Александр Ватаманюк - Собираем компьютер своими руками
• Ассоциация производителей компьютеров и оргтехники (Computer and Business Equipment Manufacturers Association, CBEMA) – организация производителей аппаратного обеспечения США, которая занимается разработкой стандартов по обработке информации.
• Американский национальный институт стандартов (American National Standards Institute, ANSI) – организация, занимающаяся разработкой стандартов, в том числе в составе ISO. Внедряемые ей стандарты носят разнообразный характер, начиная с сетевых и заканчивая стандартами языков программирования.
Более подробно с сетевыми стандартами вы ознакомитесь далее.
Модель ISO/OSI и протоколы передачи данных
Главной в стандартизации сетей и всего, что к ним относится, является модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI), разработанная международной организацией по стандартизации (International Standards Organization, ISO). На практике используется название модели ISO/OSI.
Описываемая модель состоит из семи уровней (физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, уровень представления и прикладной), каждый из которых отвечает за определенные задачи, решая их с помощью заложенных в него алгоритмов. Все уровни связаны посредством интерфейсов (процедур взаимодействия). Выполнив свою часть задачи, нижестоящий уровень передает готовые данные вышестоящему. Пройдя цепочку из семи уровней, на выходе получаются готовые к употреблению данные.
Чтобы модель работала, используется множество протоколов – наборов правил, благодаря которым возможен обмен данными между компьютерами. Эти правила действуют в рамках модели ISO/OSI и не должны отступать от нее, поскольку это может повлечь за собой несовместимость оборудования и программного обеспечения.
Каждый из уровней модели ISO/OSI обладает особенностями, реализация которых невозможна в рамках одного протокола. Более того, это даже невыгодно, поскольку значительную часть логики можно разрабатывать на уровне аппаратного обеспечения, что значительно быстрее. Исходя из этих соображений, было разработано множество узконаправленных протоколов, каждый из которых максимально быстро и эффективно выполняет свою задачу.
Все протоколы можно разделить на низкоуровневые и высокоуровневые.
Низкоуровневые реализованы давно и кардинальных изменений в них не вносится, поэтому за длительное время их использования в них были найдены и устранены все возможные ошибки.
Примечание
Низкоуровневые протоколы реализуются на аппаратном уровне, что позволяет добиться их максимального быстродействия.
Высокоуровневые протоколы постоянно разрабатываются и совершенствуются. В этом нет ничего плохого, даже наоборот: всегда существует возможность придумать новый, более эффективный способ передачи данных.
Примечание
Как правило, высокоуровневые протоколы реализуются в виде драйверов к сетевому оборудованию.
Существует множество различных протоколов. Одни из них узконаправленные, другие применяются широко. Протоколы разрабатываются несколькими фирмами, поэтому не удивительно, что каждая из них продвигает собственный набор. Эти наборы по умолчанию несовместимы, однако существуют протоколы-мосты, благодаря которым в одной операционной системе возможно использование нескольких несовместимых протоколов.
Не все протоколы могут применяться в одинаковых условиях. Иногда использование одного протокола выгодно для небольшой группы компьютеров, но совершенно не рационально для большого количества машин с несколькими маршрутизаторами и подключением к Интернету.
Наибольшую популярность приобрели такие наборы протоколов, как NetBIOS/NetBEUI, IPX/SPX, TCP/IP, DECnet и др.
Глава 12
Проводная сеть
• Топология Ethernet-сетей
• Стандарты Ethernet-сетей
12.1. Топология Ethernet-сетей
Существуют четыре топологии проводной сети – «общая шина», «звезда», «кольцо» и комбинированная.
Топология «общая шина»
Краткое определение данной топологии – набор компьютеров, подключенных вдоль одного кабеля (рис. 12.1). Сеть строится на основе коаксиального кабеля.
Рис. 12.1. Сеть, построенная по топологии «общая шина»
Эта топология была первой, но активно используется до сих пор. Для работы сети нужен один кабель, соединяющий все компьютеры.
Особенность сети, построенной по топологии «общая шина», заключается в передаче сигнала сразу всем компьютерам. Чтобы определить, какой из компьютеров должен его принять, используется MAC-адрес, который соответствует данному компьютеру, вернее, его сетевой карте. Адрес зашифровывается в каждый из сигналов, или пакетов, передаваемых по сети. В конкретный момент времени данные может передавать только один компьютер. Это недостаток данной топологии, так как с увеличением количества подключенных компьютеров, которые хотят одновременно передавать данные, скорость сети заметно падает.
Что касается надежности, то такая сеть работает, пока соблюдаются все правила ее построения и отсутствует разрыв кабеля. Как только появляется разрыв – вся сеть не работает, пока он не будет устранен или пока на компьютер, предшествующий разрыву, не установят специальную заглушку-терминатор. В этом случае удается спасти работоспособность части сети.
Несмотря на недостатки, эта топология идеально подходит для создания сети из нескольких компьютеров, особенно если они находятся в одном помещении.
Топология «звезда»
При этой топологии каждый компьютер подключаются своим кабелем к сетевому устройству, например концентратору. Такое подключение выглядит как звезда, откуда и происходит его название (рис. 12.2).
Рис. 12.2. Сеть, построенная по топологии «звезда»
Данный тип топологии – самый распространенный благодаря надежности сети и ее безграничной расширяемости.
Из недостатков такой сети можно назвать только высокую стоимость. К каждому рабочему месту нужно подвести отдельный провод. Кабели подключаются к многопортовому концентратору или маршрутизатору, который также стоит дорого.
С одной стороны, выход из строя концентратора останавливает работу всей сети, с другой – поломка одного из компьютеров не влияет на работоспособность других.
Для расширения сети, построенной по топологии «звезда», нужно подключить дополнительный концентратор, обладающий достаточным количеством портов. Концентратор является одновременно усилителем сигнала, что позволяет удлинить сегменты сети. Сигнал, поступающий от передающего компьютера, идет на вход концентратора, усиливается и передается сразу всем компьютерам, поэтому не может потеряться по пути.
Топология «кольцо»
Если кабель, к которому подключены компьютеры, замкнут, то топология называется «кольцо» (рис. 12.3).
Рис. 12.3. Сеть, построенная по топологии «кольцо»
При подобном подключении каждый компьютер должен передавать возникший сигнал по кругу, предварительно усилив его. Это выглядит следующим образом. Когда какому-либо компьютеру нужно передать данные другому, он формирует специальный маркер, содержащий адрес передающего и принимающего компьютера, и непосредственно данные. Сформированный маркер передается в сеть. Попадая в кольцо, сигнал переходит от одного компьютера к другому, пока не найдет адресата. Если адрес в маркере совпадает с адресом компьютера, то получивший данные компьютер передает назад уведомление о получении. Таким образом, каждый компьютер принимает полученный маркер, проверяет адрес, в случае несовпадения усиливает его и передает дальше по кольцу.
Когда данные достигают владельца, новый маркер поступает в кольцо и переходит к следующему компьютеру, которому нужно передать данные.
Этот тип топологии встречается все реже, так как основной его недостаток – ненадежность сети. Стоит одному компьютеру выйти из строя, и сеть перестает функционировать, поскольку исчезает усиление сигнала в данной точке.
Комбинированная топология
Комбинированная топология появляется в том случае, когда одна из описанных выше топологий пересекается с другой (рис. 12.4).
Рис. 12.4. Сеть, соединяющая топологии «звезда» и «общая шина»
Примерами такой топологии могут быть следующие. Предположим, существуют две сети, построенные по различным топологиям и находящиеся в разных помещениях. При необходимости соединить их в одну функциональную сеть предстоит решить, стоит ли приводить их к одному виду или оставить как есть. Чаще, особенно если хочется сэкономить средства, их соединяют в первоначальном виде. В этом случае получаются комбинированные топологии, например «звезда» и «общая шина» или «звезда» и «кольцо».
Аналогичный подход часто применяют при построении домашних сетей. Чтобы развести сеть между ее участниками, используются концентраторы RJ-45, а для соединения в одну сеть – обычный коаксиальный кабель. Получается соединение топологий «звезда» и «общая шина».
