Методыдоступа и протоколы передачи данных

1.5.14 Методыдоступа и протоколы передачи данных

В различных сетях существуют различные процедуры обмена информацией в сети.

 Эти процедуры называются протоколами передачи данных, которые описывают

методы доступа к сетевым каналам данных.

Наибольшее распространение получили конкретные реализации методов доступа:

Ethernet, Arcnet и Token-Ring.

1.5.15 Локальнаясеть Token Ring

Этот стандарт разработан фирмой IBM. В качестве передающей среды применяется

неэкранированнаяили экранированная витая пара (UPT или SPT) или оптоволокно.

Скорость передачи данных 4 Мбит/с или 16Мбит/с. В качестве метода управле­ния

доступом станций кпередающей среде используется метод - маркерное кольцо (Тоken

Ring). Основные положения этого метода:

устройства подключаются к сети по топологии кольцо;

все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные, только получив

разрешение напередачу (маркер);

в любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом.

Типы пакетов.

В IВМ Тоkеn Ring используются три основных типа пакетов:

пакет управление/данные (Data/Соmmand Frame);

маркер (Token);

пакет сброса (Аbort).

Пакет Управление/Данные. С помощью такого пакета выполняется передача данных или

команд управления работой сети.

Маркер. Станция может начать передачу данных только после получения такого

пакета, В одном кольце может быть только одинмаркер и, соответственно, только

одна станция с правом передачи данных.

Пакет Сброса. Посылка такого пакета называет прекращение любых передач. В сети

можно подключать компьютерыпо топологии звезда или кольцо.

1.5.16 Локальнаясеть Arknet.

Arknet (Attached Resource Computer NETWork ) - простая, недорогая, надежная

идостаточно гибкая архитектура локальной сети. Разработана корпорацией Datapoint

в 1977 году. Впоследствии лицензию на Аrcnet приобрела корпорация SМС

(StandardMicrosistem Corporation), которая стала основным разработчиком и

производителем оборудования для сетей Аrcnet. В качестве передающей среды

используются витаяпара, коаксиальный кабель (RG-62) с волновым сопротивлением 93

Ом и оптоволоконный кабель. Скорость передачи данных - 2,5 Мбит/с. При

подключенииустройств в Аrcnet применяют топологии шина и звезда.

Этот метод получил широкое распространение в основном благодаря тому, что

оборудование Arcnet дешевле, чем оборудование Ethernet или Token - Ring. Arcnet

используется в локальных сетях с топологией "звезда". Один из

компьютеров создает специальный маркер (сообщение специального вида),

который последовательно передается от одного компьютера к другому.

Если станция желает передать сообщение другой станции, она должна дождаться

маркера и добавить к нему сообщение, дополненное адресами отправителя и

 назначения. Когда пакет дойдетдо станции назначения, сообщение будет

"отцеплено" от маркера и передано станции.

Метод управления доступом станций к передающей среде - маркерная шина (Тоken

Bus).Этот метод предусматривает следующие правила:

Все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные

только получив разрешение на передачу (маркер);

В любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом;

Данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.

Основные принципы работы.

Передача каждого байта в Аrcnet выполняется специальной посылкой ISU(Information

SymbolUnit - единица передачи информации), состоящей из трех служебных

старт/стоповых битов и восьми битов данных. В начале каждого пакета передается

начальныйразделитель АВ (Аlегt Вurst), который состоит из шести служебных битов.

Начальный разделитель выполняет функции преамбулы пакета.

В Аrcnet определены 5 типов пакетов:

1. Пакет IТТ (Information To Transmit) - приглашение к передаче. Эта посылка

передает управление от одногоузла сети другому. Станция, принявшая этот пакет,

получает право на передачу данных.

2. Пакет FBE (Free Buffeг Еnquiries) - запрос о готовности к приему данных. Этим

пакетом проверяется готовность узлак приему данных.

3. Пакет данных. С помощью этой посылки производиться передача данных.

4. Пакет АСК (ACKnowledgments) - подтверждение приема. Подтверждение готовности

к приему данных илиподтверждение приема пакета данных без ошибок, т.е. в ответ

на FBE и пакет данных.

5. Пакет NAK ( Negative AcKnowledgments) - неготовность к приему. Неготовность

узла к приему данных (ответ на FBE ) или принят пакет с ошибкой.

В сети Arknet можно использовать две топологии: звезда и шина.

1.5.17 Локальнаясеть Ethernet

Это метод доступа, разработанный фирмой Xerox в 1975 году,

пользуетсянаибольшей популярностью. Он обеспечивает высокую скорость

передачи данных и надежность. Позднее к этому проекту присоединились компании

DigitalEquipment Corporation (DEC) и Intel Corporation. В 1982 году была

опубликована спецификация на Ethernet версии 2.0. На базе Ethernet институтом

IEEE былразработан стандарт IEEE 802.3. Различия между ними незначительные.

Для данного метода доступа используется топология "общая шина".

Поэтому сообщение, отправляемое одной рабочей станцией, принимается

одновременно всеми остальными, подключенными кобщей шине. Но сообщение,

предназначенное только для одной станции (оно включает в себя адрес станции

назначения и адресстанции отправителя). Та станция, которой предназначено

сообщение, принимает его, остальные игнорируют.

Метод доступа Ethernet является методом множественного доступа с

 прослушиванием несущей и разрешением коллизий (конфликтов) (CSMA/CD -

Carier Sense Multiple Access with CollisionDetection).

Перед началом передачи рабочая станция определяет, свободен канал или

занят. Если канал свободен, станция начинаетпередачу.

Ethernet не исключает возможности одновременной передачи

сообщенийдвумя или несколькими станциями. Аппаратура автоматически

распознает такие конфликты, называемые коллизиями. Послеобнаружения конфликта

станции задерживают передачу на некоторое время. Это время небольшое идля

каждой станции свое. После задержки передача возобновляется.

Реально конфликты приводят к уменьшению быстродействия сети только в том

случае, если работает порядка 80-100 станций.

Основные принципы работы.

На логическом уровне в Ethernet применяется топология шина :

все устройства, подключенные к сети, равноправны, т.е. любая станция может

начать передачу влюбой момент времени( если передающая среда свободна);

данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.

1.6Сетевые операционныесистемы для локальных сетей.

Основное направление развития современных Сетевых Операционных Систем (Network

OperationSystem - NOS ) - перенос вычислительных операций на рабочие станции,

создание систем с распределенной обра­боткой данных. Это в первую очередь

связано сростом вычислительных возможностей персональных компьютеров и все более

активным внедрением мощных многозадачных операционных систем: OS/2, Windows

NТ,Windows 95. Кроме этого внедрение объектно-ориентированных технологий (ОLЕ,

DСЕ, IDAPI) позволяет упростить организацию распределенной обработки данных.

Втакой ситуации основной задачей NOS становится объединение неравноценных

операционных систем рабочих станций и обеспечение транспортного уровня

дляширокого круга задач: обработка баз данных, передача сообщений, управление

распределенными ресурсами сети (directoгу/namе service).

В современных NOS применяют триосновных подхода к организации управления

ресурсами сети.

Первый - это Таблицы Объектов (Bindery). Используется в сетевых операционных

системахNetWare v3.1х. Такая таблица находится на каждом файловом сервере сети.

Она содержит информацию о пользователях, группах, их правах доступа к ресурсам

сети(данным, сервисным услугам и т.п.). Такая организация работы удобна, если в

сети только один сервер. В этом случае требуется определить и

контролироватьтолько одну информационную базу. При расширении сети, добавлении

новых серверов объем задач по управлению ресурсами сети резко возрастает.

Администраторсистемы вынужден на каждом сервере сети определять и контролировать

работу пользователей. Абоненты сети, в свою очередь, должны точно знать,

гдерасположены те или иные ресурсы сети, а для получения доступа к этим ресурсам

- регистрироваться на выбранном сервере. Конечно, для информационных

систем,состоящих из большого количества серверов, такая организация работы не

подходит.

Второй подход используется в LANServer и LANMahager - Структура Доменов

(Domain). Все ресурсысети и пользователи объединены в группы. Домен можно

рассматривать как аналог таблиц объектов (bindery), только здесь такая таблица

является общей длянескольких серверов, при этом ресурсы серверов являются общими

для всего домена. Поэтому пользователю для того чтобы получить доступ к сети,

достаточноподключиться к домену (зарегистрироваться), после этого ему

ста­новятся доступны все ресурсы домена, ресурсы всех серверов и устройств,

входящих всостав домена. Однако и с использованием этого под­хода также

возникают проблемы при построении информационной системы с большим

количествомпользователей, серверов и, соответственно, доменов. Например, сети

для предприятия или большой разветвленной организации. Здесь эти проблемы уже

связаныс организацией взаимодействия и управления несколькими доменами, хотя по

содержанию они такие же, как и в первом случае.

Третий подход - Служба Наименований Директорий или Каталогов (Directory Name

Services - DNS)лишен этих недостатков. Все ресурсы сети: сетевая печать,

хранение данных, пользователи, серверы и т.п. рассматриваются как отдельные

ветви или директорииинформационной системы. Таблицы, определяющие DNS, находятся

на каждом сервере. Это, во-первых, повышает надежность и живучесть системы, а

во-вторых, упрощаетобращение пользователя к ресурсам сети. Зарегистрировавшись

на одном сервере, пользователю становятся доступны все ресурсы сети. Управление

такой системойтакже проще, чем при использовании доменов, так как здесь

существует одна таблица, определяющая все ресурсы сети, в то время как при

доменной организациинеобходимо определять ресурсы, пользователей, их права

доступа для каждого домена отдельно.

В настоящее время по оценке компании IDC наиболее распростра­ненными являются

следующие сетевыеоперационные системы:

NetWare v2.х и vЗ.х, Nowell Inc. 65%

LAN Server, IВМ Согр. 14%

LAN Manager, Microsoft Corp. 3%

VINES, Ваnуаn Systems Inc. 2%

Рассмотрим более подробно возможности этих и некоторых других сетевых

операционных системи требования, которые они предъявляют к программному и

аппаратному обеспечению устройств сети.

1.6.1NetWare 3.11, Nowell Inc.

Отличительные черты:

самая эффективная файловая система среди современных NOS;

самый широкий выбор аппаратного обеспечения

Основные характеристики и требования к аппаратному обеспечению.

Центральный процессор: 38б и выше.

Минимальный объем жесткого диска: 9 МБайт.

Объем ОП (Оперативной Памяти) на сервере: 4 МБайт - 4ГБайт.

Минимальный объем ОП РС (Рабочей Станции) клиента: б40 Кбайт.

Операционная система: собственная разработка Nowell

Протоколы: IРХ/SРХ.

Мультипроцессорность: нет.

Количество пользователей: 250.

Максимальный размер файла: 4ГБайт.

Шифрование данных: нет.

Монитор UPS: есть.

ТТS: есть.

Управление распределенными ресурсами сети: таблицы bindeгу на сервере.

Система отказоустойчивости: дублирование дисков, зеркальное отражение дисков,

SFTII,SFT III, поддержка накопителя на магнитной ленте, резервное копирование

таблиц bindery и данных.

Компрессирование данных: нет.

Фрагментация блоков ( Block suballocations): нет.

Файловая система клиентов: DOS, Windows, Мас(доп.), ОS/2(доп.), UNIX(доп.),

Windows NT.

1.6.2LAN Server, IВМ Согр.

Отличительные черты:

использование доменной организации сети упрощает управление и доступ к

ресурсам сети;

обеспечивает полное взаимодействие с иерархическими системами (архитектурой

SNА).

Целостная операционная система с широким набором услуг. Рабо­тает на базе ОS/2,

поэтомусервер может быть невыделенным (nondedicated). Обеспечивает

взаимодействие с иерархическими системами, поддерживает межсетевое

взаимодействие.

Выпускаются две версии LAN Server: Entry и Advanced. Advanced в отличие от

Entryподдерживает высокопроизводительную файловую систему (High Perfomance File

System - HPFS). Она включает системыотказоустойчивости (Fail Tolerances) и

секретности (Local Security).

Серверы и пользователи объединяются в домены. Серверы в до­мене работают как

единаялогическая система. Все ресурсы домена дос­тупны пользователю после

регистрации в домене. В однойкабельной системе могут работать несколько доменов.

Прииспользовании на рабочей станции OS/2 ресурсы этих станций доступны

пользователям других рабочих станций, но только одному в данное время.

Администратор можетуправлять работой сети только с рабочей станции, на которой

установлена операционная система OS/2. LAN Server поддерживает удален­ную

загрузку рабочихстанций DOS, OS/2 и Windows (Remote Interface Procedure Load -

RIPL).

К недостаткам можно отнести:

сложная процедура установки NOS;

ограниченное количество поддерживаемых драйверов сетевых адаптеров.

Основные характеристики и требования к аппаратному обеспечению.

Центральный процессор: 38б и выше.

Минимальный объем жесткого диска: 4.6 МБайт для клиента (requestor)/7.2 МБайт

для сервера.

Минимальный объем ОП на сервере: 1.3 МБайт - 16 МБайт.

Минимальный объем ОП РС клиента: 4.2 Мбайт для OS/2, 640 КБайт для DOS.

Операционная система: OS/2 2.х.

Протоколы: NetBIOS, ТСР/IР.

Мультипроцессорность: поддерживается.

Количество пользователей: 1016.

Максимальный размер файла: 2 Гбайт.

Шифрование данных: нет.

Монитор UPS: есть.

ТТS: есть.

Управление распределенными ресурсами сети: домены.

Система отказоустойчивости: дублирование дисков, зеркальное отражение дисков,

поддержканакопителя на магнитной ленте, резервное копирование таблиц домена.

Компрессирование данных: нет.

Фрагментация блоков (Block suballocation): нет.

Файловая система клиентов: DOS, Windows, Мас (доп.), OS/2, UNIX, Windows NT

(доп.).

1.6.3WindowsNT Advanced Server 3.1, Microsoft Corp.

Отличительные черты:

простота интерфейса пользователя

доступность средств разработки прикладных программ и поддержка

прогрессивныхобъектно-ориентированных технологий

Всё это привело к тому, что эта операционная система может стать одной из

самыхпопулярных сетевых операционных систем.

Интерфейс напоминает оконный интерфейс Windows 3.1, инсталяция занимает около 20

минут.Модульное построение системы упрощает внесение изменений и перенос на

другие платформы. Обеспечивается защищенность подсистем от

несанкционированногодоступа и от их взаимного влияния (если зависает один

процесс, это не влияет на работу остальных). Есть поддержка удаленных станций -

Remote Access Service(RAS), но не поддерживается удаленная обработка заданий.

Windows NT предъявляет более высокие требования к производительности компьютера

посравнению с NetWare.

Основные характеристики и требования к аппаратному обеспечению.

Центральный процессор: 386 и выше, MIPS, R4000, DEC Alpha АХР.

Минимальный объем жесткого диска: 90 Мбайт.

Минимальный объем ОП на сервере: 16 Мбайт.

Минимальный объем ОП РС клиента; 12 Мбайт для NТ/512 КБайт для DOS.

Операционная система: Windows NT.

Протоколы: NetBEUI, ТСР/IР, IРХ/SРХ, АррlеТаlk, АsyncBEUI.

Мультипроцессорность: поддерживается.

Количество пользователей: неограниченно.

Максимальный размер файла: неограничен.

Шифрование данных: уровень С-2.

Монитор UPS: есть.

ТТS: есть.

Управление распределенными ресурсами сети: домены.

Система отказоустойчивости: дублирование дисков, зеркальное отражение дисков,

RAID 5,поддержка накопителя на магнитной ленте, резервное копирование таблиц

домена и данных.

Компрессирование данных: нет.

Фрагментация блоков (Block suballocation): нет.

Файловая система клиентов: DOS, Windows, Мас, ОS/2, UNIX, Windows NT.

1.6.4NetWare 4, Nowell Inc.

Отличительная черта:

применение специализированной системы управления ресурсами сети (NetWare

DirectoryServices - NDS) позволяет строить эффективные информационные системы

с количеством пользователей до 1000. В NDS определены все ресурсы, услуги

ипользователи сети. Эта информация распределена по всем серверам сети.

Для управления памятью используется только одна область (рооl), поэтому

оперативная память, освободившаяся послевыполнения каких-либо процессов,

становится сразу доступной операционной системе (в отличие от NetWare 3).

Новая система управления хранением данных (Data Storage Managment) состоит из

трех компонент, позволяющих повыситьэффективность файловой системы:

1. Фрагментация Блоков или Разбиение Блоков Данных на Подблоки (Block

Suballocation). Если размер блока данных на томе 64 КБайта, а требуетсязаписать

файл размером 65 КБайт, то ранее потребовалось бы выделить 2 блока по б4 Кбайта.

При этом 6З Кбайта во втором блоке не могут использоваться дляхранения других

данных. В NetWare 4 система выделит в такой ситуации один блок размером 64

КБайта и два блока по 512 Байт. Каждый частично используемый блокделится на

подблоки по 512 Байт, свободные подблоки доступны системе при записи других

файлов.