Обзор и архитектура вычислительных сетей (лекция №1)

Основные понятия
Сеть – это совокупность объектов, образуемых устройствами передачи и обработки данных.
Международная организация по стандартизации определила вычислительную сеть как последовательную бит-ориентированную передачу информации между связанными друг с другом независимыми устройствами.
По территориальному признаку разделяются на:
- Локальные вычислительные сети (ЛВС) или Local Area Network (LAN)
- Распределенные компьютерные сети, глобальные или Wide Area Network (WAN), расположенные в разных зданиях, городах и странах

Компоненты сети
В состав сети в общем случае включаются следующие элементы:
- сетевые компьютеры (оснащенные сетевым адаптером);
- каналы связи (кабельные, спутниковые, телефонные, цифровые, волоконно-оптические, радиоканалы и др.);
- различного рода преобразователи сигналов;
- сетевое оборудование.

Информационная vs. Коммуникационная
Различают два понятия сети: коммуникационная сеть и информационная сеть
Коммуникационная сеть предназначена для передачи данных, также она выполняет задачи, связанные с преобразованием данных. Коммуникационные сети различаются по типу используемых физических средств соединения.
Информационная сеть предназначена для хранения информации и состоит из информационных систем. На базе коммуникационной сети может быть построена группа информационных сетей.

Информационная vs. Коммуникационная
Компьютерная сеть состоит из информационных систем и каналов связи.

Компоненты сети
Информационная система - объект, способный осуществлять хранение, обработку или передачу информации:
компьютеры, программы, пользователи и другие составляющие, предназначенные для процесса обработки и передачи данных.
Канал связи - путь или средство, по которому передаются сигналы

Канал связи
Каналы связи (data link) включают сетевое оборудование и физические средства связи.
Физические каналы связи - витые пары, коаксиальные кабели, оптические каналы или эфира.
Между взаимодействующими информационными системами через физические каналы коммуникационной сети и узлы коммутации устанавливаются логические каналы.
Логический канал – это путь для передачи данных от одной системы к другой. Логический канал - маршрут, проложенный через физические каналы и узлы коммутации.

Протокол
Информация в сети передается блоками данных по процедурам обмена между объектами. Эти процедуры называют протоколами передачи данных.
Протокол – это совокупность правил, устанавливающих формат и процедуры обмена информацией между двумя или несколькими устройствами.
Протокол определяет временные характеристики сигналов и структуру передаваемых данных.

Пакеты информации
Для передачи информация разбивается на пакеты данных. Каждый такой пакет имеет адрес и описание содержащихся в нем данных. Каждый пакет включает в себя следующую информацию:
Данные (содержимое) - это информация, предназначенная для передачи по сети.
Адрес - это место назначения пакета.
Управляющие коды - это информация, описывающая размер и тип пакета. Управляющие коды включают в себя также коды проверки ошибок и другую информацию.

Топология сети
В сети все рабочие станции физически соединены между собою каналами связи по определенной структуре, называемой топологией.
Топология – это описание физических соединений в сети, указывающее как рабочие станции могут связываться между собой.
Тип топологии определяет производительность, работоспособность и надежность эксплуатации рабочих станций. В зависимости от топологии сети используется тот или иной метод доступа.

Топология сети
По геометрии построения (топологии) вычислительные сети могут быть:
· шинные (линейные, bus);
· кольцевые (петлевые, ring);
· радиальные (звездообразные, star);
· распределенные радиальные (сотовые, cellular);
· иерархические (древовидные, hierarchy);
· полносвязные (сетка, mesh);
· смешанные (гибридные).

Топология сети
шина
звезда
кольцо

Метод доступа
В зависимости от топологии сети используется тот или иной метод доступа.
Метод доступа – это способ определения того, какая из рабочих станций сможет следующей использовать канал связи и как управлять доступом к каналу связи (кабелю).
Множественный доступ с прослушиванием несущей и разрешением коллизий (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection – CSMA/CD);