absolventská práca

1.9 Spôsoby výmeny dát v lokálnych sieťach

Na riadenie výmeny (riadenie prístupu k sieti, sieťová arbitráž) sa používajú rôzne metódy, ktorého vlastnosti do značnej miery závisia od topológie siete.

Existuje niekoľko skupín prístupových metód založených na časovom rozdelení kanála:

centralizované a decentralizované

deterministické a náhodné

Centralizovaný prístup je riadený z riadiaceho centra siete, ako je napríklad server. Metóda decentralizovaného prístupu funguje na základe protokolov bez kontrolných akcií z centra.

Deterministický prístup poskytuje každej pracovnej stanici garantovaný čas prístupu (napríklad plánovaný čas prístupu) k médiu na prenos údajov. Náhodný prístup je založený na rovnosti všetkých staníc v sieti a ich možnosti kedykoľvek pristupovať k médiu za účelom prenosu dát.

Centralizovaný prístup k mono kanálu

V sieťach s centralizovaným prístupom sa používajú dve metódy prístupu: metóda polling a metóda delegovania. Tieto metódy sa používajú v sieťach s explicitným riadiacim centrom.

Prieskumná metóda.

Výmena dát v LAN s hviezdicovou topológiou s aktívnym centrom (centrálny server). S danou topológiou sa môžu všetky stanice rozhodnúť pre prenos informácií na server v rovnakom čase. Centrálny server môže komunikovať len s jednou pracovnou stanicou. Preto je v každom okamihu potrebné zvoliť len jednu vysielajúcu stanicu.

Centrálny server posiela požiadavky postupne všetkým staniciam. Každá pracovná stanica, ktorá chce prenášať dáta (prvá z nich), odošle odpoveď alebo okamžite začne prenos. Po skončení relácie prenosu centrálny server pokračuje v kruhovom dotazovaní. Stanice v v tomto prípade, majú nasledujúce priority: maximálna priorita je tá, ktorá je najbližšie k poslednej stanici, ktorá dokončila výmenu.

Výmena dát v sieti so zbernicovou topológiou. V tejto topológii možno rovnaké centralizované riadenie ako vo „hviezde.“ Jeden z uzlov (centrálny) posiela požiadavky všetkým ostatným, zisťuje, kto chce vysielať, a potom povolí prenos ktorémukoľvek z nich, po skončení prenosu to hlási .

Spôsob prenosu oprávnenia (odovzdanie tokenu)

Token je balík služieb určitého formátu, do ktorého môžu klienti umiestniť svoje informačné balíky. Poradie prenosu tokenu cez sieť z jednej pracovnej stanice na druhú nastavuje server. Pracovná stanica dostane povolenie na prístup k médiu na prenos údajov, keď prijme špeciálny tokenový paket. Táto metóda prístup pre siete so zbernicovou a hviezdicovou topológiou zabezpečuje protokol ArcNet.

Decentralizovaný prístup k mono kanálu.

Uvažujme decentralizované deterministické a náhodné metódy prístupu k médiu na prenos údajov. Decentralizovaná deterministická metóda zahŕňa metódu odovzdávania tokenov. Metóda odovzdávania tokenov používa paket nazývaný token. Token je paket, ktorý nemá adresu a voľne cirkuluje po sieti; môže byť voľný alebo obsadený.

Výmena dát v sieti s kruhovou topológiou (decentralizovaná deterministická metóda prístupu)

1. Táto sieť používa metódu prístupu „token pass“. Algoritmus prenosu je nasledujúci:

a) uzol, ktorý chce vysielať, čaká na voľný token, po prijatí ho označí za obsadený (zmení zodpovedajúce bity), pridá k nemu vlastný paket a výsledok pošle ďalej do kruhu;

b) každý uzol, ktorý prijme takýto token, ho prijme a skontroluje, či je mu paket adresovaný;

c) ak je paket adresovaný tomuto uzlu, potom uzol nastaví špeciálne pridelený potvrdzovací bit v tokene a pošle upravený token s paketom ďalej;

d) vysielací uzol prijme späť svoju správu, ktorá prešla celým ringom, uvoľní token (označí ho ako voľný) a znova odošle token do siete. V tomto prípade odosielajúci uzol vie, či bol jeho balík prijatý alebo nie.

Pre normálne fungovanie tejto siete je potrebné, aby jeden z počítačov alebo špeciálne zariadenie zabezpečilo, že sa token nestratí a v prípade straty tokenu tento počítač musíte ho vytvoriť a spustiť v sieti.

Výmena dát v sieti so zbernicovou topológiou (decentralizovaná metóda náhodného prístupu)

V tomto prípade majú všetky uzly rovnaký prístup k sieti a rozhodnutie, kedy vysielať, robí každý uzol lokálne na základe analýzy stavu siete. Medzi uzlami vzniká konkurencia pri zachytávaní siete, a preto sú medzi nimi možné konflikty, ako aj skreslenie prenášaných dát v dôsledku prekrývania paketov.

Pozrime sa na najbežnejšie používaný viacnásobný prístup s detekciou nosnej frekvencie s detekciou kolízie (CSMA/CD). Podstata algoritmu je nasledovná:

1) uzol, ktorý chce prenášať informácie, monitoruje stav siete a akonáhle sa uvoľní, začne prenos;

2) uzol prenáša dáta a súčasne monitoruje stav siete (snímanie nosiča a detekcia kolízie). Ak sa nezistia žiadne kolízie, prenos sa dokončí;

3) ak je zistená kolízia, uzol ju zosilní (vysiela ešte nejaký čas), aby zabezpečil detekciu všetkými vysielajúcimi uzlami a potom zastaví vysielanie. Ostatné vysielacie uzly robia to isté;

4) po ukončení neúspešného pokusu uzol čaká náhodne zvolený časový úsek späť a potom zopakuje svoj pokus o vysielanie, pričom kontroluje kolízie.

V prípade druhej kolízie sa trear zvyšuje. Nakoniec sa jeden z uzlov dostane pred ostatné uzly a úspešne prenesie dáta. Metóda CSMA/CD sa často nazýva rasová metóda. Táto metóda pre siete so zbernicovou topológiou je implementovaná protokolom Ethernet.

Automatizácia knižničných procesov

Zadávanie údajov prebieha cez komponent Edit, údaje o kontaktných osobách sa ukladajú podľa výberu užívateľa, vytvára sa súbor s príponou ***...

Informačný systém "Kultúrne a zábavné inštitúcie mesta Krasnojarsk"

Obrázok 1 - Schéma informačných tokov v programe „KRU mesta Krasnojarsk“ Hlavné prvky informačný systém„Kultúrne a zábavné inštitúcie mesta Krasnojarsk“ sú Databáza „Kultúrne a zábavné inštitúcie“...

Kartotéka zamestnancov podnikového oddelenia

Vo FoxPro DBMS je možné vymieňať si dáta medzi sebou samostatné súbory zdrojový kód, medzi podprogramom a funkčnými procedúrami v súbore procedúr a medzi komponentmi objektu projektu...

Konfigurácie lokálnych sietí a spôsoby prepínania medzi nimi

Prenos údajov do CS zahŕňa organizáciu fyzického alebo logického spojenia medzi interagujúcimi účastníkmi siete (nazývajú sa tiež koncové uzly). Títo predplatitelia môžu byť vzdialené počítače, lokálne siete...

Lokálne počítačové siete

Softvérový a analytický komplex lokálna sieť v organizácii „Agentúra pre rozvoj komunity Severodoneck“

Na zabezpečenie konzistentnej prevádzky v dátových sieťach sa používajú rôzne dátové komunikačné protokoly - sady pravidiel...

Protokoly v lokálnych a globálnych sieťach

Veľmi dôležitým bodom je zohľadnenie faktorov ovplyvňujúcich výber fyzického prenosového média (káblový systém). Medzi nimi sú tieto: Povinné priepustnosť...

Vývoj autonómneho hardvérového a softvérového komplexu pre riadiaci subsystém „Dozimetristického robota“

Pri vývoji algoritmov pre protokol pre garantované doručovanie správ cez rádiový kanál sme uvažovali o algoritmoch TCP Transmission Control Protocol (TCP) - jedného z hlavných internetových sieťových protokolov...

Vývoj virtuálneho počítačová sieť

Účelom VPN je poskytnúť používateľom bezpečné pripojenie k internej sieti mimo jej perimetra, napríklad prostredníctvom poskytovateľa internetových služieb. Hlavnou výhodou VPN je, že zatiaľ softvér podporuje ho...

Vypracovanie projektu na ochranu lokálnej počítačovej siete vzdelávacej inštitúcie

Lokálna sieť (LAN; anglicky Local Area Network, LAN) je počítačová sieť, ktorá zvyčajne pokrýva relatívne malú oblasť alebo malú skupinu budov (domov, kancelária, firma, ústav). Sú tam aj lokálne siete...

Sieťový softvér. Nastavenie lokálnych počítačových sietí

Na zabezpečenie konzistentnej prevádzky v dátových sieťach sa používajú rôzne dátové komunikačné protokoly - sady pravidiel...

Vytvorenie databázy

Interná výmena údajov sa uskutočňuje pomocou premenných. Premenné môžu byť odovzdané procedúram a funkciám tromi spôsobmi: Odkazom. Adresa premennej je odovzdaná, čo umožňuje zmeniť jej hodnotu. Používa Ref...

Štruktúra a funkcie softvéru LKS

Lokálnu sieť možno použiť na viac ako len zdieľanie súborov alebo tlačiarní. Sú aj iní, nie menej dôležité aplikácie. Veľmi často sa na zdieľaný prístup k databáze používa lokálna sieť...

Lokálne siete založené na protokole IPv4 môžu používať špeciálne adresy pridelené IANA (štandardy 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. Takéto adresy sa nazývajú súkromné, interné...

Školská lokálna sieť: nastavenie a podpora

Rôzne siete používajú rôzne sieťové protokoly (protokoly prenosu údajov) na výmenu údajov medzi pracovnými stanicami...

Téma 1.3: Otvorené systémy a OSI model

Téma 1.4: Základy lokálnych sietí

Téma 1.5: Základné technológie lokálnych sietí

Téma 1.6: Základné softvérové a hardvérové komponenty LAN

Lokálne siete

1.5. Základné technológie lokálnych sietí

1.5.2. Metódy výmeny dát v lokálnych sieťach

Na riadenie výmeny (riadenie prístupu k sieti, arbitráž siete) sa používajú rôzne metódy, ktorých vlastnosti do značnej miery závisia od topológie siete.

Existuje niekoľko skupín prístupových metód založených na časovom rozdelení kanála:

centralizované a decentralizované;
deterministické a náhodné.

Centralizovaný prístup je riadený z riadiaceho centra siete, ako je napríklad server. Metóda decentralizovaného prístupu funguje na základe protokolov bez kontrolných akcií z centra.

Centralizovaný prístup k mono kanálu

V sieťach s centralizovaným prístupom sa používajú dve metódy prístupu: metóda polling a metóda delegovania. Tieto metódy sa používajú v sieťach s explicitným riadiacim centrom.

Prieskumná metóda

Centrálny server posiela požiadavky postupne všetkým staniciam. Každá pracovná stanica, ktorá chce prenášať dáta (prvá z nich), odošle odpoveď alebo okamžite začne prenos. Po skončení relácie prenosu centrálny server pokračuje v kruhovom dotazovaní. Stanice majú v tomto prípade nasledovné priority: maximálna priorita je tá, ktorá je najbližšie k poslednej stanici, ktorá dokončila výmenu.

Spôsob prenosu oprávnenia (odovzdanie tokenu)

Token je balík služieb určitého formátu, do ktorého môžu klienti umiestniť svoje informačné balíky. Poradie prenosu tokenu cez sieť z jednej pracovnej stanice na druhú nastavuje server. Pracovná stanica dostane povolenie na prístup k médiu na prenos údajov, keď prijme špeciálny tokenový paket. Túto metódu prístupu pre siete so zbernicovou a hviezdicovou topológiou poskytuje protokol ArcNet.

Decentralizovaný prístup k mono kanálu

Uvažujme decentralizované deterministické a náhodné metódy prístupu k médiu na prenos údajov.

Decentralizovaná deterministická prístupová metóda

Decentralizovaná deterministická metóda zahŕňa metódu odovzdávania tokenov. Metóda odovzdávania tokenov používa paket nazývaný token. Token je paket, ktorý nemá adresu a voľne cirkuluje po sieti; môže byť voľný alebo obsadený.

Výmena dát v sieti s kruhovou topológiou (decentralizovaná deterministická prístupová metóda). Táto sieť používa metódu prístupu „token pass“.

Algoritmus prenosu je nasledujúci:

Uzol, ktorý chce vysielať, čaká na voľný token, po prijatí ho označí ako obsadený (zmení zodpovedajúce bity), pridá k nemu vlastný paket a výsledok pošle ďalej do kruhu.
Každý uzol, ktorý prijme takýto token, ho prijme a skontroluje, či je paket adresovaný jemu.
Ak je paket adresovaný tomuto uzlu, potom uzol nastaví špeciálne pridelený potvrdzovací bit v tokene a odošle upravený token s paketom ďalej.
Vysielací uzol prijme späť svoju správu, ktorá prešla celým kruhom, uvoľní token (označí ho ako voľný) a odošle token späť do siete. V tomto prípade odosielajúci uzol vie, či bol jeho balík prijatý alebo nie.

Pre normálne fungovanie tejto siete je potrebné, aby jeden z počítačov alebo špeciálne zariadenie zabezpečilo, že sa token nestratí a v prípade straty tokenu ho musí tento počítač vytvoriť a spustiť do siete.

Výmena dát v sieti so zbernicovou topológiou (decentralizovaná metóda náhodného prístupu)

Pozrime sa na najbežnejšie používaný viacnásobný prístup s detekciou nosnej frekvencie s detekciou kolízie (CSMA/CD).

Podstata algoritmu je nasledovná:

Uzol, ktorý chce prenášať informácie, sleduje stav siete a akonáhle sa uvoľní, začne s prenosom.
Uzol prenáša dáta a súčasne monitoruje stav siete (snímanie nosiča a detekcia kolízií). Ak sa nezistia žiadne kolízie, prenos sa dokončí.
Ak sa zistí kolízia, uzol ju zosilní (vysiela ešte nejaký čas), aby sa zabezpečila detekcia všetkými vysielajúcimi uzlami, a potom vysielanie zastaví. Ostatné vysielacie uzly robia to isté.
Po ukončení neúspešného pokusu uzol čaká náhodne zvolený časový úsek späť a potom zopakuje svoj pokus o prenos, pričom monitoruje kolízie. V prípade druhej kolízie sa trear zvyšuje. Nakoniec sa jeden z uzlov dostane pred ostatné uzly a úspešne prenesie dáta. Metóda CSMA/CD sa často nazýva rasová metóda. Táto metóda pre siete so zbernicovou topológiou je implementovaná protokolom Ethernet.

Skôr či neskôr pri práci s lokálnou sieťou musia používatelia prenášať súbory z počítača do počítača. Pri odosielaní súborov cez lokálnu sieť spravidla nevznikajú žiadne špeciálne problémy: môžete použiť štandardné nástroje v operačnom systéme Windows/Linux alebo použiť doplnkový softvér.

Ako prenášať súbory cez lokálnu sieť medzi 2 počítačmi?

Na odosielanie súborov cez lokálnu sieť pomocou operačného systému, tzv. Ak to chcete urobiť, musíte otvoriť vlastnosti priečinka (kde požadovaný súbor) a v časti „Prístup“ vám umožňujú používať počítač v sieti, prezerať priečinok a/alebo meniť a kopírovať súbory.

Nejde presne o prenos súborov z počítača do počítača, ale princíp je podobný: používateľovi poskytnete prístup k potrebným súborom a bude môcť otvoriť alebo skopírovať dokument, ktorý potrebuje.

Okrem toho, ak chcete zdieľať súbory cez lokálnu sieť, môžete vytvoriť jeden alebo všetky sieťové počítače„zdieľaný priečinok“, do ktorého bude používateľ nahrávať súbory cez sekciu „Network Neighborhood“/„Network“ atď. (v závislosti od použitého operačného systému).

A ktokoľvek, kto používa počítač v lokálnej sieti, v prípade potreby bude môcť skopírovať potrebné súbory do/z tohto priečinka.

Program na zdieľanie súborov cez lokálnu sieť

Pre pokročilejších „používateľov“ (ktorí nechcú používať štandardné prostriedky OS alebo chce prijímať pridané vlastnosti pri prenose súborov cez lokálnu sieť) bol vyvinutý softvér tretej strany.

Napríklad úžasný program HTTP File Server, ktorý nevyžaduje inštaláciu, je vhodný na výmenu súborov v lokálnej sieti.

Hlavnou úlohou tohto programu je tvorba (alebo lepšie povedané imitácia), ktorá funguje ako služba hostenia súborov.

Po spustení programu (bude minimalizovaný do zásobníka) sa zobrazí nasledovné:

Informácie o „miestnej IP adrese“ - budú uvedené v adresný riadok a je to aj adresa servera;

- menu s dostupnými funkciami;
- číslo portu počúvania.

Program je dostupný iba na anglický jazyk, ale rozhranie je celkom jednoduché a pochopenie nebude ťažké.

Ak chcete preniesť súbor z počítača do počítača cez lokálnu sieť, musíte:

V okne „Virtuálne“. Systém súborov» kliknite kliknite pravým tlačidlom myši myšou a zvoľte „Pridať súbor“ alebo „Pridať priečinok z disku“ (ak chcete vybrať jeden súbor alebo priečinok ako celok);

- týmito akciami ste umiestnili súbory na server a otvorili ich na stiahnutie iným používateľom;
- teraz na stiahnutie tento súbor z iného počítača musíte prejsť na adresu uvedenú v hornej časti panela s adresou (v príklade je to „192.168.1.3“), vybrať požadovaný súbor a stiahnuť ho.

Služba hostenia súborov je pripravená: používatelia lokálnej siete môžu pridávať svoje súbory a priečinky prostredníctvom ponuky programu.

Okrem toho môžete pridať účty na obmedzenie prístupu k službe hostenia súborov pre používateľov tretích strán (v tomto prípade budete musieť zadať prihlasovacie meno a heslo na stiahnutie súboru) alebo vytvoriť miestne skupiny (aby nedošlo k „zmiešaniu ” všetky súbory na jednej hromade, ale štruktúrovať ich podľa potreby).

Všeobecné pojmy. Protokol. Zásobník protokolov

Hlavným cieľom, ktorý sa sleduje pri pripájaní počítačov do siete, je schopnosť využívať zdroje každého počítača všetkými používateľmi siete. Na realizáciu tejto funkcie musia mať počítače pripojené k sieti potrebné prostriedky na interakciu s ostatnými počítačmi v sieti.
Problém so separáciou sieťové zdroje zahŕňa riešenie mnohých problémov – výber spôsobu adresovania počítačov a koordinácie elektrických signálov pri nadväzovaní elektrickej komunikácie, zabezpečenie spoľahlivého prenosu dát a spracovania chybových hlásení, generovanie odoslaných správ a interpretáciu prijatých správ, ako aj mnoho ďalších nemenej dôležitých úloh.
Zvyčajným prístupom k riešeniu zložitého problému je jeho rozdelenie na niekoľko podproblémov. Na riešenie každej čiastkovej úlohy je priradený určitý modul. Zároveň sú jasne definované funkcie každého modulu a pravidlá ich interakcie.
Špeciálnym prípadom dekompozície úloh je viacúrovňová reprezentácia, pri ktorej je celý súbor modulov, ktoré riešia podúlohy, rozdelený do hierarchicky usporiadaných skupín – úrovní. Pre každú úroveň je definovaný súbor dotazovacích funkcií, pomocou ktorých môžu moduly na danej úrovni pristupovať k modulom na vyššej úrovni, aby vyriešili svoje problémy.
Tento súbor funkcií vykonávaných danou vrstvou pre vyššiu vrstvu, ako aj formáty správ vymieňané medzi dvoma susednými vrstvami počas ich interakcie, sa nazýva rozhranie.
Pravidlá pre interakciu medzi dvoma strojmi možno opísať ako súbor procedúr pre každú úroveň. Takéto formalizované pravidlá, ktoré určujú poradie a formát správ vymieňaných medzi sieťovými komponentmi umiestnenými na rovnakej úrovni, ale v rôznych uzloch, sa nazývajú protokoly.
Harmonizovaný súbor protokolov rôzne úrovne, postačujúce na organizáciu medzisieťového prepojenia, sa nazýva zásobník protokolov.
Pri organizácii interakcie možno použiť dva hlavné typy protokolov. V protokoloch sieťových služieb orientovaných na spojenie (CONS) musia odosielateľ a príjemca pred výmenou údajov najprv vytvoriť logické spojenie, to znamená dohodnúť sa na parametroch postupu výmeny, ktoré budú platiť iba v rámci tohto spojenia. Po ukončení dialógu musia toto spojenie ukončiť. Keď sa vytvorí nové spojenie, proces vyjednávania sa vykoná znova.
Druhou skupinou protokolov sú protokoly bez predchádzajúceho nadviazania spojenia (služba siete bez pripojenia, CLNS). Takéto protokoly sa tiež nazývajú datagramové protokoly. Odosielateľ jednoducho odošle správu, keď je pripravená.

ISO/OSI model

To, že protokol je dohodou medzi dvoma interagujúcimi entitami, v tomto prípade dvoma počítačmi pracujúcimi v sieti, ešte neznamená, že ide nevyhnutne o štandard. Ale v praxi pri implementácii sietí majú tendenciu používať štandardné protokoly. Tie môžu byť značkové, národné resp medzinárodné normy.
Medzinárodná organizácia pre normalizáciu (ISO) vyvinula model, ktorý jasne definuje rôzne úrovne interakcie medzi systémami, dáva im štandardné názvy a špecifikuje, akú prácu by mala každá úroveň vykonávať. Tento model sa nazýva interakčný model otvorené systémy(Open System Interconnection, OSI) alebo model ISO/OSI.
V modeli OSI je komunikácia rozdelená do siedmich vrstiev alebo vrstiev (obr. 1). Každá úroveň sa zaoberá jedným špecifickým aspektom interakcie. Interakčný problém je teda rozložený na 7 konkrétnych problémov, z ktorých každý môže byť riešený nezávisle od ostatných. Každá vrstva udržiava rozhrania s vrstvami nad a pod.
Model OSI iba popisuje systémové nástroje interakcie bez toho, aby ste sa dotkli aplikácií koncových používateľov. Aplikácie implementujú svoje vlastné komunikačné protokoly prístupom k systémovým zariadeniam. Treba mať na pamäti, že aplikácia môže prevziať funkcie niektorých vyšších vrstiev modelu OSI, v takom prípade, ak je to potrebné, pristupuje priamo k systémovým nástrojom, ktoré vykonávajú funkcie zostávajúcich nižších vrstiev modelu OSI. OSI model.

Aplikácia koncového používateľa môže využívať nástroje na interakciu so systémom nielen na organizovanie dialógu s inou aplikáciou spustenou na inom počítači, ale aj na jednoduchý príjem služieb konkrétnej sieťovej služby.

Povedzme teda, že aplikácia odošle požiadavku na aplikačnú vrstvu, ako je napríklad súborová služba. Na základe tejto požiadavky softvér na aplikačnej úrovni vygeneruje správu v štandardnom formáte, ktorá obsahuje servisné informácie (hlavičku) a prípadne prenášané dáta. Táto správa sa potom prepošle na reprezentatívnu úroveň.
Prezentačná vrstva pridá svoju hlavičku do správy a výsledok odovzdá do vrstvy relácie, ktorá zase pridá svoju hlavičku atď.
Nakoniec sa správa dostane do najnižšej, fyzickej vrstvy, ktorá ju vlastne prenáša po komunikačných linkách.
Keď správa príde na iný počítač cez sieť, postupne sa posúva z úrovne na úroveň. Každá úroveň analyzuje, spracuje a vymaže hlavičku svojej úrovne, vykoná príslušné túto úroveň funkciu a odovzdáva správu vyššej úrovni.
Okrem výrazu „správa“ existujú aj iné názvy, ktoré používajú sieťoví špecialisti na označenie jednotky výmeny údajov. Normy ISO pre protokoly akejkoľvek úrovne používajú termín „protokolová dátová jednotka“ – Protocol Data Unit (PDU). Okrem toho sa často používajú názvy rám, paket a datagram.

Funkcie modelovej vrstvy ISO/OSI

Fyzická úroveň. Táto vrstva sa zaoberá prenosom bitov cez fyzické kanály, ako je koaxiálny kábel, krútená dvojlinka alebo optický kábel. Táto úroveň súvisí s charakteristikami fyzických médií na prenos dát, ako je šírka pásma, odolnosť voči šumu, charakteristická impedancia a iné. Na rovnakej úrovni sa určujú charakteristiky elektrických signálov, ako sú požiadavky na hrany impulzov, napäťové alebo prúdové úrovne prenášaného signálu, typ kódovania, rýchlosť prenosu signálu. Okrem toho sú tu štandardizované typy konektorov a účel každého kontaktu.
Funkcie fyzickej vrstvy sú implementované vo všetkých zariadeniach pripojených k sieti. Na strane počítača sú funkcie fyzickej vrstvy vykonávané sieťovým adaptérom alebo sériovým portom.
Úroveň dátového spojenia. Jednou z úloh spojovej vrstvy je kontrola dostupnosti prenosového média. Ďalšou úlohou spojovej vrstvy je implementácia mechanizmov detekcie chýb a ich korekcie. Na tento účel sa vo vrstve dátového spojenia bity zoskupujú do sád nazývaných rámce. Linková vrstva zaisťuje, že každý rámec sa prenáša správne, umiestnením špeciálnej sekvencie bitov na začiatok a koniec každého rámca, aby ho označili, a tiež vypočíta kontrolný súčet tak, že sčíta všetky bajty rámca určitým spôsobom a pridá kontrolný súčet. do rámu. Keď rámec príde, prijímač opäť vypočíta kontrolný súčet prijatých dát a porovná výsledok s kontrolným súčtom z rámca. Ak sa zhodujú, rámec sa považuje za správny a akceptovaný. Ak sa kontrolné súčty nezhodujú, zaznamená sa chyba.
Protokoly spojovej vrstvy používané v lokálnych sieťach obsahujú určitú štruktúru spojení medzi počítačmi a spôsoby ich adresovania. Hoci vrstva dátového spojenia poskytuje doručovanie rámcov medzi ľubovoľnými dvoma uzlami v lokálnej sieti, robí to len v sieti s veľmi špecifickou topológiou pripojenia, presne s topológiou, pre ktorú bola navrhnutá. Typické topológie podporované protokolmi vrstvy LAN zahŕňajú zdieľanú zbernicu, kruh a hviezdu. Príklady protokolov spojovej vrstvy sú Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN.
Sieťová vrstva. Táto úroveň slúži na vytvorenie jednotného transportného systému, ktorý spája niekoľko sietí s rôznymi princípmi prenosu informácií medzi koncovými uzlami.
Správy sieťovej vrstvy sa zvyčajne nazývajú pakety. Pri organizovaní doručovania paketov na úrovni siete sa používa pojem „číslo siete“. V tomto prípade sa adresa príjemcu skladá z čísla siete a čísla počítača v tejto sieti.
Aby ste mohli preniesť správu od odosielateľa nachádzajúceho sa v jednej sieti k príjemcovi nachádzajúcemu sa v inej sieti, musíte vykonať niekoľko tranzitných prenosov (preskokov) medzi sieťami, pričom vždy vyberiete vhodnú trasu. Trasa je teda postupnosť smerovačov, cez ktoré prechádza paket.
Problém výberu najlepšej cesty sa nazýva smerovanie a jeho riešenie je Hlavná úlohaúrovni siete. Tento problém komplikuje fakt, že najkratšia cesta nie je vždy najlepšia. Často je kritériom pre výber trasy čas prenosu dát po tejto trase, závisí od kapacity komunikačných kanálov a intenzity dopravy, ktorá sa môže v čase meniť.
Na úrovni siete sú definované dva typy protokolov. Prvý typ sa týka definície pravidiel pre prenos dátových paketov koncového uzla z uzla do smerovača a medzi smerovačmi. Toto sú protokoly, ktoré sa zvyčajne myslia, keď ľudia hovoria o protokoloch sieťovej vrstvy. Sieťová vrstva zahŕňa aj iný typ protokolu, nazývaný protokoly výmeny informácií o smerovaní. Pomocou týchto protokolov smerovače zhromažďujú informácie o topológii sieťových pripojení. Protokoly sieťovej vrstvy sú implementované softvérovými modulmi operačného systému, ako aj softvérom a hardvérom smerovača.
Príklady protokolov sieťovej vrstvy sú protokol TCP/IP stack IP Internetwork Protocol a Novell IPX stack Internetwork Protocol.
Transportná vrstva. Na ceste od odosielateľa k príjemcovi môžu byť pakety poškodené alebo stratené. Zatiaľ čo niektoré aplikácie majú svoje vlastné spracovanie chýb, sú iné, ktoré uprednostňujú okamžité riešenie spoľahlivého pripojenia. Úlohou transportnej vrstvy je zabezpečiť, aby aplikácie alebo horné vrstvy zásobníka – aplikácia a relácia – prenášali dáta s takým stupňom spoľahlivosti, aký vyžadujú. Model OSI definuje päť tried služieb poskytovaných transportnou vrstvou.
Spravidla sú implementované všetky protokoly, počnúc transportnou vrstvou a vyššie softvér koncové uzly siete – komponenty ich sieťových operačných systémov. Príkladom transportných protokolov je TCP protokoly a UDP zásobníka TCP/IP a protokol SPX zásobníka Novell.
Úroveň relácie. Vrstva relácie poskytuje správu konverzácií na zaznamenanie toho, ktorá strana je momentálne aktívna, a tiež poskytuje možnosti synchronizácie. Tie vám umožňujú vkladať kontrolné body do dlhých presunov, takže v prípade zlyhania sa môžete vrátiť k poslednému kontrolnému bodu, namiesto toho, aby ste začínali odznova. V praxi používa vrstvu relácie len málo aplikácií a málokedy sa implementuje.
Prezentačná úroveň. Táto vrstva poskytuje záruku, že informácie prenášané aplikačnou vrstvou budú pochopené aplikačnou vrstvou v inom systéme. V prípade potreby prezentačná vrstva konvertuje dátové formáty do nejakého bežného prezentačného formátu a na recepcii podľa toho vykoná spätnú konverziu. Aplikačné vrstvy tak môžu prekonať napríklad syntaktické rozdiely v reprezentácii dát. Na tejto úrovni je možné vykonávať šifrovanie a dešifrovanie dát, vďaka čomu je zabezpečená tajnosť výmeny dát pre všetky aplikačné služby naraz. Príkladom protokolu, ktorý funguje na prezentačnej vrstve, je protokol Secure Socket Layer (SSL), ktorý poskytuje bezpečné zasielanie správ pre protokoly aplikačnej vrstvy zásobníka TCP/IP.
Aplikačná vrstva. Aplikačná vrstva je v skutočnosti len súbor rôznych protokolov, prostredníctvom ktorých používatelia siete pristupujú k zdieľaným zdrojom, ako sú súbory, tlačiarne alebo hypertextové webové stránky, a tiež organizujú svoju spoluprácu, napríklad pomocou protokolu Email. Jednotka údajov, s ktorou aplikačná vrstva pracuje, sa zvyčajne nazýva správa.
Existuje veľmi široká škála protokolov aplikačnej vrstvy. Uveďme ako príklady aspoň niekoľko najbežnejších implementácií súborových služieb: NCP in operačný systém Novell NetWare, SMB in Microsoft Windows NT, NFS, FTP a TFTP zahrnuté v zásobníku TCP/IP.

Protokoly interakcie aplikácií a protokoly transportného subsystému

Funkcie na všetkých vrstvách OSI modelu možno zaradiť do jednej z dvoch skupín: buď funkcie, ktoré závisia od konkrétnej technickej implementácie siete, alebo funkcie, ktoré sú orientované na prácu s aplikáciami.
Tri nižšie úrovne – fyzická, kanálová a sieťová – sú závislé od siete, to znamená, že protokoly týchto úrovní úzko súvisia s technickou implementáciou siete a použitým komunikačným zariadením.
Tri vyššie úrovne – relácia, prezentácia a aplikácia – sú orientované na aplikáciu a málo závisia od technických vlastností konštrukcie siete. Protokoly v týchto vrstvách nie sú ovplyvnené žiadnymi zmenami v topológii siete, výmenou hardvéru alebo migráciou na inú sieťovú technológiu.
Transportná vrstva je medzivrstva, skrýva všetky detaily fungovania spodných vrstiev od vrchných vrstiev. To vám umožňuje vyvíjať aplikácie nezávisle od technické prostriedky priamo zapojené do prepravy správ.

Obrázok 2 zobrazuje vrstvy modelu OSI, na ktorých fungujú rôzne prvky siete.
Počítač s nainštalovaným sieťovým operačným systémom komunikuje s iným počítačom pomocou protokolov všetkých siedmich úrovní. Počítače vykonávajú túto interakciu prostredníctvom rôznych komunikačných zariadení: rozbočovačov, modemov, mostov, prepínačov, smerovačov, multiplexerov. V závislosti od typu môže komunikačné zariadenie fungovať buď len na fyzickej vrstve (repeater), alebo na fyzickej a linkovej úrovni (bridge a switch), alebo na fyzickej, linkovej a sieťovej vrstve, niekedy vrátane transportnej vrstvy (router). ).

Funkčná zhoda typov komunikačných zariadení s úrovňami modelu OSI

Najlepší spôsob, ako pochopiť rozdiely medzi sieťovými adaptérmi, opakovačmi, mostmi/prepínačmi a smerovačmi, je myslieť na ne z hľadiska modelu OSI. Vzťah medzi funkciami týchto zariadení a vrstvami modelu OSI je znázornený na obrázku 3.

Na fyzickej úrovni funguje opakovač, ktorý regeneruje signály, čím vám umožňuje zväčšiť dĺžku siete.
Sieťový adaptér pracuje na fyzickej vrstve a vrstve dátového spojenia. Fyzická vrstva zahŕňa tú časť funkcií sieťového adaptéra, ktorá je spojená s príjmom a prenosom signálov cez komunikačnú linku a získanie prístupu k zdieľanému prenosovému médiu a rozpoznanie MAC adresy počítača je už funkciou odkazová vrstva.
Mosty vykonávajú väčšinu svojej práce na vrstve dátového spojenia. Pre nich je sieť reprezentovaná množinou MAC adries zariadení. Extrahujú tieto adresy z hlavičiek pridaných do paketov na vrstve dátového spojenia a používajú ich počas spracovania paketov na rozhodnutie, na ktorý port sa má konkrétny paket poslať. Mosty nemajú prístup k informáciám o sieťových adresách, ktoré súvisia s viacerými vysoký stupeň. Preto sú pri rozhodovaní o možných cestách alebo trasách paketov po sieti obmedzené.
Smerovače fungujú na sieťovej vrstve modelu OSI. V prípade smerovačov je sieť množinou sieťových adries zariadení a množinou sieťových ciest. Smerovače analyzujú všetky možné cesty medzi akýmikoľvek dvoma sieťovými uzlami a vyberú najkratšiu. Pri výbere možno brať do úvahy aj ďalšie faktory, napríklad stav medziuzlov a komunikačných liniek, kapacitu linky alebo náklady na prenos dát.
Aby router mohol vykonávať funkcie, ktoré mu boli pridelené, musí mať prístup k podrobnejším informáciám o sieti, než aké sú dostupné pre most. Hlavička paketu sieťovej vrstvy obsahuje okrem sieťovej adresy napríklad údaje o kritériách, ktoré by sa mali použiť pri výbere trasy, o dobe životnosti paketu v sieti a o protokole vyššej úrovne, ktorý paket patrí. do.
Vďaka použitiu Ďalšie informácie, router môže vykonávať viac paketových operácií ako most/prepínač. Preto je softvér potrebný na prevádzku smerovača zložitejší.
Na obrázku 3 je znázornený iný typ komunikačného zariadenia – brána, ktorá môže fungovať na akejkoľvek úrovni modelu OSI. Brána je zariadenie, ktoré vykonáva preklad protokolu. Brána je umiestnená medzi komunikujúcimi sieťami a slúži ako sprostredkovateľ, ktorý prekladá správy prichádzajúce z jednej siete do formátu inej siete. Bránu je možné realizovať buď čisto softvérovo nainštalovaným na bežnom počítači, alebo na báze špecializovaného počítača. Preklad jedného zásobníka protokolov do druhého je komplexná intelektuálna úloha, ktorá si vyžaduje maximum úplné informácie o sieti, takže brána používa hlavičky všetkých vysielacích protokolov.

Špecifikácia IEEE 802

Približne v rovnakom čase, ako bol predstavený model OSI, bola zverejnená špecifikácia IEEE 802, ktorá efektívne rozširuje sieťový model OSI. Toto rozšírenie sa vyskytuje v dátovom spojení a fyzických vrstvách, ktoré určujú, ako môže viac ako jeden počítač pristupovať k sieti bez konfliktu s inými počítačmi v sieti.
Tento štandard podrobne popisuje tieto vrstvy rozdelením vrstvy dátového spojenia na 2 podvrstvy:
– Logical Link Control (LLC) – podúroveň riadenia logického spojenia. Spravuje spojenia medzi dátovými kanálmi a definuje použitie bodov logického rozhrania, nazývaných prístupové body služieb, ktoré môžu ostatné počítače použiť na odovzdávanie informácií vyšším vrstvám modelu OSI;
– Media Access Control (MAC) – podvrstva riadenia prístupu k zariadeniu. Poskytuje paralelný prístup pre viacerých sieťové adaptéry na fyzickej úrovni má priamu interakciu s internetová karta počítač a zodpovedá za zabezpečenie bezchybného prenosu dát medzi počítačmi v sieti.

Podľa zásobníka protokolov

Sada protokolov (alebo zásobník protokolov) je kombináciou protokolov, ktoré spolupracujú pri poskytovaní sieťovej komunikácie. Tieto sady protokolov sú zvyčajne rozdelené do troch skupín, ktoré zodpovedajú modelu siete OSI:
– sieť;
– doprava;
– aplikovaný.
Sieťové protokoly poskytujú nasledujúce služby:
– adresovanie a smerovanie informácií;
– kontrola chýb;
– žiadosť o retransmisiu;
– stanovenie pravidiel interakcie v špecifickom sieťovom prostredí.
Populárne sieťové protokoly:
– DDP (Delivery Datagram Protocol). Protokol prenosu dát Apple používaný v AppleTalk.
– IP (Internet Protocol). Časť sady protokolov TCP/IP, ktorá poskytuje informácie o adresovaní a smerovaní.
– IPX (Internetwork Packet eXchange) a NWLink. Sieťový protokol Novell NetWare (a implementácia tohto protokolu spoločnosťou Microsoft) používaný na smerovanie a posielanie paketov.
– NetBEUI. Tento protokol, vyvinutý spoločne spoločnosťami IBM a Microsoft, poskytuje transportné služby pre NetBIOS.
Transportné protokoly sú zodpovedné za zabezpečenie spoľahlivého prenosu údajov medzi počítačmi.
Populárne transportné protokoly:
– ATP (AppleTalk Transaction Protocol) a NBP (Name Binding Protocol). Protokoly relácie a prenosu AppleTalk.
– NetBIOS/NetBEUI. Prvý vytvára spojenie medzi počítačmi a druhý poskytuje služby prenosu dát pre toto spojenie.
– SPX (Sequenced Packet exchange) a NWLink. Protokol Novell orientovaný na pripojenie používaný na poskytovanie údajov (a implementácia tohto protokolu spoločnosťou Microsoft).
– TCP (Transmission Control Protocol). Časť sady protokolov TCP/IP zodpovedná za spoľahlivé doručovanie údajov.
Aplikačné protokoly zodpovedné za interakciu aplikácií.
Populárne aplikačné protokoly:
– AFP (AppleTalk File Protocol). Protokol diaľkové ovládanie súbory Macintosh.
– FTP (File Transfer Protocol). Ďalší člen sady protokolov TCP/IP, ktorý sa používa na poskytovanie služieb prenosu súborov.
– NCP (NetWare Core Protocol – NetWare Basic Protocol). Klientsky shell a presmerovače Novell.
– SMTP (Simple Mail Transport Protocol). Člen sady protokolov TCP/IP zodpovedný za prenos elektronickej pošty.
– SNMP (Simple Network Management Protocol). TCP/IP protokol používaný na správu a monitorovanie sieťových zariadení.

Metódy výmeny dát v lokálnych sieťach

Na riadenie výmeny (riadenie prístupu k sieti, arbitráž siete) sa používajú rôzne metódy, ktorých vlastnosti do značnej miery závisia od topológie siete.

Existuje niekoľko skupín prístupových metód založených na časovom rozdelení kanála:

 centralizované a decentralizované

 deterministické a náhodné

Centralizovaný prístup je riadený z riadiaceho centra siete, ako je napríklad server. Metóda decentralizovaného prístupu funguje na základe protokolov bez kontrolných akcií z centra.

Centralizovaný prístup k mono kanálu

V sieťach s centralizovaným prístupom sa používajú dve metódy prístupu: metóda polling a metóda delegovania. Tieto metódy sa používajú v sieťach s explicitným riadiacim centrom.

Prieskumná metóda.
Výmena dát v LAN s hviezdicovou topológiou s aktívnym centrom (centrálny server). S danou topológiou sa môžu všetky stanice rozhodnúť pre prenos informácií na server v rovnakom čase. Centrálny server môže komunikovať len s jednou pracovnou stanicou. Preto je v každom okamihu potrebné zvoliť len jednu vysielajúcu stanicu.

Centrálny server posiela požiadavky postupne všetkým staniciam. Každá pracovná stanica, ktorá chce prenášať dáta (prvá z nich), odošle odpoveď alebo okamžite začne prenos. Po skončení relácie prenosu centrálny server pokračuje v kruhovom dotazovaní. Stanice majú v tomto prípade nasledovné priority: maximálna priorita je tá, ktorá je najbližšie k poslednej stanici, ktorá dokončila výmenu.

Výmena dát v sieti so zbernicovou topológiou. Táto topológia môže mať rovnaké centralizované riadenie ako hviezda. Jeden z uzlov (centrálny) posiela požiadavky všetkým ostatným, zisťuje, kto chce vysielať, a potom povolí prenos tomu, ktorý z nich to po skončení prenosu ohlási.
Spôsob prenosu oprávnenia (odovzdanie tokenu)
Token je balík služieb určitého formátu, do ktorého môžu klienti umiestniť svoje informačné balíky. Poradie prenosu tokenu cez sieť z jednej pracovnej stanice na druhú nastavuje server. Pracovná stanica dostane povolenie na prístup k médiu na prenos údajov, keď prijme špeciálny tokenový paket. Túto metódu prístupu pre siete so zbernicovou a hviezdicovou topológiou poskytuje protokol ArcNet.

Decentralizovaný prístup k mono kanálu

Uvažujme decentralizované deterministické a náhodné metódy prístupu k médiu na prenos údajov.
Decentralizovaná deterministická metóda zahŕňa metódu odovzdávania tokenov. Metóda odovzdávania tokenov používa paket nazývaný token. Token je paket, ktorý nemá adresu a voľne cirkuluje po sieti; môže byť voľný alebo obsadený.

Výmena dát v sieti s kruhovou topológiou

1. Táto sieť používa metódu prístupu „token pass“. Algoritmus prenosu je nasledujúci:
a) uzol, ktorý chce vysielať, čaká na voľný token, po prijatí ho označí za obsadený (zmení zodpovedajúce bity), pridá k nemu vlastný paket a výsledok pošle ďalej do kruhu;
b) každý uzol, ktorý prijme takýto token, ho prijme a skontroluje, či je mu paket adresovaný;
c) ak je paket adresovaný tomuto uzlu, potom uzol nastaví špeciálne pridelený potvrdzovací bit v tokene a pošle upravený token s paketom ďalej;
d) vysielací uzol prijme späť svoju správu, ktorá prešla celým ringom, uvoľní token (označí ho ako voľný) a znova odošle token do siete. V tomto prípade odosielajúci uzol vie, či bol jeho balík prijatý alebo nie.

Výmena dát v sieti so zbernicovou topológiou

Pozrime sa na najbežnejšie používaný viacnásobný prístup s detekciou nosnej frekvencie s detekciou kolízie (CSMA/CD). Podstata algoritmu je nasledovná:
1) uzol, ktorý chce prenášať informácie, monitoruje stav siete a akonáhle sa uvoľní, začne prenos;
2) uzol prenáša dáta a súčasne monitoruje stav siete (snímanie nosiča a detekcia kolízie). Ak sa nezistia žiadne kolízie, prenos sa dokončí;
3) ak je zistená kolízia, uzol ju zosilní (vysiela ešte nejaký čas), aby zabezpečil detekciu všetkými vysielajúcimi uzlami a potom zastaví vysielanie. Ostatné vysielacie uzly robia to isté;
4) po ukončení neúspešného pokusu uzol čaká náhodne zvolený časový úsek späť a potom zopakuje svoj pokus o vysielanie, pričom kontroluje kolízie.

Výmena dát v lokálnych sieťach. Najjednoduchší model výmeny dát v počítačovej sieti