Потребность в соединении компьютеров, находящихся на различных расстояниях друг от друга, назрела давно. С появилением сложных глобальных сетей компьютеров, в которых можно было обмениваться данными в автоматическом режиме, были реализованы службы обмена файлами, синхронизации баз данных, электронной почты, распечатки документов на “чужом” принтере и другие, ставшие теперь традиционными, сетевые службы. Реализация сетевых служб осуществляется программными средствами. Основные службы (файловая служба и служба печати) обычно предоставляются сетевой операционной системой (ОС), а вспомогательные (служба баз данных, факса или передачи голоса)- системными сетевыми приложениями или утилитами, работающими под управлением сетевой ОС. Распределение номенклатуры служб между ОС и утилитами может меняться в конкретных реализациях ОС.
Одним из главных показателей качества сетевых служб является их удобство (ее прозрачность). Для обеспечения прозрачности большое значение имеет способ адресации, или, как говорят, способ именования разделяемых сетевых ресурсов. На практике обычно используется сразу несколько схем назначения адресов, поэтому компьютер одновременно имеет несколько адресов-имен. Каждый адрес используется в той ситуации, когда соответствующий вид адресации наиболее удобен.
Термин «сетевая технология» определяет согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств (например, сетевых адаптеров, драйверов, кабелей и разъемов), достаточный для построения компьютерной сети. Иногда термин «сетевая технология» иногда применяется и в расширенном толковании как определение любого набора средств и правил для построения сети, например, «технология сквозной маршрутизации», «технология создания защищенного канала», «технология IP-сетей». Наиболее популярной сетевой технологией обычно является технология Ethernet. Сеть Ethernet можно улучшить за счет выделения в ней подсетей, что потребует кроме протоколов стандарта Ethernet применить еще протокол IP и специальные коммуникационные устройства (маршрутизаторы). Улучшенная сеть станет более надежной и быстродействующей. В стандарте Ethernet строго определена топология электрических связей. Компьютеры подключаются к разделяемой среде в соответствии с типовой структурой «общая шина». С помощью разделяемой во времени шины любые два компьютера могут обмениваться данными. Ethernet использует случайный метод доступа к разделяемой среде передачи данных. В качестве такой среды может использоваться толстый или тонкий коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно или радиоволны. Управление доступом к линии связи осуществляется специальными контроллерами (сетевыми адаптерами Ethernet). Каждый каждый сетевой адаптер имеет свой уникальный адрес.
Метод случайного метода доступа состоит в следующем. Компьютер в сети Ethernet может передавать данные по сети, только если сеть свободна, это значит, что никакой другой компьютер в данный момент не ведет обмен в сети. Важной частью технологии Ethernet является способ определения доступности среды передачи данных. После того как компьютер убедился, что сеть свободна, он начинает передачу, при этом он захватывает среду передачи данных. Время передачи одного кадра - это время монопольного использования разделяемой среды одним узлом . Кадр- это блок данных, которыми обмениваются компьютеры в сети Ethernet. Кадр имеет строго определенный формат и его поле данных обрамляется различной служебной информацией (например, адрес получателя, адрес отправителя и др.). При попадании кадра в разделяемую среду передачи данных все сетевые адаптеры одновременно начинают принимать этот кадр. Все они анализируют адрес назначения, располагающийся в одном из начальных полей кадра. При совпадении адреса назначения с их собственным адресом, кадр помещается во внутренний буфер этого сетевого адаптера. Таким образом компьютер-адресат получает предназначенные ему данные через свой сетевой адаптер.
Часто возникает ситуация, когда одновременно два или более компьютеров решают, что сеть свободна, и начинают передавать информацию. Такая ситуация препятствует правильной передаче данных по сети и называется коллизией. В стандарте Ethernet определен алгоритм обнаружения и корректной обработки коллизий. Чем интенсивнее сетевой трафик – тем выше вероятность возникновения коллизии. После обнаружения коллизии сетевые адаптеры, которые пытались передать свои кадры, прекращают передачу и выдержав паузы случайной длительности делают попытки снова получить доступ к среде и передать тот кадр, который вызвал коллизию.
Главным достоинством сетей Ethernet является их экономичность. Для построения сети достаточно иметь по одному сетевому адаптеру для каждого компьютера и один физический сегмент коаксиального кабеля нужной длины. Технология Token Ring, например, для создания даже небольшой сети требуют наличия дополнительного устройства- концентратора. В сетях Ethernet реализованы достаточно простые алгоритмы доступа к среде, адресации, передачи данных. Простота логики работы сети удешевляет и упрощает построение сетевых адаптеров и их драйверов. Адаптеры сети Ethernet обладают высокой надежностью. Достоинством сетей Ethernet является и их хорошая расширяемость, легко осуществляется подключение новых узлов.
Технология Ethernet относится к базовым. Другие базовые сетевые технологии- Token Ring, FDDI, l00VGAny-LAN обладают многими индивидуальными для них чертами и в то же время имеют много общих свойств с Ethernet. Они также используют регулярные фиксированные топологии (иерархическая звезда и кольцо), а также разделяемые среды передачи данных. Главные отличия одной технологии от другой связаны с особенностями используемого метода доступа к разделяемой среде. Например, отличия технологии Ethernet от технологии Token Ring в основном определяются спецификой заложенных в них методов разделения среды (случайного алгоритма доступа в Ethernet и метода доступа путем передачи маркера в Token Ring).
В сетях с небольшим (от 6 до 30) количеством компьютеров обычно используется одна из типовых топологий (общая шина, кольцо, звезда или полносвязная сеть). Все перечисленные топологии обладают свойством однородности. Все компьютеры в такой сети имеют одинаковые права в отношении доступа к другим компьютерам (за исключением центрального компьютера при соединении звезда. Однородность структуры упрощает наращивание числа компьютеров, облегчает обслуживание и эксплуатацию сети. Но при построении больших сетей однородная структура связей порождает различные ограничения:
- ограниченная длина связи между узлами сети;
- ограниченное количество узлов в сети;
- ограничения на интенсивность графика, порождаемого узлами сети.
Ethernet на тонком коаксиальном кабеле позволял использовать кабель длиной не более 185 метров, к которому можно было подключить не более 30 компьютеров. При интенсивном обмене информацией между компьютерами, приходится снижать число подключенных к кабелю компьютеров до 20, а то и до 10, чтобы каждому компьютеру доставалась приемлемая доля общей пропускной способности сети. Специальные методы структуризации сети и специальное структурообразующее оборудование- повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы позволяют снять эти ограничения. С помощью такого рода коммуникационного оборудования все отдельные сегменты сети могут эффективно взаимодействовать между собой.
Версия сайта для слабовидящих