Автор работы: Пользователь скрыл имя, 26 Июля 2014 в 10:09, реферат
Сегодня, в век информатизации и компьютеризации информация является таким же ресурсом, как трудовые, материальные и энергетические, а значит, процесс ее переработки можно воспринимать как технологию.
Информационные технологии – это процессы, использующие совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления (нового информационного продукта).
Информационная система (база) – это организационно-упорядоченная взаимосвязанная совокупность средств и методов информационных технологий, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели
В отечественной литературе часто термин LAN отождествляют с понятием локальная вычислительная сеть (ЛВС), что не совсем корректно. Понятие ЛВС определяет отдельный класс информационных сетей, обеспечивающих доступ распределенных на ограниченной территории пользователей к единому вычислительному ресурсу, а также реализацию функций содержательной обработки информации (распределенные вычисления, удаленное выполнение заданий и т. д.) и использующих в качестве транспортной сети локальную сеть передачи данных.
В дальнейшем, говоря о локальных сетях (или LAN), будем понимать сеть передачи данных, связывающую ряд абонентских систем (рабочих станций ЛС) в одной локальной зоне, географически ограниченной, например, одним зданием, студенческим городком, радиусом в несколько километров, на базе высокоскоростных каналов передачи данных (обычно моноканалов).
Относительно небольшая сложность и стоимость ЛС, использующих в качестве АС в основном персональные ЭВМ, обеспечивают широкое применение сетей в автоматизации управленческой деятельности и делопроизводства, технологических и производственных процессов. ЛС применяются для создания распределенных управляющих, информационно-справочных, контрольно-измерительных систем, систем промышленных роботов и гибких автоматизированных производств.
При помощи общего канала связи ЛС может объединять от десятков до сотен абонентских узлов, включающих персональные компьютеры, внешние запоминающие устройства (ЗУ), дисплеи, печатающие и копирующие устройства, кассовые и банковские аппараты, интерфейсные схемы и др.
Основными компонентами ЛС являются: передающие среды, рабочие станции, интерфейсные платы, серверы. ЛС могут так же подключаться к другим локальным и глобальным (региональным, территориальным) телекоммуникационным сетям с помощью специальных устройств сопряжения, реализуемых в виде специализированных устройств или на базе персональных ЭВМ, дооснащенных соответствующими аппаратными и программными средствами.
Понимание различий между устройствами сопряжения очень важно, особенно сейчас, когда начинают появляться различного рода гибридные устройства, выполняющие смешанные функции. В настоящее время уже существует целый ряд подобных устройств, отличающихся реализуемыми функциями, принципами построения и способам использования:
Мост (Bridge). Мост соединяет два участка сети (сетевых сегмента) и пропускает пакеты в зависимости от их адреса, обеспечивая сопряжение фрагментов ЛС на уровне звена данных ЭМВОС. Оба сегмента должны являться составными частями единой сети передачи данных или локальной вычислительной сети с одним сетевым адресом. Так как мост позволяет объединять различные однотипные сегменты ЛС на подуровне доступа к среде передачи (MAC), то с его помощью можно соединить любые две сети соответствующие стандарту IEEE 802.2 в не зависимости от различий в средах передачи и методах доступа. Использование мостов позволяет обеспечить повышение эффективности, безопасности и протяженности локальных сетей.
Маршрутизатор (Rauter). Маршрутизатор работает на сетевом уровне модели ВОС. Он по адресу пакета определяет один из маршрутов, по которому будет направлен пакет и обеспечивает соединение между собой (на сетевом уровне) различных фрагментов локальных сетей или отдельных, работающих по различным протоколам локальных вычислительных сетей, каждая из которых имеет свой сетевой адрес. В отличие от мостов, маршрутизаторы являются протокол ориентированными и их целесообразно применять в больших ЛС, где МАС-уровни у подсетей обычно не совпадают. Часто многопротокольные маршрутизаторы используются как пограничные устройства для объединения географически удаленных фрагментов локальной сети через территориальную сеть.
Мост-маршрутизатор (Brouter). Это гибрид двух устройств (моста и маршрутизатора), выполняющий отдельные функции как одного, так и другого устройства. Он реализует функции уровня звена данных и сетевого уровня, обеспечивая фильтрацию и маршрутизацию поступающих пакетов, являясь подобно мосту протокол не ориентированным устройством.
Шлюз (Gateway). Это устройство, предназначенное не только для соединения отдельных сетей, но и для трансляции (преобразования) и согласования протоколов соединяемых сетей из одного в другой и обратно. Шлюзы работают на всех семи уровнях ЭМВОС.
Репитер (Repeater). В отличие от вышеперечисленных устройств репитер работает на самом нижнем уровне ЭМВОС – физическом. Он может только принимать и отправлять пакеты, обеспечивая лишь электрическое сопряжение двух подсетей. Репитер регенерирует принятый сигнал и позволяет, таким образом увеличить расстояние, на которое может быть передан сигнал. Все вышеперечисленные устройства также обеспечивают выполнение функций репитера.
В 1980 г. в институте инженеров по электротехники и радиоэлектроники – IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) был создан комитете 802 с целью разработки стандартов в области ЛС. Подготовка проектов стандартов была возложена на ряд соответствующих подкомитетов. Многие сетевые стандарты IEEE легли в основу стандартов по ЛС Международной организации по стандартизации (International Organization for Standartization – ISO) и Международной комиссии по электротехнике (International Electrotechnical Commision – IЕС), которые для этих целей организовали совместный комитет JTCI.
Подкомитет 802.1 IEEE разрабатывает методы межсетевого взаимодействия и архитектуру системы управления ЛС, общую совокупность стандартов для ЛС, которая включает:
Стандарт IEEE 802 – основной стандарт для локальных и региональных сетей, одобренный в 1990 году и включающий обзор сетевых архитектур.
Стандарт IEEE 802.1В – стандарт управления локальными / региональными сетями. Одобренный в 1992 году, он вместе с 802.1k лег в основу ISO/IEC 15802-2.
Стандарт IEEE 802.1D – стандарт соединения локальных сетей на уровне MAC с помощью мостов. Одобренный в 1990 году, он лег в основу ISO/IEC 10038.
Стандарт IEEE 802.1E – стандарт на протоколы системной нагрузки для локальных и региональных сетей. Одобренный в 1990 году, он лег в основу ISO/IEC 10038.
Стандарт IEEE 802.1F – стандарт определения управляющей информации для серии 802, одобрен в 1993 году.
Стандарт IEEE 802.1g – предложение по стандарту на удаленные мосты уровня MAC.
Стандарт IEEE 802.1H – рекомендуемые правила организации мостов MAC в сетях Ethernet 2.0, одобрены в 1995 году.
Стандарт IEEE 802.1i – стандарт на использование FDDI в качестве моста уровня MAC, одобрен в 1992 году и включен в ISO/IEC 10038.
Стандарт IEEE 802.1j – дополнение к 802. 1D, одобрено в 1996 году. Данный стандарт описывает связь локальных сетей с помощью мостов уровня MAC.
Стандарт IEEE 802.1k – стандарт для локальных и региональных сетей на обнаружение и динамический контроль маршрутизации событий, одобрен в 1993 году и вместе с 802.1В лег в основу ISO/IEC 15802-2.
Стандарт IEEE 802.1m – описание соответствий для 802. 1E, рассматривающее определения и правила управляемых объектов для протокола системной нагрузки, одобрено в 1993 году и включено в ISO/IEC 15802-4.
Стандарт IEEE 802.1р – предложение по стандарту для локальных и региональных сетей, касающееся ускорения обработки трафика и многоадресной фильтрации с помощью мостов уровня MAC.
Стандарт IEEE 802.1Q – предложение по стандарту на виртуальные локальные сети с мостами.
К этой группе стандартов по ЛС относятся также следующие стандарты МОС:
Стандарт ISO/IEC 10038 – стандарт соединения локальных сетей с помощью мостов уровня MAC. Базирующийся на IEEE 802.1D и включающий 802.li и 802.1m он был одобрен в 1993 году.
Стандарт ISO/IEC 15802-2 – общие спецификации на управление локальными и региональными сетями. Они базируются на стандарты IEEE 802.1В, 802.1k и были одобрены в 1994 году.
Подкомитеты 802.2 и 802.3 – 802.5, опираясь на семиуровневую модель ВОС, выполнили дальнейшую декомпозицию уровней 1 и 2 модели. Согласно модели IEEE уровень звена данных поделен на два подуровня: управление логическим звеном LLC (Logical Link Control) и управление доступом к среде MAC (Medium Access Control). Соотношение уровней ЭМВОС и IEEE для ЛС показано на рис. 1.6. В функции LLC входит передача кадров между станциями (управление потоком данных), включая исправление ошибок. На этом уровне выполняется также диагностика работоспособности узлов ЛС. Организация LLC не зависит от алгоритмов доступа к физической среде и ее типа, если не считать временных соотношений.
Группа стандартов уровня звена данных включает следующие стандарты IEEE и МОС:
Стандарт IEEE 802.2 – стандарт для логического управления каналом при связи локальных и региональных сетей, в основном с помощью мостов. Он лег в основу стандарта ISO/IEC 8802-2. Текущая версия одобрена в 1994 году и заменила более ранний стандарт 802.2 от 1989 года.
Стандарт ISO/IEC 8802-2 – стандарт для логического управления каналом при связи локальных сетей, в основном с помощью мостов. Он базируется на IEEE 802.2 (редакция 1994 года) и включает 802.2а, 802.2b, 802.2d, 802.2е и 802.5р. Данный стандарт заменил версии обоих стандартов от 1989 года и был одобрен в 1994 году. В зависимости от технической реализации нижнего физического уровня выделены стандарты для разновидностей ЛС, каждый из которых кроме специфических стандартов физического уровня включает также часть управления доступом к среде. Подуровень MAC реализует алгоритм доступа к среде и адресацию станций ЛС.
Рис. 1.6. Соотношение уровней ЭМВОС и IEEE для ЛС
Стандарт IEEE 802.3 – определяет линейную магистральную (шинную) ЛС с множественным методом доступа с контролем несущей и обнаружением столкновений (CSMA/CD).
Стандарт ISO/IEC 8802-3 - стандарт на методы доступа CSMA/CD и физический уровень в локальных сетях. Он базируется на IEEE 802.3 и включает 802.3b, 802.3с, 802.3d, 802.3е, 802.3h, 802.3i, 802.3j, 802.3k, 802.3l, 802.3m, 802.3n, 802.3p, 802.3q, 802.3s, 802.3t и 802.3v. Одобренный в 1996 году, он заменил версию стандарта от 1993 года.
Стандарт IEEE 802.3u – стандарт для сетей 100BaseX.
Стандарт IEEE 802.4 (ISO/DIS 8802/4) – определяет линейную магистральную ЛС с передачей полномочий (маркеров). Маркер, представляющий собой определенную комбинацию бит, перемещается от одного абонента (станции) к другому, образуя логическое кольцо. Согласно этому стандарту может быть использована одна или несколько полос широкополосного канала. Сигналом является модулированная несущая. В таких ЛС возможна организация обмена разнотипной дискретной информацией по одному каналу как от различных компьютеров и других информационных или управляющих систем, так и телевизионных и радиовещательных программ и телефонных разговоров. Недостатком подобных сетей являются их сложные протокольная и аппаратная реализации.
Стандарт IEEE 802.5 – определяет кольцевую ЛС с передачей маркера.
Стандарт ISO/IEC 8802-5 – стандарт на метод доступа и физический уровень сетей Token Ring, т. е. на общую архитектуру Token Ring. Он базируется на IEEE 802.5 и включает 802.5b. Принятая в 1995 г. редакция заменила стандарт 1992 года.
Стандарт ISO/IEC 11802-4 – технический отчет (не стандарт) на базе IEEE 802.5. Он рассматривает методы доступа Token Ring для станций с подключением по оптическому кабелю. Данный отчет был опубликован в июне 1994 года.
Стандарт IEEE 802.6 – стандарт, определяющий архитектуру городской сети (MAN).
Стандарт IEEE 802.7 – стандарт, определяющий метод передачи сегментов по кольцу. Если сегмент, циркулирующий по кольцу, пустой, станция, мимо которой он проходит, может поместить в него данные и передать в соседнюю станцию. Этот метод впервые был положен в основу при построении одной из первых сетей Cambridge Ring, которая была разработана в 70-х годах. По этому принципу были построены и другие первые локальные сети, например, отечественная ЛС «Эстафета».
Стандарт IEEE 802.8 – определяет использование в ЛС волоконно–оптической техники.
Стандарт IEEE 802.9 – определяет построение интегрированной сети передачи данных и речи.
Стандарт ISO/IEC 8802-9 – стандарт на интерфейсы локальных сетей на физическом уровне и уровне MAC. Базирующийся на IEEE 802.9, был одобрен в 1996 году.
Стандарт IEEE 802.10 – стандарт, определяющий архитектуру виртуальных ЛС.
Стандарт IEEE 802.11 – стандарт на беспроводные (радио) ЛС. Стандарт 802.11 для сетей радио-Ethernet предусматривает два метода передачи – DSSS и FHSS. Метод DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) – «метод прямой последовательности» предполагает передачу с одиннадцатикратной избыточностью (одновременно по 11-ти подканалам). Метод FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) – «метод частотных скачков» - предусматривает передачу узкополосным сигналом, частота которого скачкообразно меняется путем выбора очередного подканала из 79 возможных по псевдослучайному закону. Согласно стандарту 802.11 при построении радио ЛС предусматривается использование двух частотных диапазонов – 2400-2483.5 МГц и 2.4-2.4835 ГГц. Первый рекомендуется для использования внутри помещений, а второй – вне помещений. Максимальная дальность передачи в радио-ЛС может достигать 25 км.
Стандарт IEEE 802.12 – стандарт, определяющий архитектуру ЛС 100 VG Any LAN.
Метод доступа CSMA/CD
Данный метод множественного доступа к среде используется в сетях Ethernet (стандарт IEEE 802.3) и реализует схему с состязанием, в которой сетевые узлы соревнуются за право использования среды. Узел, захвативший ресурс среды (выигравший состязание), может передать один пакет, а потом должен ее освободить для других узлов. Если несколько узлов начинают передачу почти одновременно, возникает конфликт (столкновение) и все отправленные пакеты теряются.
Метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов МДПН/ОК (CSMA/CD – Сarrier Sense Multiple Access with Collision Detection)) устанавливает следующий порядок обмена в сети: если рабочая станция хочет воспользоваться моноканалом для передачи данных, она сначала должна проверить состояние канала и только в том случае, когда канал свободен ей разрешается начать передачу. В процессе передачи станция продолжает прослушивание сети для обнаружения возможных конфликтов.