использования ее человеком, в сети Интернет числовым адресам ставятся в соответствие буквенные доменные. Поддержка доменных адресов производится с помощью DNS (Domain Name System) — серверной программы, которая обеспечивает поиск доменных имен и IP-адресов узлов сети в зоне ответственности сервера, устанавливает между ними соответствие.

Для проверки прохождения IP-пакетов и доступности тех или иных машин ис­пользуется программа Ping. В качестве параметра команды запуска этой программы указывается IP-адрес или доменный адрес нужного сервера. В ответ Ping сообщает тело отосланных пакетов, число потерянных пакетов и время прохождения пакета. По этим данным можно судить о качестве связи в сети.

На базе протоколов TCP/IP реализованы другие прикладные протоколы Ин­тернета, составляющие основу сервиса в сети.