Сеть – два или более компьютера и подключенные к ним устройства, соединенные средствами связи ( объединение нескольких компьютеров ).
Клиент – компьютер или программа, использующая сетевые ресурсы, которые предоставляет другой компьютер (или программа ), называемые серверами.
Сервер – компьютер (или программа ) – компонент сети, предоставляющей компонентам доступ к сетевым ресурсам. Для каждого типа сетевых ресурсов создается один или несколько серверов: файл-сервер, сервер печати, почты, приложений и т.п.
Одноранговая сеть – сеть, в которой нет выделенных серверов или иерархии среди компьютеров. Все компьютеры считаются равноправными. Каждый компьютер в такой сети может использоваться как клиент и как сервер.
Простая сеть – количество компьютеров меньше десяти.
Сеть на основе сервера – сеть, в которых функции компьютеров дифференцированы на клиентов из сервера. Данный тип является стандартом для сетей, обслуживающих более десяти пользователей.
Локальная сеть – сеть, со скоростью передачи данных не менее 10Мбит/с. Соединяет ПК и другое офисное оборудование, позволяя пользователям обмениваться информацией и совместно использовать ресурсы ( принтеры, устройства хранения данных ). Оборудование подключенное к локальной сети может находиться в одном или нескольких соседних зданиях. Диаметр сети меньше 1км. Локальные сети являются частными и не содержат арендованные каналы, однако могут иметь выходы в сети общего пользования.
Глобальная сеть – охватывает большую территорию и используют коммутированные или выделенные каналы связи, предоставляемые телефонными компаниями. Может объединять несколько локальных сетей.
Узел сети – устройство, подключенное к сети и способное взаимодействовать с другими сетевыми устройствами (рабочая станция, сервер).
Топология сети – принцип соединения компьютеров в сеть. Выделяют топологию «звезда», «кольцо» и другие.
Типичная локальная сеть состоит из нескольких рабочих станций и сервера, на котором могут работать файловая служба, служба печати и др. сетевые программные средства ( сервис сети ).
Рабочие станции и сервера соединены некоторой средой передачи данных ( media ), например коаксиальный кабель.
Для работы со средой передачи данных на каждом компьютере, подключенном к сети должен быть сетевой адаптер ( Network Interface Card ). Сервера и рабочие станции связываются в локальные сети адаптерами связи через некоторое дополнительное оборудование. Основное назначение ветвление или усиление сигнала. Сетевые адаптеры могут отличаться скоростью передачи, типом используемого кабеля, электрическими характеристиками сигнала. На одной линии, которая в локальных сетях обычно называется сегментом, могут быть подключены однотипные адаптеры. Большинство локальных сетей используют сетевые адаптеры стандарта Ethernet . Адаптеры Ethernet используют множественный доступ с контролем передачи и обнаружением столкновений CSMA / CD .
Любой, установленный в компьютере адаптер должен иметь специфический драйвер, то есть программу, которая стандартные команды передать, принять и т.д. преобразует в специфические для данного адаптера коды.
Современный подход к построению локальных сетей состоит в использовании специального концентрирующего оборудования для ветвления. Устройства, транслирующее кадры данных во все имеющиеся сетевые интерфейсы, называются концентратором ( Hub ). Устройство с внутренним буфером, фильтрующее пакеты данных ( кадры данных ) по имеющейся таблице адресов ( MAC – адресов ) получателей называется маршрутизатором ( Switch ).
Модель взаимодействия открытых сетей (модель OSI )
Разработана международной организацией по стандартизации.
Проблема взаимодействия двух узлов или двух станций сети разделена на семь уровней.
• Уровень приложения – инициализация или прием запроса от прикладной программы.
• Уровень представления – форматирование в пакет ( при реализации некоторых стеков протоколов может отсутствовать.
• Сеансовый уровень – добавление информации о трафике (потоке информации ) с указанием момента отправки пакета.
• Транспортный уровень – добавление информации для обработки ошибок.
• Сетевой уровень – добавление адресной информации и информации о месте пакета в последовательности передаваемых пакетов.
• Канальный уровень – добавление информации для проверки ошибок и подготовка данных по физическим соединениям.
• Физический уровень – передача пакета (кадра ), как потока битов.
Протокол – совокупность соглашений, которые используются для связи между одноименными уровнями. Интерфейс – взаимодействие двух смежных уровней.
В настоящее время широкое распространение получил протокол TCP/IP. Это протоколы стека в версии ОС UNIX. В качестве основного протокола сетевого уровня, в стеке используется протокол IP , который изначально проектировался, как протокол передачи пакетов в сетях, составляющих из большого количества локальных сетей, объединенных как локальными, так и глобальными связями.
TCP / IP . Термин “ TCP / IP ” обычно обозначает все, что связано с протоколами TCP и IP . Он охватывает целое семейство протоколов, прикладные программы и даже саму сеть. В состав семейства входят протоколы UDP , ARP , ICMP , TELNET , FTP и многие другие. TCP / IP – это технология межсетевого взаимодействия.Модуль IP создает единую логическую сеть.
Архитектура протоколов TCP / IP предназначена для объединенной сети, состоящей из соединенных друг с другом шлюзами отдельных разнородных пакетных подсетей, к которым подключаются разнородные машины. Каждая из подсетей работает в соответствии со своими специфическими требованиями и имеет свою природу средств связи. Однако предполагается, что каждая подсеть может принять пакет информации (данные с соответствующим сетевым заголовком) и доставить его по указанному адресу в этой конкретной подсети. Не требуется, чтобы подсеть гарантировала обязательную доставку пакетов и имела надежный протокол передачи. Таким образом, две машины, подключенные к одной подсети, могут обмениваться пакетами. Когда необходимо передать пакет между машинами, подключенными к разным подсетям, то машина-отправитель посылает пакет в соответствующий шлюз (шлюз подключен к подсети также как обычный узел). Оттуда пакет направляется по определенному маршруту через систему шлюзов и подсетей, пока не достигнет шлюза, подключенного к той же подсети, что и машина-получатель; там пакет направляется к получателю. Проблема доставки пакетов в такой системе решается путем реализации во всех узлах и шлюзах межсетевого протокола IP . Межсетевой уровень является по существу базовым элементом во всей архитектуре протоколов, обеспечивая возможность стандартизации протоколов верхних уровней.
Структура связей протокольных модулей . Логическая структура сетевого программного обеспечения, реализующего протоколы семейства TCP/IP в каждом узле сети internet, изображена на рис. 3.1. Прямоугольники обозначают обработку данных, а линии, соединяющие прямоугольники, – пути передачи данных. Горизонтальная линия внизу рисунка обозначает кабель сети Ethernet, которая используется в качестве примера физической среды. Понимание этой логической структуры является основой для понимания всей технологии internet.
Рис. 3.1 Структура протокольных модулей в узле сети TCP / IP
Потоки данных . Введем ряд базовых терминов, которые мы будем использовать в дальнейшем.
Драйвер – это программа, непосредственно взаимодействующая с сетевым адаптером. Модуль – это программа, взаимодействующая с драйвером, сетевыми прикладными программами или другими модулями. Драйвер сетевого адаптера и, возможно, другие модули, специфичные для физической сети передачи данных, предоставляют сетевой интерфейс для протокольных модулей семейства TCP/IP.
Название блока данных, передаваемого по сети, зависит от того, на каком уровне стека протоколов он находится. Блок данных, с которым имеет дело сетевой интерфейс, называется кадром; если блок данных находится между сетевым интерфейсом и модулем IP, то он называется IP-пакетом; если он – между модулем IP и модулем UDP, то – UDP-датаграммой; если между модулем IP и модулем TCP, то – TCP-сегментом (или транспортным сообщением); наконец, если блок данных находится на уровне сетевых прикладных процессов, то он называется прикладным сообщением.
Эти определения, конечно, несовершенны и неполны. К тому же они меняются от публикации к публикации.
Рассмотрим потоки данных, проходящие через стек протоколов, изображенный на Рис. 1. В случае использования протокола TCP ( Transmission Control Protocol – протокол управления передачей), данные передаются между прикладным процессом и модулем TCP . Типичным прикладным процессом, использующим протокол TCP , является модуль FTP ( File Transfer Protocol протокол передачи файлов). Стек протоколов в этом случае будет FTP / TCP / IP / ENET . При использовании протокола UDP ( User Datagram Protocol – протокол пользовательских датаграмм), данные передаются между прикладным процессом и модулем UDP . Например, SNMP ( Simple Network Management Protocol – простой протокол управления сетью) пользуется транспортными услугами UDP . Его стек протоколов выглядит так: SNMP / UDP / IP / ENET .
Когда Ethernet -кадр попадает в драйвер сетевого интерфейса Ethernet , он может быть направлен либо в модуль ARP ( Address Resolution Protocol адресный протокол), либо в модуль IP ( Internet Protocol – межсетевой протокол). На то, куда должен быть направлен Ethernet -кадр, указывает значение поля типа в заголовке кадра. Если IP -пакет попадает в модуль IP , то содержащиеся в нем данные могут быть переданы либо модулю TCP , либо UDP , что определяется полем “протокол” в заголовке IP -пакета. Если UDP -датаграмма попадает в модуль UDP , то на основании значения поля “порт” в заголовке датаграммы определяется прикладная программа, которой должно быть передано прикладное сообщение. Если TCP -сообщение попадает в модуль TCP , то выбор прикладной программы, которой должно быть передано сообщение, осуществляется на основе значения поля “порт” в заголовке TCP -сообщения. Передача данных в обратную сторону осуществляется довольно просто, так как из каждого модуля существует только один путь вниз. Каждый протокольный модуль добавляет к пакету свой заголовок, на основании которого машина, принявшая пакет, выполняет демультиплексирование. Данные от прикладного процесса проходят через модули TCP или UDP , после чего попадают в модуль IP и оттуда – на уровень сетевого интерфейса. Хотя технология internet поддерживает много различных сред передачи данных, здесь мы будем предполагать использование Ethernet , так как именно эта среда чаще всего служит физической основой для IP -сети.
Машина на Рис. 3.1 имеет одну точку соединения с Ethernet. Шестибайтный Ethernet-адрес является уникальным для каждого сетевого адаптера и распознается драйвером. Машина имеет также четырехбайтный IP-адрес. Этот адрес обозначает точку доступа к сети на интерфейсе модуля IP с драйвером. IP-адрес должен быть уникальным в пределах всей сети Internet.Работающая машина всегда знает свой IP-адрес и Ethernet-адрес.
TCP/IP хорошо работает в сетях со сложной топологией. За долгие годы использования в сетях различных стран и организаций стек TCP/IP включил в себя большое количество протоколов прикладного уровня:
• Протокол пересылки файлов FTP
• Протокол эмуляции терминала TELNET
• Почтовый протокол SMTP
• Гипертекстовые сервисы удаленной информации WWW
В настоящее время большинство операционных систем рассчитаны на работу в сети. Одной из первых была ОС UNIX . Многие Интернет-сервера, в том числе почтовые сервера, ftp -сервера, web -сервера, используют ОС UNIX . Настройка ОС UNIX осуществляется с помощью конфигурационных файлов.
В качестве серверов подразделений часто используются сервера на основе ОС Windows NT / 2000 / XP server . Настройка этих операционных систем осуществляется в удобной визуальной среде. Преимуществом данных серверов в сравнении с UNIX серверами является то, что они могут использоваться в качестве сервера приложений для многих офисных программ (в частности для MS SQL Server ).