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.