absolventské práce
1.9 Způsoby výměny dat v lokálních sítích
Pro řízení výměny (řízení přístupu k síti, síťová arbitráž) se používají různé metody, jehož vlastnosti do značné míry závisí na topologii sítě.
Existuje několik skupin přístupových metod založených na časovém rozdělení kanálu:
centralizované a decentralizované
deterministické a náhodné
Centralizovaný přístup je řízen z řídicího centra sítě, jako je server. Metoda decentralizovaného přístupu funguje na základě protokolů bez řídících akcí z centra.
Deterministický přístup poskytuje každé pracovní stanici zaručenou dobu přístupu (například plánovanou dobu přístupu) k médiu pro přenos dat. Náhodný přístup je založen na rovnosti všech stanic v síti a jejich možnosti kdykoli přistupovat k médiu pro přenos dat.
Centralizovaný přístup k mono kanálu
V sítích s centralizovaným přístupem se používají dvě metody přístupu: metoda dotazování a metoda delegování. Tyto metody se používají v sítích s explicitním řídicím centrem.
Průzkumná metoda.
Výměna dat v síti LAN s hvězdicovou topologií s aktivním centrem (centrální server). S danou topologií se mohou všechny stanice rozhodnout vysílat informace na server současně. Centrální server může komunikovat pouze s jednou pracovní stanicí. V každém okamžiku je tedy nutné vybrat pouze jednu vysílající stanici.
Centrální server posílá požadavky postupně všem stanicím. Každá pracovní stanice, která chce přenášet data (první dotazovaná), odešle odpověď nebo okamžitě zahájí přenos. Po skončení přenosové relace pokračuje centrální server v dotazování v kruhu. Stanice v v tomto případě, mají následující priority: maximální priorita je pro tu stanici, která je nejblíže poslední stanici, která dokončila výměnu.
Výměna dat v síti se sběrnicovou topologií. V této topologii možná stejné centralizované řízení jako ve „hvězdě.“ Jeden z uzlů (ten centrální) posílá požadavky všem ostatním, zjišťuje, kdo chce vysílat, a pak povolí vysílání kterémukoli z nich, po skončení přenosu to hlásí .
Způsob přenosu oprávnění (předávání tokenu)
Token je balíček služeb určitého formátu, do kterého mohou klienti umístit své informační balíčky. Pořadí přenosu tokenu přes síť z jedné pracovní stanice do druhé je nastaveno serverem. Pracovní stanice obdrží oprávnění k přístupu k médiu pro přenos dat, když obdrží speciální tokenový paket. Tato metoda přístup pro sítě se sběrnicovou a hvězdicovou topologií zajišťuje protokol ArcNet.
Decentralizovaný přístup k mono kanálu.
Uvažujme decentralizované deterministické a náhodné metody přístupu k médiu pro přenos dat. Decentralizovaná deterministická metoda zahrnuje metodu předávání tokenů. Metoda předávání tokenu používá paket nazývaný token. Token je paket, který nemá adresu a volně cirkuluje po síti; může být volný nebo zaneprázdněný.
Výměna dat v síti s kruhovou topologií (metoda decentralizovaného deterministického přístupu)
1. Tato síť používá přístupovou metodu „předávání tokenů“. Algoritmus přenosu je následující:
a) uzel, který chce vysílat, čeká na volný token, po přijetí jej označí za obsazený (změní odpovídající bity), přidá k němu vlastní paket a výsledek odešle dále do kruhu;
b) každý uzel, který obdrží takový token, jej přijme a zkontroluje, zda je mu paket adresován;
c) pokud je paket adresován tomuto uzlu, pak uzel nastaví speciálně přidělený potvrzovací bit v tokenu a pošle upravený token s paketem dále;
d) vysílací uzel přijme zpět svou zprávu, která prošla celým okruhem, uvolní token (označí jej jako volný) a znovu odešle token do sítě. V tomto případě odesílající uzel ví, zda byl jeho balíček přijat či nikoli.
Pro normální fungování této sítě je nutné, aby jeden z počítačů nebo speciální zařízení zajistilo, že se token neztratí a v případě ztráty tokenu tento počítač musíte jej vytvořit a spustit v síti.
Výměna dat v síti se sběrnicovou topologií (metoda decentralizovaného náhodného přístupu)
V tomto případě mají všechny uzly stejný přístup k síti a rozhodnutí, kdy vysílat, činí každý uzel lokálně na základě analýzy stavu sítě. Mezi uzly vzniká konkurence o zachycení sítě, a proto jsou možné konflikty mezi nimi a také zkreslení přenášených dat v důsledku překrývání paketů.
Podívejme se na nejběžněji používaný vícenásobný přístup se snímáním nosné s detekcí kolize (CSMA/CD). Podstata algoritmu je následující:
1) uzel, který chce přenášet informace, sleduje stav sítě, a jakmile se uvolní, zahájí přenos;
2) uzel přenáší data a současně monitoruje stav sítě (snímání nosné a detekce kolize). Pokud nejsou zjištěny žádné kolize, je přenos dokončen;
3) pokud je detekována kolize, uzel ji zesílí (vysílá ještě nějakou dobu), aby byla zajištěna detekce všemi vysílacími uzly, a poté vysílání zastaví. Ostatní vysílací uzly dělají totéž;
4) po ukončení neúspěšného pokusu uzel čeká na náhodně zvolený časový úsek zpět a poté opakuje svůj pokus o vysílání, přičemž kontroluje kolize.
V případě druhé kolize se trear zvyšuje. Nakonec se jeden z uzlů dostane před ostatní uzly a úspěšně přenese data. Metoda CSMA/CD se často nazývá závodní metoda. Tato metoda pro sítě se sběrnicovou topologií je implementována protokolem Ethernet.
Automatizace knihovních procesů
Zadávání dat se provádí přes komponentu Edit, ukládají se údaje o kontaktních osobách dle volby uživatele, vytváří se soubor s příponou ***...
Informační systém "Kulturní a zábavní instituce města Krasnojarsk"
Obrázek 1 - Diagram informačních toků v programu „KRU města Krasnojarsk“ Hlavní prvky informační systém„Kulturní a zábavní instituce města Krasnojarsk“ jsou databáze „Kulturní a zábavní instituce“...
Kartotéka zaměstnanců podnikového oddělení
V DBMS FoxPro je možné mezi sebou vyměňovat data samostatné soubory zdrojový kód, mezi podprogramy a funkčními procedurami v souboru procedury a mezi komponentami objektu projektu...
Konfigurace lokálních sítí a způsoby přepínání mezi nimi
Přenos dat do CS zahrnuje organizování fyzického nebo logického spojení mezi interagujícími účastníky sítě (nazývají se také koncové uzly). Tito předplatitelé mohou být vzdálené počítače, místní sítě...
Lokální počítačové sítě
Softwarový a analytický komplex lokální síť v organizaci "Agentura pro rozvoj komunity Severodoněck"
Pro zajištění konzistentního provozu v datových sítích se používají různé datové komunikační protokoly - sady pravidel...
Protokoly v lokálních a globálních sítích
Velmi důležitým bodem je zohlednění faktorů ovlivňujících výběr fyzického přenosového média (kabelového systému). Mezi nimi jsou následující: Povinné propustnost...
Vývoj autonomního hardwarového a softwarového komplexu pro řídicí subsystém "Dozimetristického robota"
Při vývoji algoritmů pro protokol pro garantované doručování zpráv rádiovým kanálem jsme uvažovali o algoritmech TCP Transmission Control Protocol (TCP) - jednoho z hlavních internetových síťových protokolů...
Vývoj virtuálů počítačová síť
Účelem VPN je poskytnout uživatelům bezpečné připojení k vnitřní síti z vnějšku jejího perimetru, například prostřednictvím poskytovatele internetových služeb. Hlavní výhodou VPN je, že zatímco software podporuje ho...
Vypracování projektu ochrany lokální počítačové sítě vzdělávací instituce
Místní síť (LAN; anglicky Local Area Network, LAN) je počítačová síť, která obvykle pokrývá relativně malou oblast nebo malou skupinu budov (domov, kancelář, firma, ústav). Existují také místní sítě...
Síťový software. Nastavení lokálních počítačových sítí
Pro zajištění konzistentního provozu v datových sítích se používají různé datové komunikační protokoly - sady pravidel...
Vytvoření databáze
Interní výměna dat se provádí pomocí proměnných. Proměnné lze předat procedurám a funkcím třemi způsoby: Odkazem. Adresa proměnné je předána, což umožňuje změnit její hodnotu. Použito Ref...
Struktura a funkce softwaru LKS
Lokální síť lze použít pro více než jen sdílení souborů nebo tiskáren. Existují i další, ne méně důležité aplikace. Velmi často se pro sdílený přístup k databázi používá lokální síť...
Místní sítě založené na protokolu IPv4 mohou používat speciální adresy přidělené IANA (standardy RFC 1918 a RFC 1597): § 10.0.0.0-10.255.255.255; § 172.16.0.0-172.31.255.255; § 192.168.0.0-192.168.255.255. Takové adresy se nazývají soukromé, interní...
Školní místní síť: nastavení a podpora
Různé sítě používají různé síťové protokoly (protokoly přenosu dat) k výměně dat mezi pracovními stanicemi...
Téma 1.3: Otevřené systémy a OSI model
Téma 1.4: Základy lokálních sítí
Téma 1.5: Základní technologie lokálních sítí
Téma 1.6: Základní softwarové a hardwarové komponenty LAN
Místní sítě
1.5. Základní technologie lokálních sítí
1.5.2. Způsoby výměny dat v lokálních sítích
Pro řízení výměny (řízení přístupu k síti, síťová arbitráž) se používají různé metody, jejichž vlastnosti do značné míry závisí na topologii sítě.
Existuje několik skupin přístupových metod založených na časovém rozdělení kanálu:
- centralizované a decentralizované;
- deterministické a náhodné.
Centralizovaný přístup je řízen z řídicího centra sítě, jako je server. Metoda decentralizovaného přístupu funguje na základě protokolů bez řídících akcí z centra.
Deterministický přístup poskytuje každé pracovní stanici zaručenou dobu přístupu (například plánovanou dobu přístupu) k médiu pro přenos dat. Náhodný přístup je založen na rovnosti všech stanic v síti a jejich možnosti kdykoli přistupovat k médiu pro přenos dat.
Centralizovaný přístup k mono kanálu
V sítích s centralizovaným přístupem se používají dvě metody přístupu: metoda dotazování a metoda delegování. Tyto metody se používají v sítích s explicitním řídicím centrem.
Průzkumná metoda
Výměna dat v síti LAN s hvězdicovou topologií s aktivním centrem (centrální server). S danou topologií se mohou všechny stanice rozhodnout vysílat informace na server současně. Centrální server může komunikovat pouze s jednou pracovní stanicí. V každém okamžiku je tedy nutné vybrat pouze jednu vysílající stanici.
Centrální server posílá požadavky postupně všem stanicím. Každá pracovní stanice, která chce přenášet data (první dotazovaná), odešle odpověď nebo okamžitě zahájí přenos. Po skončení přenosové relace pokračuje centrální server v dotazování v kruhu. Stanice mají v tomto případě následující priority: maximální prioritu má ta stanice, která je nejblíže poslední stanici, která dokončila výměnu.
Výměna dat v síti se sběrnicovou topologií. Tato topologie může mít stejné centralizované řízení jako hvězda. Jeden z uzlů (centrální) posílá požadavky všem ostatním, zjišťuje, kdo chce vysílat, a poté povolí vysílání tomu, který z nich to po skončení přenosu ohlásí.
Způsob přenosu oprávnění (předávání tokenu)
Token je balíček služeb určitého formátu, do kterého mohou klienti umístit své informační balíčky. Pořadí přenosu tokenu přes síť z jedné pracovní stanice do druhé je nastaveno serverem. Pracovní stanice obdrží oprávnění k přístupu k médiu pro přenos dat, když obdrží speciální tokenový paket. Tuto metodu přístupu pro sítě se sběrnicovou a hvězdicovou topologií poskytuje protokol ArcNet.
Decentralizovaný přístup k mono kanálu
Uvažujme decentralizované deterministické a náhodné metody přístupu k médiu pro přenos dat.
Decentralizovaná deterministická přístupová metoda
Decentralizovaná deterministická metoda zahrnuje metodu předávání tokenů. Metoda předávání tokenu používá paket nazývaný token. Token je paket, který nemá adresu a volně cirkuluje po síti; může být volný nebo zaneprázdněný.
Výměna dat v síti s kruhovou topologií (metoda decentralizovaného deterministického přístupu). Tato síť používá přístupovou metodu „předávání tokenů“.
Algoritmus přenosu je následující:
- Uzel, který chce vysílat, čeká na volný token, po jeho přijetí jej označí jako obsazený (změní odpovídající bity), přidá k němu vlastní paket a výsledek odešle dále do ringu.
- Každý uzel, který takový token obdrží, jej přijme a zkontroluje, zda je mu paket adresován.
- Pokud je paket adresován tomuto uzlu, pak uzel nastaví v tokenu speciálně přidělený potvrzovací bit a odešle upravený token s paketem dále.
- Vysílací uzel přijme zpět svou zprávu, která prošla celým okruhem, uvolní token (označí jej jako volný) a odešle token zpět do sítě. V tomto případě odesílající uzel ví, zda byl jeho balíček přijat či nikoli.
Pro normální fungování této sítě je nutné, aby některý z počítačů nebo speciální zařízení zajistilo, že se token neztratí a v případě ztráty tokenu jej tento počítač musí vytvořit a spustit do sítě.
Výměna dat v síti se sběrnicovou topologií (metoda decentralizovaného náhodného přístupu)
V tomto případě mají všechny uzly stejný přístup k síti a rozhodnutí, kdy vysílat, činí každý uzel lokálně na základě analýzy stavu sítě. Mezi uzly vzniká konkurence o zachycení sítě, a proto jsou možné konflikty mezi nimi a také zkreslení přenášených dat v důsledku překrývání paketů.
Podívejme se na nejběžněji používaný vícenásobný přístup se snímáním nosné s detekcí kolize (CSMA/CD).
Podstata algoritmu je následující:
- Uzel, který chce přenášet informace, sleduje stav sítě, a jakmile se uvolní, zahájí přenos.
- Uzel přenáší data a současně monitoruje stav sítě (snímání přenašeče a detekce kolize). Pokud nejsou zjištěny žádné kolize, je přenos dokončen.
- Pokud je detekována kolize, uzel ji zesílí (vysílá ještě nějaký čas), aby byla zajištěna detekce všemi vysílacími uzly, a poté vysílání zastaví. Ostatní vysílací uzly dělají totéž.
- Po ukončení neúspěšného pokusu uzel čeká náhodně zvolenou dobu zpět a poté opakuje svůj pokus o vysílání, přičemž sleduje kolize. V případě druhé kolize se trear zvyšuje. Nakonec se jeden z uzlů dostane před ostatní uzly a úspěšně přenese data. Metoda CSMA/CD se často nazývá závodní metoda. Tato metoda pro sítě se sběrnicovou topologií je implementována protokolem Ethernet.
Dříve nebo později uživatelé při práci s místní sítí potřebují přenášet soubory z počítače do počítače. S odesíláním souborů přes lokální síť zpravidla nevznikají žádné zvláštní problémy: můžete použít standardní nástroje v operačním systému Windows/Linux nebo použít doplňkový software.
Jak přenášet soubory přes místní síť mezi 2 počítači?
Pro odesílání souborů přes lokální síť pomocí operačního systému, tzv. . Chcete-li to provést, musíte otevřít vlastnosti složky (kde požadovaný soubor) a v části „Přístup“ vám umožní používat počítač v síti, prohlížet složku a/nebo měnit a kopírovat soubory.
Nejedná se přesně o přenos souborů z počítače do počítače, ale princip je podobný: uživateli poskytnete přístup k potřebným souborům a on bude moci otevřít nebo zkopírovat dokument, který potřebuje.
Chcete-li navíc sdílet soubory v místní síti, můžete vytvořit jeden nebo všechny síťové počítače„sdílená složka“, do které bude uživatel nahrávat soubory prostřednictvím sekce „Network Neighborhood“/„Network“ atd. (v závislosti na použitém operačním systému).
A kdokoli, kdo používá počítač v místní síti, bude v případě potřeby moci zkopírovat potřebné soubory do/z této složky.
Program pro sdílení souborů přes místní síť
Pro pokročilejší „uživatele“ (kteří nechtějí používat standardní prostředky OS nebo chce přijímat další funkce při přenosu souborů přes místní síť) byl vyvinut software třetí strany.
Pro výměnu souborů v lokální síti se hodí například úžasný program HTTP File Server, který nevyžaduje instalaci.
Hlavním úkolem tohoto programu je tvorba (nebo lépe řečeno imitace), která funguje jako služba hostování souborů.
Po spuštění programu (bude minimalizován do zásobníku) se zobrazí následující:
Informace o „místní IP adrese“ - bude uvedena v adresní řádek a je to také adresa serveru; 
- - menu s dostupnými funkcemi;
- - číslo naslouchacího portu.
Program je dostupný pouze na anglický jazyk, ale rozhraní je docela jednoduché a pochopení nebude těžké.
Chcete-li tedy přenést soubor z počítače do počítače prostřednictvím místní sítě, musíte:
V okně "Virtuální". Souborový systém» klikněte klikněte pravým tlačítkem myši myší a vyberte „Přidat soubor“ nebo „Přidat složku z disku“ (pro výběr jednoho souboru nebo složky jako celku);
- - těmito akcemi jste umístili soubory na server a otevřeli je ke stažení dalším uživatelům;
- - nyní ke stažení tento soubor z jiného počítače musíte přejít na adresu uvedenou v horní části adresního řádku (v příkladu je to „192.168.1.3“), vybrat požadovaný soubor a stáhnout jej.
Služba hostování souborů je připravena: uživatelé místní sítě mohou přidávat své soubory a složky prostřednictvím nabídky programu.
Kromě toho můžete přidat účty pro omezení přístupu ke službě hostování souborů pro uživatele třetích stran (v tomto případě budete muset zadat přihlašovací jméno a heslo ke stažení souboru) nebo vytvořit místní skupiny (aby nedošlo k „míchání ” všechny soubory na jedné hromadě, ale strukturovat je podle potřeby).
Hlavním cílem, který je sledován při připojování počítačů do sítě, je schopnost využívat zdroje každého počítače všemi uživateli sítě. Aby bylo možné tuto funkci realizovat, musí mít počítače připojené k síti nezbytné prostředky pro interakci s ostatními počítači v síti.
Problém se separací síťové zdroje zahrnuje řešení mnoha problémů - volbu způsobu adresování počítačů a koordinaci elektrických signálů při navazování elektrické komunikace, zajištění spolehlivého přenosu dat a zpracování chybových hlášení, generování odeslaných zpráv a interpretaci přijatých zpráv a také mnoho dalších neméně důležitých úkolů.
Obvyklý přístup k řešení složitého problému je rozdělit jej na několik dílčích problémů. Pro řešení každého dílčího úkolu je přiřazen určitý modul. Zároveň jsou jasně definovány funkce každého modulu a pravidla pro jejich interakci.
Speciálním případem dekompozice úloh je víceúrovňová reprezentace, kdy je celá sada modulů, které řeší dílčí úlohy, rozdělena do hierarchicky uspořádaných skupin – úrovní. Pro každou úroveň je definována sada dotazovacích funkcí, pomocí kterých mohou moduly na dané úrovni přistupovat k modulům na vyšší úrovni pro řešení jejich problémů.
Tato sada funkcí vykonávaných danou vrstvou pro vyšší vrstvu, stejně jako formáty zpráv vyměňované mezi dvěma sousedními vrstvami během jejich interakce, se nazývá rozhraní.
Pravidla pro interakci mezi dvěma stroji lze popsat jako soubor procedur pro každou úroveň. Taková formalizovaná pravidla, která určují pořadí a formát zpráv vyměňovaných mezi síťovými komponentami umístěnými na stejné úrovni, ale v různých uzlech, se nazývají protokoly.
Harmonizovaná sada protokolů různé úrovně, postačující k organizaci mezisítí, se nazývá zásobník protokolů.
Při organizaci interakce lze použít dva hlavní typy protokolů. V protokolech pro připojení orientované síťové služby (CONS) musí odesílatel a příjemce před výměnou dat nejprve navázat logické spojení, to znamená dohodnout se na parametrech postupu výměny, které budou platit pouze v rámci tohoto spojení. Po dokončení dialogu musí toto spojení ukončit. Po navázání nového spojení se znovu provede proces vyjednávání.
Druhou skupinou protokolů jsou protokoly bez předchozího navázání spojení (služba bez připojení, CLNS). Takové protokoly se také nazývají datagramové protokoly. Odesílatel jednoduše odešle zprávu, když je připravena.
ISO/OSI model
To, že protokol je dohodou mezi dvěma interagujícími entitami, v tomto případě dvěma počítači pracujícími v síti, ještě neznamená, že jde nutně o standard. Ale v praxi při implementaci sítí mají tendenci používat standardní protokoly. Ty mohou být značkové, národní popř mezinárodní standardy.
Mezinárodní organizace pro standardy (ISO) vyvinula model, který jasně definuje různé úrovně interakce mezi systémy, dává jim standardní názvy a specifikuje, jakou práci by každá úroveň měla dělat. Tento model se nazývá interakční model otevřené systémy(Open System Interconnection, OSI) nebo ISO/OSI model.
V modelu OSI je komunikace rozdělena do sedmi vrstev neboli vrstev (obr. 1). Každá úroveň se zabývá jedním konkrétním aspektem interakce. Interakční problém je tedy rozložen na 7 konkrétních problémů, z nichž každý lze řešit nezávisle na ostatních. Každá vrstva udržuje rozhraní s vrstvami nad a pod.
Model OSI pouze popisuje systémové nástroje interakce bez dotyku aplikací koncových uživatelů. Aplikace implementují své vlastní komunikační protokoly přístupem k zařízením systému. Je třeba mít na paměti, že aplikace může převzít funkce některých horních vrstev modelu OSI, v takovém případě, pokud je to nutné, přistupuje přímo k nástrojům systému, které provádějí funkce zbývajících nižších vrstev modelu OSI. OSI model.
Aplikace koncového uživatele může používat nástroje systémové interakce nejen k uspořádání dialogu s jinou aplikací běžící na jiném počítači, ale také jednoduše k přijímání služeb konkrétní síťové služby.
Řekněme tedy, že aplikace zadá požadavek na aplikační vrstvu, jako je například souborová služba. Na základě tohoto požadavku vygeneruje software na aplikační úrovni zprávu ve standardním formátu, která obsahuje servisní informace (záhlaví) a případně přenášená data. Tato zpráva je poté předána reprezentativní úrovni.
Prezentační vrstva přidá svou hlavičku ke zprávě a předá výsledek vrstvě relace, která zase přidá svou hlavičku a tak dále.
Nakonec se zpráva dostane do nejnižší, fyzické vrstvy, která ji skutečně přenáší po komunikačních linkách.
Když zpráva dorazí na jiný počítač po síti, posune se postupně z úrovně na úroveň. Každá úroveň analyzuje, zpracovává a maže hlavičku své úrovně, provádí odpovídající tuto úroveň funkci a předá zprávu vyšší úrovni.
Kromě termínu zpráva existují další názvy, které používají síťoví specialisté k označení jednotky výměny dat. Normy ISO pro protokoly jakékoli úrovně používají termín „protokolová datová jednotka“ - Protocol Data Unit (PDU). Kromě toho se často používají názvy rám, paket a datagram.
Funkce vrstvy modelu ISO/OSI
Fyzická úroveň. Tato vrstva se zabývá přenosem bitů přes fyzické kanály, jako je koaxiální kabel, kroucený pár nebo optickým kabelem. Tato úroveň souvisí s charakteristikami fyzických médií pro přenos dat, jako je šířka pásma, odolnost proti šumu, charakteristická impedance a další. Na stejné úrovni se zjišťují charakteristiky elektrických signálů, jako jsou požadavky na hrany impulzů, napěťové nebo proudové úrovně přenášeného signálu, typ kódování, rychlost přenosu signálu. Kromě toho jsou zde standardizovány typy konektorů a účel každého kontaktu.
Funkce fyzické vrstvy jsou implementovány ve všech zařízeních připojených k síti. Na straně počítače jsou funkce fyzické vrstvy prováděny síťovým adaptérem nebo sériovým portem.
Úroveň datového spojení. Jedním z úkolů spojové vrstvy je kontrola dostupnosti přenosového média. Dalším úkolem spojové vrstvy je implementace mechanismů detekce chyb a oprav. Za tímto účelem jsou bity ve vrstvě datového spojení seskupeny do sad nazývaných rámce. Linková vrstva zajišťuje, že každý rámec je přenášen správně, umístěním speciální sekvence bitů na začátek a konec každého rámce pro jeho označení, a také vypočítá kontrolní součet tak, že sečte všechny bajty rámce určitým způsobem a přidá kontrolní součet. do rámu. Když rámec dorazí, přijímač opět vypočítá kontrolní součet přijatých dat a porovná výsledek s kontrolním součtem z rámce. Pokud se shodují, je rámec považován za správný a přijatý. Pokud se kontrolní součty neshodují, je zaznamenána chyba.
Protokoly linkové vrstvy používané v lokálních sítích obsahují určitou strukturu spojení mezi počítači a způsoby jejich adresování. Přestože vrstva datového spojení zajišťuje doručování rámců mezi libovolnými dvěma uzly v místní síti, dělá to pouze v síti s velmi specifickou topologií připojení, přesně tou topologií, pro kterou byla navržena. Typické topologie podporované protokoly spojové vrstvy LAN zahrnují sdílenou sběrnici, kruh a hvězdu. Příklady protokolů spojové vrstvy jsou Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN.
Síťová vrstva. Tato úroveň slouží k vytvoření jednotného transportního systému, který spojuje několik sítí s různými principy přenosu informací mezi koncovými uzly.
Zprávy síťové vrstvy se obvykle nazývají pakety. Při organizaci doručování paketů na úrovni sítě se používá pojem „číslo sítě“. V tomto případě se adresa příjemce skládá z čísla sítě a čísla počítače v této síti.
Abyste mohli přenést zprávu od odesílatele umístěného v jedné síti k příjemci nacházejícímu se v jiné síti, musíte provést několik tranzitních přenosů (přeskoků) mezi sítěmi, pokaždé, když zvolíte vhodnou trasu. Trasa je tedy posloupnost směrovačů, kterými paket prochází.
Problém výběru nejlepší cesty se nazývá routing a jeho řešení ano hlavní úkolúroveň sítě. Tento problém je komplikován tím, že nejkratší cesta není vždy ta nejlepší. Často je kritériem pro výběr trasy čas přenosu dat po této trase, záleží na kapacitě komunikačních kanálů a intenzitě provozu, která se může v čase měnit.
Na úrovni sítě jsou definovány dva typy protokolů. První typ se týká definice pravidel pro přenos datových paketů koncového uzlu z uzlu do routeru a mezi routery. To jsou protokoly, které jsou obvykle míněny, když lidé mluví o protokolech síťové vrstvy. Síťová vrstva také zahrnuje další typ protokolu, nazývaný protokoly pro výměnu směrovacích informací. Pomocí těchto protokolů shromažďují směrovače informace o topologii síťových připojení. Protokoly síťové vrstvy jsou implementovány softwarovými moduly operačního systému a také softwarem a hardwarem routeru.
Příklady protokolů síťové vrstvy jsou protokol TCP/IP stack IP Internetwork Protocol a Novell IPX stack Internetwork Protocol.
Transportní vrstva. Na cestě od odesílatele k příjemci mohou být pakety poškozeny nebo ztraceny. Zatímco některé aplikace mají své vlastní zpracování chyb, jsou jiné, které se raději vypořádají se spolehlivým připojením hned. Úkolem transportní vrstvy je zajistit, aby aplikace nebo horní vrstvy zásobníku – aplikace a relace – přenášely data se stupněm spolehlivosti, který vyžadují. Model OSI definuje pět tříd služeb poskytovaných transportní vrstvou.
Zpravidla jsou implementovány všechny protokoly, počínaje transportní vrstvou a výše software koncové uzly sítě - komponenty jejich síťových operačních systémů. Příkladem transportních protokolů je TCP protokoly a UDP zásobníku TCP/IP a protokolu SPX zásobníku Novell.
Úroveň relace. Vrstva relace poskytuje správu konverzace pro zaznamenání toho, která strana je aktuálně aktivní, a také poskytuje možnosti synchronizace. Ty umožňují vkládat kontrolní body do dlouhých přenosů, takže se v případě selhání můžete vrátit k poslednímu kontrolnímu bodu, místo abyste začínali znovu. V praxi používá vrstvu relace jen málo aplikací a málokdy je implementována.
Prezentační úroveň. Tato vrstva poskytuje jistotu, že informace přenášené aplikační vrstvou budou pochopeny aplikační vrstvou v jiném systému. V případě potřeby prezentační vrstva převede datové formáty do nějakého běžného prezentačního formátu a na recepci podle toho provede zpětnou konverzi. Aplikační vrstvy tak mohou překonat například syntaktické rozdíly v reprezentaci dat. Na této úrovni lze provádět šifrování a dešifrování dat, díky čemuž je zajištěna tajnost výměny dat pro všechny aplikační služby najednou. Příkladem protokolu, který funguje na prezentační vrstvě, je protokol Secure Socket Layer (SSL), který poskytuje zabezpečené zasílání zpráv pro protokoly aplikační vrstvy zásobníku TCP/IP.
Aplikační vrstva. Aplikační vrstva je ve skutečnosti jen sada různých protokolů, jejichž prostřednictvím uživatelé sítě přistupují ke sdíleným zdrojům, jako jsou soubory, tiskárny nebo hypertextové webové stránky, a také organizují svou spolupráci, například pomocí protokolu E-mailem. Jednotka dat, se kterou aplikační vrstva pracuje, se obvykle nazývá zpráva.
Existuje velmi široká škála protokolů aplikační vrstvy. Uveďme jako příklady alespoň několik nejběžnějších implementací souborových služeb: NCP in operační systém Novell NetWare, SMB in Microsoft Windows NT, NFS, FTP a TFTP zahrnuté v zásobníku TCP/IP.
Protokoly interakce aplikací a protokoly transportního subsystému
Funkce na všech vrstvách OSI modelu lze rozdělit do jedné ze dvou skupin: buď funkce závislé na konkrétní technické implementaci sítě, nebo funkce orientované na práci s aplikacemi.
Tři nižší úrovně – fyzická, kanálová a síťová – jsou závislé na síti, to znamená, že protokoly těchto úrovní úzce souvisí s technickou implementací sítě a použitým komunikačním vybavením.
Tři vyšší úrovně – relace, prezentace a aplikace – jsou orientovány na aplikace a mají malou závislost na technických vlastnostech výstavby sítě. Protokoly v těchto vrstvách nejsou ovlivněny žádnými změnami v topologii sítě, výměnou hardwaru nebo migrací na jinou síťovou technologii.
Transportní vrstva je mezivrstva, skrývá všechny detaily fungování spodních vrstev před vrstvami horními. To vám umožní vyvíjet aplikace nezávisle na technické prostředky přímo zapojený do přenosu zpráv.
Obrázek 2 ukazuje vrstvy modelu OSI, na kterých pracují různé síťové prvky.
Počítač s nainstalovaným síťovým OS komunikuje s jiným počítačem pomocí protokolů všech sedmi úrovní. Počítače provádějí tuto interakci prostřednictvím různých komunikačních zařízení: rozbočovače, modemy, mosty, přepínače, směrovače, multiplexery. V závislosti na typu může komunikační zařízení fungovat buď pouze na fyzické vrstvě (repeater), nebo na fyzické a linkové úrovni (bridge a switch), nebo na fyzické, linkové a síťové vrstvě, někdy včetně transportní vrstvy (router). ).
Funkční korespondence typů komunikačních zařízení s úrovněmi modelu OSI
Nejlepší způsob, jak pochopit rozdíly mezi síťovými adaptéry, opakovači, mosty/přepínači a směrovači, je uvažovat o nich z hlediska modelu OSI. Vztah mezi funkcemi těchto zařízení a vrstvami modelu OSI je znázorněn na obrázku 3.
Na fyzické úrovni funguje opakovač, který regeneruje signály, a tím umožňuje prodloužit délku sítě.
Síťový adaptér pracuje na fyzické a datové vrstvě. Fyzická vrstva zahrnuje tu část funkcí síťového adaptéru, která je spojena s příjmem a přenosem signálů po komunikační lince a získání přístupu ke sdílenému přenosovému médiu a rozpoznání MAC adresy počítače je již funkcí odkazová vrstva.
Mosty dělají většinu své práce na vrstvě datového spojení. Síť pro ně představuje sada MAC adres zařízení. Extrahují tyto adresy z hlaviček přidaných k paketům na vrstvě datového spojení a používají je během zpracování paketů k rozhodnutí, na který port odeslat konkrétní paket. Mosty nemají přístup k informacím o síťové adrese související s více vysoká úroveň. Proto jsou omezeni při rozhodování o možných cestách nebo trasách pro pakety, které mohou procházet sítí.
Směrovače pracují na síťové vrstvě modelu OSI. U směrovačů je síť sada síťových adres zařízení a sada síťových cest. Směrovače analyzují všechny možné cesty mezi libovolnými dvěma uzly sítě a vyberou tu nejkratší. Při výběru mohou být zohledněny i další faktory, například stav mezilehlých uzlů a komunikačních linek, kapacita linky nebo náklady na přenos dat.
Aby router mohl provádět funkce, které mu byly přiděleny, musí mít přístup k podrobnějším informacím o síti, než jaké má k dispozici most. Kromě síťové adresy obsahuje hlavička paketu síťové vrstvy například údaje o kritériích, která by měla být použita při výběru trasy, o době životnosti paketu v síti a o tom, do kterého protokolu vyšší úrovně paket patří. na.
Díky použití dodatečné informace router může provádět více paketových operací než most/přepínač. Proto je software potřebný pro provoz routeru složitější.
Obrázek 3 ukazuje jiný typ komunikačního zařízení - bránu, která může fungovat na jakékoli úrovni modelu OSI. Brána je zařízení, které provádí překlad protokolu. Brána je umístěna mezi komunikujícími sítěmi a slouží jako prostředník, který překládá zprávy přicházející z jedné sítě do formátu jiné sítě. Bránu lze implementovat buď čistě softwarově nainstalovaným na běžném počítači, nebo na bázi specializovaného počítače. Překlad jednoho zásobníku protokolů do jiného je složitý intelektuální úkol, který vyžaduje maximum kompletní informace o síti, takže brána používá hlavičky všech vysílacích protokolů.
Specifikace IEEE 802
Přibližně ve stejné době, kdy byl představen model OSI, byla zveřejněna specifikace IEEE 802, která efektivně rozšiřuje síťový model OSI. K tomuto rozšíření dochází na datovém spoji a fyzických vrstvách, které určují, jak může více než jeden počítač přistupovat k síti bez konfliktu s ostatními počítači v síti.
Tento standard podrobně popisuje tyto vrstvy rozdělením vrstvy datového spojení na 2 podvrstvy:
– Logical Link Control (LLC) – podúroveň řízení logické linky. Spravuje spojení mezi datovými kanály a definuje použití bodů logického rozhraní, nazývaných přístupové body služeb, které mohou ostatní počítače používat k předávání informací vyšším vrstvám modelu OSI;
– Media Access Control (MAC) – podvrstva řízení přístupu k zařízení. Poskytuje paralelní přístup pro více síťové adaptéry na fyzické úrovni má přímou interakci s síťová karta počítače a odpovídá za zajištění bezchybného přenosu dat mezi počítači v síti.
Podle zásobníku protokolů
Sada protokolů (neboli zásobník protokolů) je kombinací protokolů, které spolupracují při poskytování síťové komunikace. Tyto sady protokolů jsou obvykle rozděleny do tří skupin, které odpovídají modelu sítě OSI:
– síť;
– doprava;
– aplikováno.
Síťové protokoly poskytují následující služby:
– adresování a směrování informací;
– kontrola chyb;
– žádost o opakovaný přenos;
– stanovení pravidel interakce ve specifickém síťovém prostředí.
Populární síťové protokoly:
– DDP (Delivery Datagram Protocol). Protokol přenosu dat Apple používaný v AppleTalk.
– IP (Internet Protocol). Součást sady protokolů TCP/IP, která poskytuje informace o adresování a směrování.
– IPX (Internetwork Packet eXchange) a NWLink. Síťový protokol Novell NetWare (a implementace tohoto protokolu společností Microsoft) používaný pro směrování a předávání paketů.
– NetBEUI. Tento protokol vyvinutý společně IBM a Microsoftem poskytuje transportní služby pro NetBIOS.
Transportní protokoly jsou zodpovědné za zajištění spolehlivého přenosu dat mezi počítači.
Populární transportní protokoly:
– ATP (AppleTalk Transaction Protocol) a NBP (Name Binding Protocol). Relace AppleTalk a přenosové protokoly.
– NetBIOS/NetBEUI. První naváže spojení mezi počítači a druhý poskytuje služby přenosu dat pro toto spojení.
– SPX (Sequenced Packet exchange) a NWLink. Protokol Novell orientovaný na připojení používaný k poskytování dat (a implementace tohoto protokolu společností Microsoft).
– TCP (Transmission Control Protocol). Část sady protokolů TCP/IP zodpovědná za spolehlivé doručování dat.
Aplikační protokoly odpovědné za interakci aplikací.
Populární aplikační protokoly:
– AFP (AppleTalk File Protocol). Protokol dálkové ovládání soubory Macintosh.
– FTP (File Transfer Protocol). Další člen sady protokolů TCP/IP, který se používá k poskytování služeb přenosu souborů.
– NCP (NetWare Core Protocol – NetWare Basic Protocol). Klientské prostředí Novell a přesměrovače.
– SMTP (Simple Mail Transport Protocol). Člen sady protokolů TCP/IP zodpovědný za přenos elektronické pošty.
– SNMP (Simple Network Management Protocol). TCP/IP protokol používaný ke správě a monitorování síťových zařízení.
Způsoby výměny dat v lokálních sítích
Pro řízení výměny (řízení přístupu k síti, síťová arbitráž) se používají různé metody, jejichž vlastnosti do značné míry závisí na topologii sítě.
Existuje několik skupin přístupových metod založených na časovém rozdělení kanálu:
centralizované a decentralizované
deterministické a náhodné
Centralizovaný přístup je řízen z řídicího centra sítě, jako je server. Metoda decentralizovaného přístupu funguje na základě protokolů bez řídících akcí z centra.
Deterministický přístup poskytuje každé pracovní stanici zaručenou dobu přístupu (například plánovanou dobu přístupu) k médiu pro přenos dat. Náhodný přístup je založen na rovnosti všech stanic v síti a jejich možnosti kdykoli přistupovat k médiu pro přenos dat.
Centralizovaný přístup k mono kanálu
V sítích s centralizovaným přístupem se používají dvě metody přístupu: metoda dotazování a metoda delegování. Tyto metody se používají v sítích s explicitním řídicím centrem.
Průzkumná metoda.
Výměna dat v síti LAN s hvězdicovou topologií s aktivním centrem (centrální server). S danou topologií se mohou všechny stanice rozhodnout vysílat informace na server současně. Centrální server může komunikovat pouze s jednou pracovní stanicí. V každém okamžiku je tedy nutné vybrat pouze jednu vysílající stanici.
Centrální server posílá požadavky postupně všem stanicím. Každá pracovní stanice, která chce přenášet data (první dotazovaná), odešle odpověď nebo okamžitě zahájí přenos. Po skončení přenosové relace pokračuje centrální server v dotazování v kruhu. Stanice mají v tomto případě následující priority: maximální prioritu má ta stanice, která je nejblíže poslední stanici, která dokončila výměnu.
Výměna dat v síti se sběrnicovou topologií. Tato topologie může mít stejné centralizované řízení jako hvězda. Jeden z uzlů (centrální) posílá požadavky všem ostatním, zjišťuje, kdo chce vysílat, a poté povolí vysílání tomu, který z nich to po skončení přenosu ohlásí.
Způsob přenosu oprávnění (předávání tokenu)
Token je balíček služeb určitého formátu, do kterého mohou klienti umístit své informační balíčky. Pořadí přenosu tokenu přes síť z jedné pracovní stanice do druhé je nastaveno serverem. Pracovní stanice obdrží oprávnění k přístupu k médiu pro přenos dat, když obdrží speciální tokenový paket. Tuto metodu přístupu pro sítě se sběrnicovou a hvězdicovou topologií poskytuje protokol ArcNet.
Decentralizovaný přístup k mono kanálu
Uvažujme decentralizované deterministické a náhodné metody přístupu k médiu pro přenos dat.
Decentralizovaná deterministická metoda zahrnuje metodu předávání tokenů. Metoda předávání tokenu používá paket nazývaný token. Token je paket, který nemá adresu a volně cirkuluje po síti; může být volný nebo zaneprázdněný.
Výměna dat v síti s kruhovou topologií
1. Tato síť používá přístupovou metodu „předávání tokenů“. Algoritmus přenosu je následující:
a) uzel, který chce vysílat, čeká na volný token, po přijetí jej označí za obsazený (změní odpovídající bity), přidá k němu vlastní paket a výsledek odešle dále do kruhu;
b) každý uzel, který obdrží takový token, jej přijme a zkontroluje, zda je mu paket adresován;
c) pokud je paket adresován tomuto uzlu, pak uzel nastaví speciálně přidělený potvrzovací bit v tokenu a pošle upravený token s paketem dále;
d) vysílací uzel přijme zpět svou zprávu, která prošla celým okruhem, uvolní token (označí jej jako volný) a znovu odešle token do sítě. V tomto případě odesílající uzel ví, zda byl jeho balíček přijat či nikoli.
Pro normální fungování této sítě je nutné, aby některý z počítačů nebo speciální zařízení zajistilo, že se token neztratí a v případě ztráty tokenu jej tento počítač musí vytvořit a spustit do sítě.
Výměna dat v síti se sběrnicovou topologií
V tomto případě mají všechny uzly stejný přístup k síti a rozhodnutí, kdy vysílat, činí každý uzel lokálně na základě analýzy stavu sítě. Mezi uzly vzniká konkurence o zachycení sítě, a proto jsou možné konflikty mezi nimi a také zkreslení přenášených dat v důsledku překrývání paketů.
Podívejme se na nejběžněji používaný vícenásobný přístup se snímáním nosné s detekcí kolize (CSMA/CD). Podstata algoritmu je následující:
1) uzel, který chce přenášet informace, sleduje stav sítě, a jakmile se uvolní, zahájí přenos;
2) uzel přenáší data a současně monitoruje stav sítě (snímání nosné a detekce kolize). Pokud nejsou zjištěny žádné kolize, je přenos dokončen;
3) pokud je detekována kolize, uzel ji zesílí (vysílá ještě nějakou dobu), aby byla zajištěna detekce všemi vysílacími uzly, a poté vysílání zastaví. Ostatní vysílací uzly dělají totéž;
4) po ukončení neúspěšného pokusu uzel čeká na náhodně zvolený časový úsek zpět a poté opakuje svůj pokus o vysílání, přičemž kontroluje kolize.
V případě druhé kolize se trear zvyšuje. Nakonec se jeden z uzlů dostane před ostatní uzly a úspěšně přenese data. Metoda CSMA/CD se často nazývá závodní metoda. Tato metoda pro sítě se sběrnicovou topologií je implementována protokolem Ethernet.