Автор: admin

МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ

ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИЕРСИТЕТ)

Студентки группы.

1998 г.

Архитектура современных суперЭВМ

Диалектическая спираль развития компьютерных технологий совершила свой очередной виток — опять, как и десять лет назад, в соответстви и с требованиями жизни, в моду входят суперкомпьютерные архитектуры.
Безусловно, это уже не те монстры, которые помнят ветераны — новые технологии и требовательный рынок коммерческих применений существенно изменили облик современного суперкомпьютера, Теперь это не огромные шкафы с уникальной аппаратурой, вокруг которой колдуют шаманы от информатики, а вполне эргономичные системы с унифицированным программным обеспечением, совместимые со своими младшими собратьями.

Что такое суперЭВМ? Компьютеры с производительностью свыше 10 000 млн. теоретических операций в сек. (MTOPS), согласно определению
Госдепартамента США, считаются суперкомпьютерами.
Следует отметить и другие основные признаки, характеризующие суперЭВМ, среди которых кроме высокой производительности:
• самый современный технологический уровень (например, GaAs-технология);
• специфические архитектурные решения, направленные на повышение быстродей- ствия (например, наличие операций над векторами);
• цена, обычно свыше 1-2 млн. долл.

Вместе с тем, существуют компьютеры, имеющие все перечисленные выше характеристики суперЭВМ, за исключением цены, которая для них составляет от нескольких сотен до 2 млн. долларов. Речь идет о мини-суперЭВМ, обладающим высокой производительностью, уступающей, однако, большим суперЭВМ. При этом у минисуперкомпьютеров, как правило, заметно лучше соотношение цена/производительность и существенно ниже эксплуатационные расходы: система охлаждения, электропитания, требования к площади помещения и др. С точки зрения архитектуры минисуперкомпьютеры не представляют собой некоторое особенное направление, поэтому в дальнейшем они отдельно не рассматриваются.

Сферы применения суперкомпьютеров

Для каких применений нужна столь дорогостоящая техника? Может показаться, что с ростом производительности настольных ПК и рабочих станций, а также серверов, сама потребность в суперЭВМ будет снижаться. Это не так. С одной стороны, целый ряд приложений может теперь успешно выполняться на рабочих станциях, но с другой стороны, время показало, что устойчивой тенденцией является появление все новых приложений, для которых необходимо использовать суперЭВМ.

Прежде всего следует указать на процесс проникновения суперЭВМ в совершенно недоступную для них ранее коммерческую сферу. Речь идет не только скажем, о графических приложениях для кино и телевидения, где требуется все та же высокая производительность на операциях с плавающей запятой, а прежде всего о задачах, предполагающих интенсивную (в том числе,и оперативную) обработку транзакций для сверхбольших БД. В этот класс задач можно отнести также системы поддержки принятия решений и организация информационных складов. Конечно, можно сказать, что для работы с подобными приложениями в первую очередь необходимы высокая производительность ввода- вывода и быстродействие при выполнении целочисленных операций, а компьютерные системы, наиболее оптимальные для таких приложений, например,
MPP-системы Himalaya компании Tandem, SMP-компьютеры SGI CHAL ENGE,
AlphaServer 8400 от DEC — это не совсем суперЭВМ. Но следует вспомнить, что такие требования возникают, в частности, со стороны ряда приложений ядерной физики, например, при обработке результатов экспериментов на ускорителях элементарных частиц. А ведь ядерная физика — классическая область применения суперЭВМ со дня их возникновения.

Как бы то ни было, наметилась явная тенденция к сближению понятий
«мэйнфрейм», «многопроцессорный сервер» и «суперЭВМ». Нелишне заметить, что это происходит на фоне начавшегося во многих областях массированного перехода к централизации и укрупнению в противоположность процессу разукрупненияи децентрализации.

Традиционной сферой применения суперкомпьютеров всегда были научные исследования: физика плазмы и статистическая механика, физика конденсированных сред, молекулярная и атомная физика, теория элементарных частиц, газовая динамика и теория турбулентности, астрофизика. В химии — различные области вычислительной химии: квантовая химия (включая расчеты электронной структуры для целей конструирования новых материалов, например, катализаторов и сверхпроводников), молекулярная динамика, химическая кинетика, теория поверхностных явлений и химия твердого тела,конструирование лекарств. Естественно, что ряд областей применения находится на стыках соответствующих наук, например, химии и биологии, и перекрывается с техническими приложениями. Так, задачи метеорологии, изучение атмосферных явлений и, в первую очередь, задача долгосрочного прогноза погоды, для решения которой постоянно не хватает мощностей современных суперЭВМ, тесно связаны с решением ряда перечисленных выше проблем физики. Среди технических проблем, для решения которых используются суперкомпьютеры, укажем на задачи аэрокосмической и автомобильной промышленности, ядерной энергетики, предсказания и разработки месторождений полезных ископаемых, нефтедобывающей и газовой промышленности (в том числе проблемы эффективной эксплуатации месторождений, особенно трехмерные задачи их исследования), и, наконец, конструирование новых микропроцессоров и компьютеров, в первую очередь самих суперЭВМ.

Суперкомпьютеры традиционно применяются для военных целей. Кроме очевидных задач разработки оружия массового уничтожения и конструирования самолетов и ракет, можно упомянуть, например, конструирование бесшумных подводных лодок и др. Самый знаменитый пример — это американская программа
СОИ. Уже упоминавшийся MPP-компьютер Министерства энергетики США будет применяться для моделирования ядерного оружия, что позволит вообще отменить ядерные испытания в этой стране.

Анализируя потенциальные потребности в суперЭВМ существующих сегодня приложений, можно условно разбить их на два класса. К первому можно отнести приложения, в которых известно, какой уровень производительности надо достигнуть в каждом конкретном случае, например, долгосрочный прогноз погоды. Ко второму можно отнести задачи, для которых характерен быстрый рост вычислительных затрат с увеличением размера исследуемого объекта.
Например, в квантовой химии неэмпирические расчеты электронной структуры молекул требуют затрат вычислительных ресурсов, пропорциональных N^4 или
И^5, где N условно характеризует размер молекулы. Сейчас многие молекулярные системы вынужденно исследуются в упрощенном модельном представлении. Имея в резерве еще более крупные молекулярные образования
(биологические системы, кластеры и т.д.), квантовая химия дает пример приложения, являющегося «потенциально бесконечным» пользователем суперкомпьютерных ресурсов.

Есть еще одна проблема применения суперЭВМ, о которой необходимо сказать — это визуализация данных, полученных в результате выполнения расчетов. Часто, например, при решении дифференциальных уравнений методом сеток, приходится сталкиваться с гигантскими объемами результатов, которые в числовой форме человек просто не в состоянии обработать. Здесь во многих случаях необходимо обратиться к графической форме представления информации.
В любом случае возникает задача транспортировки информации по компьютерной сети. Решению этого комплекса проблем в последнее время уделяется все большее внимание. В частности, знаменитый Национальный центр суперкомпьютерных приложений США (NCSA) совместно с компанией Silicon
Graphics ведет работы по программе «суперкомпьютерного окружения будущего».
В этом проекте предполагается интегрировать возможности суперкомпьютеров
POWER CHALLENGE и средств визуализации компании SGI со средствами информационной супермагистрали.

Архитектура современных суперЭВМ

Приведем классическую систематику Флинна.

В соответствии с ней, все компьютеры делятся на четыре класса в зависимости от числа потоков команд и данных. К первому классу
(последовательные компьютеры фон Неймана) принадлежат обычные скалярные однопроцессорные системы: одиночный поток команд — одиночный поток данных
(SISD). Персональный компьютер имеет архитектуру SISD, причем не важно, используются ли в ПК конвейеры для ускорения выполнения операций.

Второй класс характеризуется наличием одиночного потока команд, но множественного nomoka данных (SIMD). К этому архитектурному классу принадлежат однопроцессорные векторные или, точнее говоря, векторно- конвейерные суперкомпьютеры, например, Cray-1. В этом случае мы имеем дело с одним потоком (векторных) команд, а потоков данных — много: каждый элемент вектора входит в отдельный поток данных. К этому же классу вычислительных систем относятся матричные процессоры, например, знаменитый в свое время
ILLIAC-IV. Они также имеют векторные команды и реализуют векторную обработку, но не посредством конвейеров, как в векторных суперкомпьютерах, а с помощью матриц процессоров.

К третьему классу — MIMD — относятся системы, имеющие множественный поток команд и множественный поток данных. К нему принадлежат не только многопроцессорные векторные суперЭВМ, но и вообще все многопроцессорные компьютеры. Подавляющее большинство современных суперЭВМ имеют архитектуру
MIMD.

Четвертый класс в систематике Флинна, MISD, не представляет практического интереса,по крайней мере для анализируемых нами компьютеров.
В последнее время в литературе часто используется также термин SPMD (одна программа — множественные данные). Он относится не к архитектуре компьютеров, а к модели распараллеливания программ и не является расширением систематики Флинна. SPMD обычно относится к MPP (т.е. MIMD) — системам и означает, что несколько копий одной программы параллельно выполняются в разных процессорных узлах с разными данными.

Векторные суперкомпьютеры [SIMD]

Среди современных суперЭВМ эту архитектуру имеют однопроцессорные векторные суперкомпьютеры. Типичная схема однопроцессорного векторного суперкомпьютера представлена на примере FACOM VP-200 японской фирмы Fujitsu
. Похожую архитектуру имеют и другие векторные суперкомпьютеры, например, фирм Cray Research и Convex . Общим для всех векторных суперкомпьютеров является наличие в системе команд векторных операций, например, сложение векторов, допускающих работу с векторами определенной длины, допустим, 64 элемента по 8 байт. В таких компьютерах операции с векторами обычно выполняются над векторными регистрами, что, однако, совсем не является обязательным. Наличие регистров маски позволяет выполнять векторные команды не над всеми элементами векторов, а только над теми, на которые указывает маска.

Со времен Cray-1 многие векторные суперкомпьютеры, в том числе ЭВМ серии VP от Fujitsu и серии S компании Hitachi, имеют важное средство ускорения векторных вычислений,называемое зацепление команд.
Рассмотрим,например, следующую последовательность команд, работающих с векторными V-регистрами в компьютерах Cray:

V2=V0*V1
V4=V2+V3

Ясно, что вторая команда не может начать выполняться сразу вслед за первой — для этого первая команда должна сформировать регистр V2, что требует определенного количества тактов. Средство зацепления позволяет, тем не менее, второй команде начать выполнение, не дожидаясь полного завершения первой: одновременно с появлением первого результата в регистре V2 его копия направляется в функциональное устройство сложения, и запускается вторая команда. Разумеется, детали возможностей зацепления разных векторных команд отличаются у разных ЭВМ.

Что касается скалярной обработки, то соответствующая подсистема команд в японских суперкомпьютерах Fujitsu и Hitachi совместима с IBM/370, что имеет очевидные преимущества. При этом для буферизации скалярных данных используется традиционная кэш-память. Напротив, компания Cray Research, начиная с Сгау-1, отказалась от применения кэш-памяти. Вместо этого в ее компьютерах используются специальные программно-адресуемые буферные В- и Т- регистры. И лишь в последней серии, Cray T90, была введена промежуточная кэш-память для скалярных операций. Отметим, что на тракте оперативная память — векторные регистры промежуточная буферная память отсутствует, что вызывает необходимость иметь высокую пропускную способность подсистемы оперативной памяти: чтобы поддерживать высокую скорость вычислений, необходимо быстро загружать данные в векторные регистры и записывать результаты обратно в память. Но некоторые векторные суперЭВМ, например, IBM
ES/9000, работают с операндами-векторами, расположенными непосредственно в оперативной памяти. Скорее всего, такой подход является менее перспективным с точки зрения производительности, в частности, потому, что для поддержания высокого темпа вычислений для каждой векторной команды требуется быстрая выборка векторных операндов из памяти и запись результатов обратно.

Многопроцессорные векторные суперкомпьютеры (MIMD)

В архитектуре многопроцессорных векторных компьютеров можно отметить две важнейшие характеристики: симметричность (равноправность) всех процессоров системы и разделение всеми процессорами общего поля оперативной памяти. Подобные компьютерные системы называются сильно связанными. Если в однопроцессорных векторных ЭВМ для создания эффективной программы ее надо векторизовать, то в многопроцессорных появляется задача распараллеливания программы для ее выполнения одновременно на нескольких процессорах.

Задача распараллеливания является, пожалуй, более сложной,поскольку в ней необходимо организовать синхронизацию параллельно выполняющихся процессов. Практика показала возможности эффективного распараллеливания большого числа алгоритмов для рассматриваемых сильно связанных систем.
Соответствующий подход к распараллеливанию на таких компьютерах называется иногда моделью разделяемой общей памяти.

Производительность некоторых современных микропроцессоров RISC- архитектуры стала сопоставимой с производительностью процессоров векторных компьютеров. Как следствие этого, появились использующие эти достижения суперЭВМ новой архитектуры, — сильно связанные компьютеры класса MIMD, представляющие собой симметричные многопроцессорные серверы с общим полем оперативной памяти. В модулях памяти обычно используется технология DRAM, что позволяет достигнуть больших объемов памяти при относительно низкой цене. Однако скорость обмена данными между процессорами и памятью в таких серверах во много раз ниже, чем пропускная способность аналогичного тракта в векторных суперЭВМ, где оперативная память строится на более дорогой технологии ЯВАМ. В этом состоит одно из основных отличий в подходах к суперкомпьютерным вычислениям, применяемым для многопроцессорных векторных
ЭВМ и SMP-серверов. В первых обычно имеется относительно небольшое число векторных регистров, поэтому, как уже отмечалось, для поддержания высокой производительности необходимо быстро загружать в них данные или, наоборот, записывать из них информацию в оперативную память. Таким образом, требуется высокая производительность тракта процессор-память.

Кластеры являются самым дешевым способом наращивания производительности уже инсталлированных компьютеров. Фактически кластер представляет собой набор из нескольких ЭВМ, соединенных через некоторую коммуникационную инфраструктуру. В качестве такой структуры может выступать обычная компьютерная сеть, однако из соображений повышения производительности желательно иметь высокоскоростные соединения
(FDDI/ATM/HiPPI и т.п.). Кластеры могут быть образованы как из различных компьютеров (гетперогенные кластеры), так и из одинаковых (гомогенные кластеры). Очевидно, что все такие системы относятся к классу MIMD.
Кластеры являются классическим примером слабо связанных систем. В кластерных системах для организации взаимодействия между процессами, выполняющимися на разных компьютерах при решении одной задачи, применяются различные модели обмена сообщениями (PVM, MPI и т.п.). Однако задача распараллеливания в таких системах с распределенной между отдельными компьютерами памятью в рамках этих моделей является гораздо более сложной, чем в модели общего поля памяти, как например, в SMP-серверах. К этому следует добавить чисто аппаратные проблемы наличия задержек при обменах сообщениями и повышения скорости передачи данных. Поэтому спектр задач, которые могут эффективно решаться на кластерных системах, по сравнению с симметричными сильно связанными системами достаточно ограничен. Для параллельной обработки запросов к базам данных в подобных системах также имеются свои собственные подходы.

В кластеры могут объединяться различные суперкомпьютеры. Возможность наличия большого числа процессорных узлов в SP2 позволяет одновременно отнести этот компьютер и к классу Mpp-систем.MPP-системы принадлежат к классу MIMD. Если говорить об MPP-компьютерах с распределенной памятью и отвлечься от организации ввода-вывода, то эта архитектура является естественным расширением кластерной на большое число узлов. Поэтому для таких систем характерны все преимущества и недостатки кластеров.

Благодаря масштабируемости, именно MPP-системы являются сегодня лидерами по достигнутой производительности компьютера; наиболее яркий пример этому — Intel Paragon. С другой стороны, проблемы распараллеливания в MPP-системах по сравнению с кластерами, содержащими немного процессоров, становятся еще более трудно разрешимыми. Кроме того, приращение производительности с ростом числа процессоров обычно вообще довольно быстро убывает. Легко нарастить теоретическую производительность ЭВМ, но гораздо труднее найти задачи, которые сумели бы эффективно загрузить процессорные узлы.

Сегодня не так уж много приложений могут эффективно выполняться на Mpp- компьютере, кроме этого имеется еще проблема переносимости программ между
Mpp-системами, имеющими различную архитектуру. Предпринятая в последние годы попытка стандартизации моделей обмена сообщениями еще не снимает всех проблем. Эффективность распараллеливания во многих случаях сильно зависит от деталей архитектуры Mpp-системы, например топологии соединения процессорных узлов.

Самой эффективной была бы топология, в которой любой узел мог бы напрямую связаться с любым другим узлом. Однако в MPP-системах это технически трудно реализуемо. Обычно процессорные узлы в современных MPP- компьютерах образуют или двумерную решетку (например, в SNI/Pyramid RM1000) или гиперкуб (как в суперкомпьютерах nCube [18]).

Поскольку для синхронизации параллельно выполняющихся в узлах процессов необходим обмен сообщениями, которые должны доходить из любого узла системы в любой другой узел, важной характеристикой является диаметр системы с1 — максимальное расстояние между узлами. В случае двухмерной решетки d ~ sqrt(n), в случае гиперкуба d ~ 1n(n). Таким образом, при увеличении числа узлов архитектура гиперкуба является более выгодной.

Время передачи информации от узла к узлу зависит от стартовой задержки и скорости передачи. В любом случае за время передачи процессорные узлы успевают выполнить много команд, и это соотношение быстродействия процессорных узлов и передающей системы, вероятно, будет сохраняться — прогресс в производительности процессоров гораздо больше, чем в пропускной способности каналов связи. Поэтому инфраструктура каналов связи является одного из главных компонентов Mpp-компьютера.

Несмотря на все сложности, сфера применения MPP-компьютеров понемногу расширяется. Различные MPP-системы эксплуатируются во многих ведущих суперкомпьютерных центрах мира, что наглядно следует из списка ТОР500.
Кроме уже упоминавшихся, следует особенно отметить компьютеры Cray T3D и
Cray ТЗЕ, которые иллюстрируют тот факт, что мировой лидер производства векторных суперЭВМ, компания Cray Research, уже не ориентируется исключительно на векторные системы. Наконец, нельзя не вспомнить, что новейший суперкомпьютерный проект министерства энергетики США будет основан на MPP-системе на базе Pentium Pro [10].

Заключение

Сегодня в суперкомпьютерном мире наблюдается новая волна, вызванная как успехами в области микропроцессорных технологий, так и появлением нового круга задач, выходящих за рамки традиционных научно- исследовательских лабораторий. Налицо быстрый прогресс в производительности микропроцессоров RISC-архитектуры, которая растет заметно быстрее, чем производительность векторных процессоров. Например, микропроцессор HP РА-
8000 отстает от Cray T90 всего примерно в два раза. В результате в ближайшее время вероятно дальнейшее вытеснение векторных суперЭВМ компьютерами, использующими RISC-микропроцессоры, такими, как, например,
IBM SP2, Convex/HP SPP, DEC AlphaServer 8400, SGI POWER CHALENGE.
Подтверждением этого стали результаты рейтинга ТОР500, где лидерами по числу инсталляций стали системы POWER CHALLENGE и SP2, опережающие модели ведущего производителя суперкомпьютеров — компании Cray Research.

Литература

[1] ComputerWorld Россия, # 9, 1995.
[2] К.Вильсон, в сб. «Высокоскоростные вычисления». М. Радио и Связь, 1988, сс.12-48.
[3]. Б.А.Головкин, «Параллельные вычислительные системы». М.. Наука, 1980,
519 с.
[4] Р.Хокни, К.Джессхоуп, «Параллельные ЭВМ . М.. Радио и Связь, 1986, 390 с.
[5] Flynn И.,7., IEEE Trans. Comput., 1972, о.С-21, N9, рр. 948-960.
[6] Russel К.М., Commun. АСМ, 1978, v. 21, # 1, рр. 63-72.
[7] Т.Мотоока, С.Томита, Х.Танака, Т. Сайто, Т.Уэхара, «Компьютеры на
СБИС», m.l. М. Мир, 1988, 388 с.
[8] М.Кузьминский, Процессор РА-8000. Открытые системы, # 5, 1995.
[9] Открытые системы сегодня, # 11, 1995.
[10] ComputerWorld Россия, ## 4, 6, 1995.
[11] ComputerWorld Россия, # 8, 1995.
[12] Открытые системы сегодня, # 9, 1995.
[13] ComputerWorld Россия, # 2, 1995.
[14] ComputerWorld Россия, # 12, 1995.
[15] В. Шнитман, Системы Exemplar SPP1200. Открытые системы, # 6, 1995.
[16] М. Борисов, UNIX-кластеры. Открытые системы, # 2, 1995, cc.22-28.
[17] В. Шмидт, Системы IBM SP2. Открытые системы, # 6, 1995.
[18] Н. Дубова, Суперкомпьютеры nCube. Открытые системы, # 2, 1995, сс.42-
47.
[19] Д. Французов, Тест оценки производительности суперкомпьютеров.
Открытые системы, # 6, 1995.
[20] Д. Волков, Как оценить рабочую станцию. Открытые системы, # 2, 1994, с.44-48.
[21] А. Волков, Тесты ТРС. СУБД, # 2, 1995, сс. 70-78.

Министерство транспорта России

Дальневосточная государственная морская академия имени адмирала Г.И. Невельского

Н. Н. Жеретинцева

Курс лекции по компьютерным сетям

Рекомендовано Дальневосточным региональным

учебно-методическим центром в качестве учебного пособия

для студентов вузов региона

Владивосток

2000

УДК

Жеретинцева Н.Н. Курс лекций по компьютерным сетям – Владивосток: ДВГМА,
2000. – 158 с.

Курс лекций посвящен компьютерным сетям, даны основные понятия сетевой терминологии, описаны виды архитектуры, приводится описание топологии и методов доступа. Описаны основные компоненты ЛВС (сетевые адаптеры, сетевые операционные системы, сетевые службы и др.) и требования, предъявляемые к сетям. Концепция построения сетей представлена на основе семиуровневой базовой эталонной модели передачи данных в сетях (ISO). Даны понятия физической среды связи, линии связи и каналов связи, приведены типы физических сред передачи данных в сетях. Описаны популярные стеки протоколов. А также даются сведения по сетевому оборудованию.

Предназначено для студентов высших учебных заведений, изучающих курс
«Компьютерные сети».

Ил. 42, табл. 7.

Рецензенты:

Здор В.В., д.т.н., профессор, генеральный директор ООО «Фордевинд»;

Сафин В.И., доцент, к.ф-м.н., заведующий кафедрой информационных технологий ДВГАЭУ

© Жеретинцева Н.Н.

© Дальневосточная государственная морская академия

им. адм. Г. И. Невельского, 2000

Оглавление

Введение 4

Лекция 1. Обзор и архитектура вычислительных сетей 6

Тема 1. Основные определения и термины 6

Тема 2. Преимущества использования сетей 8

Тема 3. Архитектура сетей 10

Архитектура терминал – главный компьютер 10

Одноранговая архитектура 11

Архитектура клиент – сервер 12

Выбор архитектуры сети 14

Вопросы к лекции 14

Лекция 2. Семиуровневая модель OSI 16

Тема 1. Взаимодействие уровней модели OSI 16

Тема 2. Прикладной уровень (Application layer) 19

Тема 3. Уровень представления данных (Presentation layer) 21

Тема 4. Сеансовый уровень (Session layer) 22

Тема 5. Транспортный уровень (Transport Layer) 23

Тема 6. Сетевой уровень (Network Layer) 24

Тема 7. Канальный уровень (Data Link) 26

Тема 8. Физический уровень (Physical Layer) 28

Тема 9. Сетезависимые протоколы 30

Тема 10. Стеки коммуникационных протоколов 31

Вопросы 31

Лекция 3. Стандарты и стеки протоколов 33

Тема 1. Спецификации стандартов 33

802.1 33

802.2 33

802.3 33

802.4 34

802.5 35

802.6 35

802.7 35

802.8 35

802.9 35

802.10 36

802.11 36

802.12 36

Тема 2. Протоколы и стеки протоколов 36

Сетевые протоколы 37

Транспортные протоколы 37

Прикладные протоколы 38

Тема 3. Стек OSI 38

Тема 4. Архитектура стека протоколов Microsoft TCP/IP 39

Уровень Приложения 40

Уровень транспорта 41

Протокол управления передачей (TCP) 41

Пользовательский протокол дейтаграмм (UDP) 42

Межсетевой уровень 42

Протокол Интернета IP 42

Адресация в IP-сетях 43

Протоколы сопоставления адреса ARP и RARP 43

Протокол ICMP 44

Протокол IGMP 44

NDIS 44

Уровень сетевого интерфейса 44

Вопросы 45

Лекция 4. Топология вычислительной сети и методы доступа 46

Тема 1. Топология вычислительной сети 46

Виды топологий 46

Общая шина 47

Кольцо 48

Звезда 48

Тема 2. Методы доступа 49

CSMA/CD 50

TPMA 51

TDMA 52

FDMA 53

Вопросы 54

Лекция 5. ЛВС и компоненты ЛВС 56

Тема 1. Основные компоненты 56

Тема 2. Рабочие станции 57

Тема 3. Сетевые адаптеры 58

Тема 4. Файловые серверы 58

Тема 5. Сетевые операционные системы 60

Тема 6. Сетевое программное обеспечение 60

Тема 7. Защита данных 61

Тема 8. Использование паролей и ограничение доступа 61

Тема 9. Типовой состав оборудования локальной сети 61

Вопросы 62

Лекция 6. Физическая среда передачи данных 64

Тема 1. Кабели связи, линии связи, каналы связи 64

Тема 2. Типы кабелей и структурированные кабельные системы 65

Тема 3. Кабельные системы 66

Тема 4. Типы кабелей 67

Кабель типа «витая пара» (twisted pair) 67

Коаксиальные кабели 68

Оптоволоконный кабель 68

Тема 5. Кабельные системы Ethernet 69

10Base-T, 100Base-TX 69

10Base2 70

10Base5 70

Тема 6. Беспроводные технологии 71

Радиосвязь 71

Связь в микроволновом диапазоне 71

Инфракрасная связь 71

Вопросы 71

Лекция 7. Сетевые операционные системы 73

Тема 1. Структура сетевой операционной системы 74

Клиентское программное обеспечение 75

Редиректоры 75

Распределители 75

Имена UNC 76

Серверное программное обеспечение 76

Клиентское и серверное программное обеспечение 76

Выбор сетевой операционной системы 77

Тема 2. Одноранговые NOS и NOS с выделенными серверами 78

Тема 3. NOS для сетей масштаба предприятия 80

Сети отделов 80

Сети кампусов 81

Корпоративные сети 81

Тема 4. Сетевые ОС NetWare фирмы Novell 82

Назначение ОС NetWare 82

Структурная схема OC 82

Сетевая файловая система 83

Основные сетевые возможности 83

Защита информации 84

Тема 5. Семейство сетевых ОС Windows NT 85

Структура Windows NT 85

Сетевые средства 86

Состав Windows NT 86

Свойства Windows NT 87

Области использования Windows NT 88

Тема 6. Семейство ОС UNIX 88

Программы 90

Ядро ОС UNIX 90

Файловая система 91

Принципы защиты 91

Идентификаторы пользователя и группы пользователей 91

Защита файлов 92

Тема 7. Обзор Системы Linux 92

Графический интерфейс пользователя 93

Работа с сетью 93

Сетевые файловые системы 94

Почта 94

Вопросы 94

Лекция 8. Требования, предъявляемые к сетям 96

Тема 1. Производительность 96

Тема 2. Надежность и безопасность 97

Тема 3. Прозрачность 98

Тема 4. Поддержка разных видов трафика 99

Тема 5. Управляемость 100

Управление эффективностью 100

Управление конфигурацией 100

Управление учетом использования ресурсов 101

Управление неисправностями 101

Управление защитой данных 101

Тема 6. Совместимость 102

Вопросы 103

Лекция 9. Сетевое оборудование 104

Тема 1. Сетевые адаптеры, или NIC (Network Interface Card). 104

Назначение. 104

Настройка сетевого адаптера и трансивера 104

Функции сетевых адаптеров 106

Базовый, или физический, адрес 107

Типы сетевых адаптеров 107

Тема 2. Повторители и концентраторы 109

Планирование сети с хабом 111

Преимущества концентратора 111

Тема 3. Мосты и коммутаторы 112

Различие между мостом и коммутатором 113

Коммутатор 114

Коммутатор локальной сети 115

Тема 4. Маршрутизатор 116

Различие между маршрутизаторами и мостами 117

Тема 5. Шлюзы 118

Вопросы 119

Русские термины 120

Английские термины 133

Английские сокращения 144

Литература 153

Введение

Курс лекций по компьютерным сетям базируется на программе «Основы сетевых технологий» В.Г. Олифер, Н.А. Олифер, размещенной по адресу http://www.citmgu.ru/courses/f9101.html.

Курс представляет собой введение в сетевую тематику и дает базовые знания по организации и функционированию сетей. В лекциях даны общие понятия компьютерных сетей, их структуры, сетевых компонентов в простой и доступной форме. Здесь приведены виды топологии, используемые для физического соединения компьютеров в сети, методы доступа к каналу связи, физические среды передачи данных. Передача данных в сети рассматривается на базе эталонной базовой модели, разработанной Международной организацией по стандартам взаимодействия открытых сетей. Описываются правила и процедуры передачи данных между информационными системами. Приводятся типы сетевого оборудования, их назначение и принципы работы. Описывается сетевое программное обеспечение, используемое для организации сетей. Изучаются наиболее популярные сетевые операционные системы, их достоинства и недостатки. Рассматриваются принципы межсетевого взаимодействия. Приводятся основные понятия из области сетевой безопасности.

Для подготовки курса проработан большой объем информации, расположенной на информационно-поисковых серверах Internet, и использовалась литература, приведенная в списке. Основные термины и определения в лекциях взяты из справочника Якубайтиса «Информационные сети и системы» [1].

В первой лекции даны основные понятия сетевой терминологии, территориальное разделение сетей, понятие информационной и коммуникационной сетей и основные типы архитектуры. За основу лекции были взяты материалы сервера http://www.citmgu.ru и информация из [1], [2], [5].

Во второй лекции объясняется передача данных в сети на основе семиуровневой базовой эталонной модели связи открытых систем (OSI).
Представлен каждый уровень, его функции и протоколы, используемые на каждом уровне. За основу лекции были взяты материалы сервера http://www.citmgu.ru и информация из [1], [2], [5], [7], [11], [12].

Лекция 3 посвящена спецификации стандартов IEEE802. Здесь же дано понятие стеков протоколов и приведены наиболее популярные стеки протоколов.
В стеках протоколов перечислены протоколы каждого уровня. При подготовке лекции были взяты материалы из [1], [2], [5], [13], [14], [15].

В четвертой лекции дается понятие топологии, приводятся виды топологий, их достоинства и недостатки, здесь же описаны методы доступа к каналу связи и их использование. Для лекции использовалась информация из
[1], [5], [13], [16], [28].

В пятой лекции описаны компоненты локальной вычислительной сети: рабочие станции и серверы, адаптеры, сетевые операционные системы, коммуникационные каналы, сетевое программное обеспечение и др. компоненты.
Даны типы серверов. При подготовке большей частью использовалась информация из [1], [2], [5], [11], [13].

В шестой лекции даны понятия физической среды передачи данных, виды сред. Перечислены типы кабелей и описано назначение кабельной структурированной системы. При подготовке лекции были взяты материалы из
[1], [2], [5], [23], [24], [25], [26], [27], [28], [29].

Лекция седьмая посвящена сетевым операционным системам, их назначению, перечислены их функции, приведены популярные СОС (NetWare фирмы Novell,
Windows NT фирмы Microsoft, UNIX фирмы Bell Laboratory), их структура и применение. При подготовке лекции были взяты материалы из [1], [2], [5],
[9], [11], [21].

В лекции восьмой описаны требования, предъявляемые к сетям: производительность, надежность и безопасность, расширяемость и масштабируемость, прозрачность, поддержка трафика, управляемость, защита данных, совместимость. При подготовке лекции были взяты материалы из [1],
[2], [4], [5], [11], [13], [16]

В лекции девятой описано сетевое оборудование, предназначенное для передачи данных на всех уровнях модели OSI. При подготовке лекции были взяты материалы из [1], [2], [5], [22], [28], [30], [31],[32].

«Курс лекций по компьютерным сетям» предназначен для курсантов, студентов и преподавателей высших учебных заведений.

Обзор и архитектура вычислительных сетей

1 Основные определения и термины

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.

Сети обычно находится в частном ведении пользователя и занимают некоторую территорию и по территориальному признаку разделяются на:
— Локальные вычислительные сети (ЛВС) или Local Area Network (LAN), расположенные в одном или нескольких близко расположенных зданиях. ЛВС обычно размещаются в рамках какой-либо организации (корпорации, учреждения), поэтому их называют корпоративными.
— Распределенные компьютерные сети, глобальные или Wide Area Network (WAN), расположенные в разных зданиях, городах и странах, которые бывают территориальными, смешанными и глобальными. В зависимости от этого глобальные сети бывают четырех основных видов: городские, региональные, национальные и транснациональные. В качестве примеров распределенных сетей очень большого масштаба можно назвать: Internet, EUNET, Relcom,

FIDO.

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

Различают два понятия сети: коммуникационная сеть и информационная сеть
(рис. 1.1).

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:

Под информационной системой следует понимать систему, которая является поставщиком или потребителем информации.

[pic]

Рис. 1.1 Информационные и коммуникационные сети

Компьютерная сеть состоит из информационных систем и каналов связи.

Под информационной системой следует понимать объект, способный осуществлять хранение, обработку или передачу информация. В состав информационной системы входят: компьютеры, программы, пользователи и другие составляющие, предназначенные для процесса обработки и передачи данных. В дальнейшем информационная система, предназначенная для решения задач пользователя, будет называться – рабочая станция (client). Рабочая станция в сети отличается от обычного персонального компьютера (ПК) наличием сетевой карты (сетевого адаптера), канала для передачи данных и сетевого программного обеспечения.

Под каналом связи следует понимать путь или средство, по которому передаются сигналы. Средство передачи сигналов называют абонентским, или физическим, каналом.

Каналы связи (data link) создаются по линиям связи при помощи сетевого оборудования и физических средств связи. Физические средства связи построены на основе витых пар, коаксиальных кабелей, оптических каналов 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 прокладывается по маршруту в одном или нескольких физических каналах. Логический канал можно охарактеризовать, как маршрут, проложенный через физические каналы и узлы коммутации.

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.

Загрузка сети характеризуется параметром, называемым трафиком. Трафик
(traffic) – это поток сообщений в сети передачи данных. Под ним понимают количественное измерение в выбранных точках сети числа проходящих блоков данных и их длины, выраженное в битах в секунду.

Существенное влияние на характеристику сети оказывает 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).

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

Состав основных элементов в сети зависит от ее архитектуры.
Архитектура – это концепция, определяющая взаимосвязь, структуру и функции взаимодействия рабочих станций в сети. Она предусматривает логическую, функциональную и физическую организацию технических и программных средств сети. Архитектура определяет принципы построения и функционирования аппаратного и программного обеспечения элементов сети.

В основном выделяют три вида архитектур: архитектура терминал – главный компьютер, архитектура клиент – сервер и одноранговая архитектура.

Современные сети можно классифицировать по различным признакам: по удаленности компьютеров, топологии, назначению, перечню предоставляемых услуг, принципам управления (централизованные и децентрализованные), методам коммутации, методам доступа, видам среды передачи, скоростям передачи данных и т. д. Все эти понятия будут рассмотрены более подробно при дальнейшем изучении курса.

2 Преимущества использования сетей

Компьютерные сети представляют собой вариант сотрудничества людей и компьютеров, обеспечивающего ускорение доставки и обработки информации.
Объединять компьютеры в сети начали более 30 лет назад. Когда возможности компьютеров выросли и ПК стали доступны каждому, развитие сетей значительно ускорилось.

Соединенные в сеть компьютеры обмениваются информацией и совместно используют периферийное оборудование и устройства хранения информации рис.
1.2.

[pic]

Рис. 1.1 Использование периферийного оборудования

С помощью сетей можно разделять ресурсы и информацию. Ниже перечислены основные задачи, которые решаются с помощью рабочей станции в сети, и которые трудно решить с помощью отдельного компьютера:
Компьютерная сеть позволит совместно использовать периферийные устройства, включая:
— принтеры;
— плоттеры;
— дисковые накопители;
— приводы CD-ROM;
— дисководы;
— стримеры;
— сканеры;
— факс-модемы;
Компьютерная сеть позволяет совместно использовать информационные ресурсы:
— каталоги;
— файлы;
— прикладные программы;
— игры;
— базы данных;
— текстовые процессоры.
Компьютерная сеть позволяет работать с многопользовательскими программами, обеспечивающими одновременный доступ всех пользователей к общим базам данных с блокировкой файлов и записей, обеспечивающей целостность данных.
Любые программы, разработанные для стандартных ЛВС, можно использовать в других сетях.
Совместное использование ресурсов обеспечит существенную экономию средств и времени. Например, можно коллективно использовать один лазерный принтер вместо покупки принтера каждому сотруднику или беготни с дискетами к единственному принтеру при отсутствии сети.
Организация электронной почты. Можно использовать ЛВС как почтовую службу и рассылать служебные записки, доклады и сообщения другим пользователям.

3 Архитектура сетей

Архитектура сети определяет основные элементы сети, характеризует ее общую логическую организацию, техническое обеспечение, программное обеспечение, описывает методы кодирования. Архитектура также определяет принципы функционирования и интерфейс пользователя.

В данном курсе будет рассмотрено три вида архитектур:
— архитектура терминал – главный компьютер;
— одноранговая архитектура;
— архитектура клиент – сервер.

Архитектура терминал – главный компьютер

Архитектура терминал – главный компьютер (terminal – host computer architecture) – это концепция информационной сети, в которой вся обработка данных осуществляется одним или группой главных компьютеров.

[pic]

Рис. 1.1 Архитектура терминал – главный компьютер

Рассматриваемая архитектура предполагает два типа оборудования:
— Главный компьютер, где осуществляется управление сетью, хранение и обработка данных.
— Терминалы, предназначенные для передачи главному компьютеру команд на организацию сеансов и выполнения заданий, ввода данных для выполнения заданий и получения результатов.

Главный компьютер через мультиплексоры передачи данных (МПД) взаимодействуют с терминалами, как представлено на рис. 1.3.

Классический пример архитектуры сети с главными компьютерами – системная сетевая архитектура (System Network Architecture – SNA).

Одноранговая архитектура

Одноранговая архитектура (peer-to-peer architecture) – это концепция информационной сети, в которой ее ресурсы рассредоточены по всем системам.
Данная архитектура характеризуется тем, что в ней все системы равноправны.

К одноранговым сетям относятся малые сети, где любая рабочая станция может выполнять одновременно функции файлового сервера и рабочей станции. В одноранговых ЛВС дисковое пространство и файлы на любом компьютере могут быть общими. Чтобы ресурс стал общим, его необходимо отдать в общее пользование, используя службы удаленного доступа сетевых одноранговых операционных систем. В зависимости от того, как будет установлена защита данных, другие пользователи смогут пользоваться файлами сразу же после их создания. Одноранговые ЛВС достаточно хороши только для небольших рабочих групп.

[pic]

Рис. 1.1 Одноранговая архитектура

Одноранговые ЛВС являются наиболее легким и дешевым типом сетей для установки. Они на компьютере требуют, кроме сетевой карты и сетевого носителя, только операционной системы Windows 95 или Windows for
Workgroups. При соединении компьютеров, пользователи могут предоставлять ресурсы и информацию в совместное пользование.

Одноранговые сети имеют следующие преимущества:
— они легки в установке и настройке;
— отдельные ПК не зависят от выделенного сервера;
— пользователи в состоянии контролировать свои ресурсы;
— малая стоимость и легкая эксплуатация;
— минимум оборудования и программного обеспечения;
— нет необходимости в администраторе;
— хорошо подходят для сетей с количеством пользователей, не превышающим десяти.

Проблемой одноранговой архитектуры является ситуация, когда компьютеры отключаются от сети. В этих случаях из сети исчезают виды сервиса, которые они предоставляли. Сетевую безопасность одновременно можно применить только к одному ресурсу, и пользователь должен помнить столько паролей, сколько сетевых ресурсов. При получении доступа к разделяемому ресурсу ощущается падение производительности компьютера. Существенным недостатком одноранговых сетей является отсутствие централизованного администрирования.

Использование одноранговой архитектуры не исключает применения в той же сети также архитектуры «терминал – главный компьютер» или архитектуры
«клиент – сервер».

Архитектура клиент – сервер

Архитектура клиент – сервер (client-server architecture) – это концепция информационной сети, в которой основная часть ее ресурсов сосредоточена в серверах, обслуживающих своих клиентов (рис. 1.5).
Рассматриваемая архитектура определяет два типа компонентов: серверы и клиенты.

Сервер — это объект, предоставляющий сервис другим объектам сети по их запросам. Сервис – это процесс обслуживания клиентов.

[pic]

Рис. 1.1 Архитектура клиент – сервер

Сервер работает по заданиям клиентов и управляет выполнением их заданий. После выполнения каждого задания сервер посылает полученные результаты клиенту, пославшему это задание.

Сервисная функция в архитектуре клиент – сервер описывается комплексом прикладных программ, в соответствии с которым выполняются разнообразные прикладные процессы.

Процесс, который вызывает сервисную функцию с помощью определенных операций, называется клиентом. Им может быть программа или пользователь. На рис. 1.6 приведен перечень сервисов в архитектуре клиент – сервер.

Клиенты – это рабочие станции, которые используют ресурсы сервера и предоставляют удобные интерфейсы пользователя. Интерфейсы пользователя это процедуры взаимодействия пользователя с системой или сетью.

Клиент является инициатором и использует электронную почту или другие сервисы сервера. В этом процессе клиент запрашивает вид обслуживания, устанавливает сеанс, получает нужные ему результаты и сообщает об окончании работы.

[pic]

Рис. 1.2 Модель клиент-сервер

В сетях с выделенным файловым сервером на выделенном автономном ПК устанавливается серверная сетевая операционная система. Этот ПК становится сервером. Программное обеспечение (ПО), установленное на рабочей станции, позволяет ей обмениваться данными с сервером. Наиболее распространенные сетевые операционная системы:
— NetWare фирмы Novel;
— Windows NT фирмы Microsoft;
— UNIX фирмы AT&T
— Linux.

Помимо сетевой операционной системы необходимы сетевые прикладные программы, реализующие преимущества, предоставляемые сетью.

Сети на базе серверов имеют лучшие характеристики и повышенную надежность. Сервер владеет главными ресурсами сети, к которым обращаются остальные рабочие станции.

В современной клиент – серверной архитектуре выделяется четыре группы объектов: клиенты, серверы, данные и сетевые службы. Клиенты располагаются в системах на рабочих местах пользователей. Данные в основном хранятся в серверах. Сетевые службы являются совместно используемыми серверами и данными. Кроме того службы управляют процедурами обработки данных.

Сети клиент – серверной архитектуры имеют следующие преимущества:
— позволяют организовывать сети с большим количеством рабочих станций;
— обеспечивают централизованное управление учетными записями пользователей, безопасностью и доступом, что упрощает сетевое администрирование;
— эффективный доступ к сетевым ресурсам;
— пользователю нужен один пароль для входа в сеть и для получения доступа ко всем ресурсам, на которые распространяются права пользователя.

Наряду с преимуществами сети клиент – серверной архитектуры имеют и ряд недостатков:
— неисправность сервера может сделать сеть неработоспособной, как минимум потерю сетевых ресурсов;
— требуют квалифицированного персонала для администрирования;
— имеют более высокую стоимость сетей и сетевого оборудования.

Выбор архитектуры сети

Выбор архитектуры сети зависит от назначения сети, количества рабочих станций и от выполняемых на ней действий.

Следует выбрать одноранговую сеть, если:
— количество пользователей не превышает десяти;
— все машины находятся близко друг от друга;
— имеют место небольшие финансовые возможности;
— нет необходимости в специализированном сервере, таком как сервер БД, факс- сервер или какой-либо другой;
— нет возможности или необходимости в централизованном администрировании.

Следует выбрать клиент серверную сеть, если:
— количество пользователей превышает десяти;
— требуется централизованное управление, безопасность, управление ресурсами или резервное копирование;
— необходим специализированный сервер;
— нужен доступ к глобальной сети;
— требуется разделять ресурсы на уровне пользователей.

Вопросы к лекции

1. Дать определение сети.
2. Чем отличается коммуникационная сеть от информационной сети?
3. Как разделяются сети по территориальному признаку?
4. Что такое информационная система?
5. Что такое каналы связи?
6. Дать определение физического канала связи.
7. Дать определение логического канала связи.
8. Как называется совокупность правил обмена информацией между двумя или несколькими устройствами?
9. Как называется объект, способный осуществлять хранение, обработку или передачу данных, в состав, которого входят компьютер, программное обеспечение, пользователи и др. составляющие, предназначенные для процесса обработки и передачи данных?
10. Каким параметром характеризуется загрузка сети?
11. Что такое метод доступа?
12. Что такое совокупность правил, устанавливающих процедуры и формат обмена информацией?
13. Чем отличается рабочая станция в сети от обычного персонального компьютера?
14. Какие элементы входят в состав сети?
15. Как называется описание физических соединений в сети?
16. Что такое архитектура сети?
17. Как назвать способ определения, какая из рабочих станций сможет следующей использовать канал связи?
18. Перечислить преимущества использования сетей.
19. Чем отличается одноранговая архитектура от клиент серверной архитектуры?
20. Каковы преимущества крупномасштабной сети с выделенным сервером?
21. Какие сервисы предоставляет клиент серверная архитектура?
22. Преимущества и недостатки архитектуры терминал – главный компьютер.
23. В каком случае используется одноранговая архитектура?
24. Что характерно для сетей с выделенным сервером?
25. Как называются рабочие станции, которые используют ресурсы сервера?
26. Что такое сервер?

Семиуровневая модель OSI

Для единого представления данных в сетях с неоднородными устройствами и программным обеспечением международная организация по стандартам ISO
(International Standardization Organization) разработала базовую модель связи открытых систем OSI (Open System Interconnection). Эта модель описывает правила и процедуры передачи данных в различных сетевых средах при организации сеанса связи. Основными элементами модели являются уровни, прикладные процессы и физические средства соединения. На рис. 2.1 представлена структура базовой модели. Каждый уровень модели OSI выполняет определенную задачу в процессе передачи данных по сети. Базовая модель является основой для разработки сетевых протоколов. OSI разделяет коммуникационные функции в сети на семь уровней, каждый из которых обслуживает различные части процесса области взаимодействия открытых систем.

[pic]

Рис. 2.1 Модель OSI

Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, не касаясь приложений конечных пользователей. Приложения реализуют свои собственные протоколы взаимодействия, обращаясь к системным средствам. Если приложение может взять на себя функции некоторых верхних уровней модели
OSI, то для обмена данными оно обращается напрямую к системным средствам, выполняющим функции оставшихся нижних уровней модели OSI.

1 Взаимодействие уровней модели OSI

Модель OSI можно разделить на две различных модели, как показано на рис.2.2:
— горизонтальную модель на базе протоколов, обеспечивающую механизм взаимодействия программ и процессов на различных машинах;
— вертикальную модель на основе услуг, обеспечиваемых соседними уровнями друг другу на одной машине.

[pic]
Рис. 2.1 Схема взаимодействия компьютеров в базовой эталонной модели OSI

Каждый уровень компьютера–отправителя взаимодействует с таким же уровнем компьютера-получателя, как будто он связан напрямую. Такая связь называется логической или виртуальной связью. В действительности взаимодействие осуществляется между смежными уровнями одного компьютера.

Итак, информация на компьютере-отправителе должна пройти через все уровни. Затем она передается по физической среде до компьютера–получателя и опять проходит сквозь все слои, пока не доходит до того же уровня, с которого она была послана на компьютере-отправителе.

В горизонтальной модели двум программам требуется общий протокол для обмена данными. В вертикальной модели соседние уровни обмениваются данными с использованием интерфейсов прикладных программ API (Application
Programming Interface).

Перед подачей в сеть данные разбиваются на пакеты. Пакет (packet) – это единица информации, передаваемая между станциями сети. При отправке данных пакет проходит последовательно через все уровни программного обеспечения. На каждом уровне к пакету добавляется управляющая информация данного уровня (заголовок), которая необходима для успешной передачи данных по сети, как это показано на рис. 2.3, где Заг – заголовок пакета, Кон – конец пакета.

На принимающей стороне пакет проходит через все уровни в обратном порядке. На каждом уровне протокол этого уровня читает информацию пакета, затем удаляет информацию, добавленную к пакету на этом же уровне отправляющей стороной, и передает пакет следующему уровню. Когда пакет дойдет до Прикладного уровня, вся управляющая информация будет удалена из пакета, и данные примут свой первоначальный вид.

[pic]Рис. 2.2 Формирование пакета каждого уровня семиуровневой модели

Каждый уровень модели выполняет свою функцию. Чем выше уровень, тем более сложную задачу он решает.

Отдельные уровни модели OSI удобно рассматривать как группы программ, предназначенных для выполнения конкретных функций. Один уровень, к примеру, отвечает за обеспечение преобразования данных из ASCII в EBCDIC и содержит программы необходимые для выполнения этой задачи.

Каждый уровень обеспечивает сервис для вышестоящего уровня, запрашивая в свою очередь, сервис у нижестоящего уровня. Верхние уровни запрашивают сервис почти одинаково: как правило, это требование маршрутизации каких-то данных из одной сети в другую. Практическая реализация принципов адресации данных возложена на нижние уровни.

Рассматриваемая модель определяет взаимодействие открытых систем разных производителей в одной сети. Поэтому она выполняет для них координирующие действия по:
— взаимодействию прикладных процессов;
— формам представления данных;
— единообразному хранению данных;
— управлению сетевыми ресурсами;
— безопасности данных и защите информации;
— диагностике программ и технических средств.

На рис. 2.4 приведено краткое описание функций всех уровней.

[pic]

Рис. 2.3 Функции уровней

2 Прикладной уровень (Application layer)

Прикладной уровень обеспечивает прикладным процессам средства доступа к области взаимодействия, является верхним (седьмым) уровнем и непосредственно примыкает к прикладным процессам. В действительности прикладной уровень – это набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые Web-страницы, а также организуют свою совместную работу, например с помощью протокола электронной почты [30].
Специальные элементы прикладного сервиса обеспечивают сервис для конкретных прикладных программ, таких как программы пересылки файлов и эмуляции терминалов. Если, например программе необходимо переслать файлы, то обязательно будет использован протокол передачи, доступа и управления файлами FTAM (File Transfer, Access, and Management). В модели OSI прикладная программа, которой нужно выполнить конкретную задачу (например, обновить базу данных на компьютере), посылает конкретные данные в виде
Дейтаграммы на прикладной уровень. Одна из основных задач этого уровня — определить, как следует обрабатывать запрос прикладной программы, другими словами, какой вид должен принять данный запрос.

Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением (message).

Прикладной уровень выполняет следующие функции:
Описание форм и методов взаимодействия прикладных процессов.
1. Выполнение различных видов работ.
— передача файлов;
— управление заданиями;
— управление системой и т.д.
2. Идентификация пользователей по их паролям, адресам, электронным подписям;
3. Определение функционирующих абонентов и возможности доступа к новым прикладным процессам;
4. Определение достаточности имеющихся ресурсов;
5. Организация запросов на соединение с другими прикладными процессами;
6. Передача заявок представительскому уровню на необходимые методы описания информации;
7. Выбор процедур планируемого диалога процессов;
8. Управление данными, которыми обмениваются прикладные процессы и синхронизация взаимодействия прикладных процессов;
9. Определение качества обслуживания (время доставки блоков данных, допустимой частоты ошибок);
10. Соглашение об исправлении ошибок и определении достоверности данных;
11. Согласование ограничений, накладываемых на синтаксис (наборы символов, структура данных).

Указанные функции определяют виды сервиса, которые прикладной уровень предоставляет прикладным процессам. Кроме этого, прикладной уровень передает прикладным процессам сервис, предоставляемый физическим, канальным, сетевым, транспортным, сеансовым и представительским уровнями.

На прикладном уровне необходимо предоставить в распоряжение пользователей уже переработанную информацию. С этим может справиться системное и пользовательское программное обеспечение.

Прикладной уровень отвечает за доступ приложений в сеть. Задачами этого уровня является перенос файлов, обмен почтовыми сообщениями и управление сетью.

К числу наиболее распространенных протоколов верхних трех уровней относятся:
— FTP (File Transfer Protocol) протокол передачи файлов;
— TFTP (Trivial File Transfer Protocol) простейший протокол пересылки файлов;
— X.400 электронная почта;
— Telnet работа с удаленным терминалом;
— SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) простой протокол почтового обмена;
— CMIP (Common Management Information Protocol) общий протокол управления информацией;
— SLIP (Serial Line IP) IP для последовательных линий. Протокол последовательной посимвольной передачи данных;
— SNMP (Simple Network Management Protocol) простой протокол сетевого управления;
— FTAM (File Transfer, Access, and Management) протокол передачи, доступа и управления файлами.

3 Уровень представления данных (Presentation layer)

Уровень представления данных или представительский уровень представляет данные, передаваемые между прикладными процессами, в нужной форме данные.

Этот уровень обеспечивает то, что информация, передаваемая прикладным уровнем, будет понятна прикладному уровню в другой системе. В случаях необходимости уровень представления в момент передачи информации выполняет преобразование форматов данных в некоторый общий формат представления, а в момент приема, соответственно, выполняет обратное преобразование. Таким образом, прикладные уровни могут преодолеть, например, синтаксические различия в представлении данных. Такая ситуация может возникнуть в ЛВС с неоднотипными компьютерами (IBM PC и Macintosh), которым необходимо обмениваться данными. Так, в полях баз данных информация должна быть представлена в виде букв и цифр, а зачастую и в виде графического изображения. Обрабатывать же эти данные нужно, например, как числа с плавающей запятой.

В основу общего представления данных положена единая для всех уровней модели система ASN.1. Эта система служит для описания структуры файлов, а также позволяет решить проблему шифрования данных. На этом уровне может выполняться шифрование и дешифрование данных, благодаря которым секретность обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных сервисов. Примером такого протокола является протокол Secure Socket Layer (SSL), который обеспечивает секретный обмен сообщениями для протоколов прикладного уровня стека TCP/IP. Этот уровень обеспечивает преобразование данных (кодирование, компрессия и т.п.) прикладного уровня в поток информации для транспортного уровня.

Представительный уровень выполняет следующие основные функции:
1. Генерация запросов на установление сеансов взаимодействия прикладных процессов.
2. Согласование представления данных между прикладными процессами.
3. Реализация форм представления данных.
4. Представление графического материала (чертежей, рисунков, схем).
5. Засекречивание данных.
6. Передача запросов на прекращение сеансов.

Протоколы уровня представления данных обычно являются составной частью протоколов трех верхних уровней модели.

4 Сеансовый уровень (Session layer)

Сеансовый уровень – это уровень, определяющий процедуру проведения сеансов между пользователями или прикладными процессами.

Сеансовый уровень обеспечивает управление диалогом для того, чтобы фиксировать, какая из сторон является активной в настоящий момент, а также предоставляет средства синхронизации. Последние позволяют вставлять контрольные точки в длинные передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к последней контрольной точке, вместо того чтобы начинать все сначала. На практике немногие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется.

Сеансовый уровень управляет передачей информации между прикладными процессами, координирует прием, передачу и выдачу одного сеанса связи.
Кроме того, сеансовый уровень содержит дополнительно функции управления паролями, управления диалогом, синхронизации и отмены связи в сеансе передачи после сбоя вследствие ошибок в нижерасположенных уровнях. Функции этого уровня состоят в координации связи между двумя прикладными программами, работающими на разных рабочих станциях. Это происходит в виде хорошо структурированного диалога. В число этих функций входит создание сеанса, управление передачей и приемом пакетов сообщений во время сеанса и завершение сеанса.

На сеансовом уровне определяется, какой будет передача между двумя прикладными процессами:
— полудуплексной (процессы будут передавать и принимать данные по очереди);
— дуплексной (процессы будут передавать данные, и принимать их одновременно).

В полудуплексном режиме сеансовый уровень выдает тому процессу, который начинает передачу, маркер данных. Когда второму процессу приходит время отвечать, маркер данных передается ему. Сеансовый уровень разрешает передачу только той стороне, которая обладает маркером данных.

Сеансовый уровень обеспечивает выполнение следующих функций:
1. Установление и завершение на сеансовом уровне соединения между взаимодействующими системами.
2. Выполнение нормального и срочного обмена данными между прикладными процессами.
3. Управление взаимодействием прикладных процессов.
4. Синхронизация сеансовых соединений.
5. Извещение прикладных процессов об исключительных ситуациях.
6. Установление в прикладном процессе меток, позволяющих после отказа либо ошибки восстановить его выполнение от ближайшей метки.
7. Прерывание в нужных случаях прикладного процесса и его корректное возобновление.
8. Прекращение сеанса без потери данных.
9. Передача особых сообщений о ходе проведения сеанса.

Сеансовый уровень отвечает за организацию сеансов обмена данными между оконечными машинами. Протоколы сеансового уровня обычно являются составной частью протоколов трех верхних уровней модели.

5 Транспортный уровень (Transport Layer)

Транспортный уровень предназначен для передачи пакетов через коммуникационную сеть. На транспортном уровне пакеты разбиваются на блоки.

На пути от отправителя к получателю пакеты могут быть искажены или утеряны. Хотя некоторые приложения имеют собственные средства обработки ошибок, существуют и такие, которые предпочитают сразу иметь дело с надежным соединением. Работа транспортного уровня заключается в том, чтобы обеспечить приложениям или верхним уровням модели (прикладному и сеансовому) передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется. Модель OSI определяет пять классов сервиса, предоставляемых транспортным уровнем. Эти виды сервиса отличаются качеством предоставляемых услуг: срочностью, возможностью восстановления прерванной связи, наличием средств мультиплексирования нескольких соединений между различными прикладными протоколами через общий транспортный протокол, а главное способностью к обнаружению и исправлению ошибок передачи, таких как искажение, потеря и дублирование пакетов.

Транспортный уровень определяет адресацию физических устройств
(систем, их частей) в сети. Этот уровень гарантирует доставку блоков информации адресатам и управляет этой доставкой. Его главной задачей является обеспечение эффективных, удобных и надежных форм передачи информации между системами. Когда в процессе обработки находится более одного пакета, транспортный уровень контролирует очередность прохождения пакетов. Если проходит дубликат принятого ранее сообщения, то данный уровень опознает это и игнорирует сообщение.

В функции транспортного уровня входят:
1. Управление передачей по сети и обеспечение целостности блоков данных.
2. Обнаружение ошибок, частичная их ликвидация и сообщение о неисправленных ошибках.
3. Восстановление передачи после отказов и неисправностей.
4. Укрупнение или разделение блоков данных.
5. Предоставление приоритетов при передаче блоков (нормальная или срочная).
6. Подтверждение передачи.
7. Ликвидация блоков при тупиковых ситуациях в сети.

Начиная с транспортного уровня, все вышележащие протоколы реализуются программными средствами, обычно включаемыми в состав сетевой операционной системы.

Наиболее распространенные протоколы транспортного уровня включают в себя:
— TCP (Transmission Control Protocol) протокол управления передачей стека

TCP/IP;
— UDP (User Datagram Protocol) пользовательский протокол дейтаграмм стека

TCP/IP;
— NCP (NetWare Core Protocol) базовый протокол сетей NetWare;
— SPX (Sequenced Packet eXchange) упорядоченный обмен пакетами стека

Novell;
— TP4 (Transmission Protocol) – протокол передачи класса 4.

6 Сетевой уровень (Network Layer)

Сетевой уровень обеспечивает прокладку каналов, соединяющих абонентские и административные системы через коммуникационную сеть, выбор маршрута наиболее быстрого и надежного пути.

Сетевой уровень устанавливает связь в вычислительной сети между двумя системами и обеспечивает прокладку виртуальных каналов между ними.
Виртуальный или логический канал — это такое функционирование компонентов сети, которое создает взаимодействующим компонентам иллюзию прокладки между ними нужного тракта. Кроме этого, сетевой уровень сообщает транспортному уровню о появляющихся ошибках. Сообщения сетевого уровня принято называть пакетами (packet). В них помещаются фрагменты данных. Сетевой уровень отвечает за их адресацию и доставку.

Прокладка наилучшего пути для передачи данных называется маршрутизацией, и ее решение является главной задачей сетевого уровня. Эта проблема осложняется тем, что самый короткий путь не всегда самый лучший.
Часто критерием при выборе маршрута является время передачи данных по этому маршруту; оно зависит от пропускной способности каналов связи и интенсивности трафика, которая может изменяться с течением времени.
Некоторые алгоритмы маршрутизации пытаются приспособиться к изменению нагрузки, в то время как другие принимают решения на основе средних показателей за длительное время. Выбор маршрута может осуществляться и по другим критериям, например, надежности передачи.

Протокол канального уровня обеспечивает доставку данных между любыми узлами только в сети с соответствующей типовой топологией. Это очень жесткое ограничение, которое не позволяет строить сети с развитой структурой, например, сети, объединяющие несколько сетей предприятия в единую сеть, или высоконадежные сети, в которых существуют избыточные связи между узлами.

Таким образом, внутри сети доставка данных регулируется канальным уровнем, а вот доставкой данных между сетями занимается сетевой уровень.
При организации доставки пакетов на сетевом уровне используется понятие номер сети. В этом случае адрес получателя состоит из номера сети и номера компьютера в этой сети.

Сети соединяются между собой специальными устройствами, называемыми маршрутизаторами. Маршрутизатор это устройство, которое собирает информацию о топологии межсетевых соединений и на ее основании пересылает пакеты сетевого уровня в сеть назначения. Для того чтобы передать сообщение от отправителя, находящегося в одной сети, получателю, находящемуся в другой сети, нужно совершить некоторое количество транзитных передач (hops) между сетями, каждый раз, выбирая подходящий маршрут. Таким образом, маршрут представляет собой последовательность маршрутизаторов, по которым проходит пакет.

Сетевой уровень отвечает за деление пользователей на группы и маршрутизацию пакетов на основе преобразования MAC-адресов в сетевые адреса. Сетевой уровень обеспечивает также прозрачную передачу пакетов на транспортный уровень.

Сетевой уровень выполняет функции:
1. Создание сетевых соединений и идентификация их портов.
2. Обнаружение и исправление ошибок, возникающих при передаче через коммуникационную сеть.
3. Управление потоками пакетов.
4. Организация (упорядочение) последовательностей пакетов.
5. Маршрутизация и коммутация.
6. Сегментирование и объединение пакетов.

На сетевом уровне определяется два вида протоколов. Первый вид относится к определению правил передачи пакетов с данными конечных узлов от узла к маршрутизатору и между маршрутизаторами. Именно эти протоколы обычно имеют в виду, когда говорят о протоколах сетевого уровня. Однако часто к сетевому уровню относят и другой вид протоколов, называемых протоколами обмена маршрутной информацией. С помощью этих протоколов маршрутизаторы собирают информацию о топологии межсетевых соединений.

Протоколы сетевого уровня реализуются программными модулями операционной системы, а также программными и аппаратными средствами маршрутизаторов.

Наиболее часто на сетевом уровне используются протоколы:
— IP (Internet Protocol) протокол Internet, сетевой протокол стека TCP/IP, который предоставляет адресную и маршрутную информацию;
— IPX (Internetwork Packet Exchange) протокол межсетевого обмена пакетами, предназначенный для адресации и маршрутизации пакетов в сетях Novell;
— X.25 международный стандарт для глобальных коммуникаций с коммутацией пакетов (частично этот протокол реализован на уровне 2);
— CLNP (Connection Less Network Protocol) сетевой протокол без организации соединений.

7 Канальный уровень (Data Link)

Единицей информации канального уровня являются кадры (frame). Кадры – это логически организованная структура, в которую можно помещать данные.
Задача канального уровня передавать кадры от сетевого уровня к физическому уровню.

На физическом уровне просто пересылаются биты. При этом не учитывается, что в некоторых сетях, в которых линии связи используются попеременно несколькими парами взаимодействующих компьютеров, физическая среда передачи может быть занята. Поэтому одной из задач канального уровня является проверка доступности среды передачи. Другой задачей канального уровня является реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок.

Канальный уровень обеспечивает корректность передачи каждого кадра, помещая специальную последовательность бит, в начало и конец каждого кадра, чтобы отметить его, а также вычисляет контрольную сумму, суммируя все байты кадра определенным способом и добавляя контрольную сумму к кадру. Когда кадр приходит, получатель снова вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с контрольной суммой из кадра. Если они совпадают, кадр считается правильным и принимается. Если же контрольные суммы не совпадают, то фиксируется ошибка.

Задача канального уровня — брать пакеты, поступающие с сетевого уровня и готовить их к передаче, укладывая в кадр соответствующего размера. Этот уровень обязан определить, где начинается и где заканчивается блок, а также обнаруживать ошибки передачи.

На этом же уровне определяются правила использования физического уровня узлами сети. Электрическое представление данных в ЛВС (биты данных, методы кодирования данных и маркеры) распознаются на этом и только на этом уровне. Здесь обнаруживаются и исправляются (путем требований повторной передачи данных) ошибки.

Канальный уровень обеспечивает создание, передачу и прием кадров данных. Этот уровень обслуживает запросы сетевого уровня и использует сервис физического уровня для приема и передачи пакетов. Спецификации IEEE
802.Х делят канальный уровень на два подуровня:
— LLC (Logical Link Control) управление логическим каналом осуществляет логический контроль связи. Подуровень LLC обеспечивает обслуживание сетевого уровня и связан с передачей и приемом пользовательских сообщений.
— MAC (Media Assess Control) контроль доступа к среде. Подуровень MAC регулирует доступ к разделяемой физической среде (передача маркера или обнаружение коллизий или столкновений) и управляет доступом к каналу связи. Подуровень LLC находится выше подуровня МАC.

Канальный уровень определяет доступ к среде и управление передачей посредством процедуры передачи данных по каналу. При больших размерах передаваемых блоков данных канальный уровень делит их на кадры и передает кадры в виде последовательностей. При получении кадров уровень формирует из них переданные блоки данных. Размер блока данных зависит от способа передачи, качества канала, по которому он передается.

В локальных сетях протоколы канального уровня используются компьютерами, мостами, коммутаторами и маршрутизаторами. В компьютерах функции канального уровня реализуются совместными усилиями сетевых адаптеров и их драйверов.

Канальный уровень может выполнять следующие виды функций:
1. Организация (установление, управление, расторжение) канальных соединений и идентификация их портов.
2. Организация и передача кадров.
3. Обнаружение и исправление ошибок.
4. Управление потоками данных.
5. Обеспечение прозрачности логических каналов (передачи по ним данных, закодированных любым способом).

Наиболее часто используемые протоколы на канальном уровне включают:
— HDLC (High Level Data Link Control) протокол управления каналом передачи данных высокого уровня, для последовательных соединений;
— IEEE 802.2 LLC (тип I и тип II) обеспечивают MAC для сред 802.x;
— Ethernet сетевая технология по стандарту IEEE 802.3 для сетей, использующая шинную топологию и коллективный доступ с прослушиванием несущей и обнаружением конфликтов;
— Token ring сетевая технология по стандарту IEEE 802.5, использующая кольцевую топологию и метод доступа к кольцу с передачей маркера;
— FDDI (Fiber Distributed Date Interface Station) сетевая технология по стандарту IEEE 802.6, использующая оптоволоконный носитель;
— X.25 международный стандарт для глобальных коммуникаций с коммутацией пакетов;
— Frame relay сеть, организованная из технологий Х25 и ISDN.

8 Физический уровень (Physical Layer)

Физический уровень предназначен для сопряжения с физическими средствами соединения. Физические средства соединения – это совокупность физической среды, аппаратных и программных средств, обеспечивающая передачу сигналов между системами. Физическая среда – это материальная субстанция, через которую осуществляется передача сигналов. Физическая среда является основой, на которой строятся физические средства соединения. В качестве физической среды широко используются эфир, металлы, оптическое стекло и кварц.

Физический уровень состоит из Подуровня стыковки со средой и Подуровня преобразования передачи.

Первый из них обеспечивает сопряжение потока данных с используемым физическим каналом связи. Второй осуществляет преобразования, связанные с применяемыми протоколами. Физический уровень обеспечивает физический интерфейс с каналом передачи данных, а также описывает процедуры передачи сигналов в канал и получения их из канала. На этом уровне определяются электрические, механические, функциональные и процедурные параметры для физической связи в системах. Физический уровень получает пакеты данных от вышележащего канального уровня и преобразует их в оптические или электрические сигналы, соответствующие 0 и 1 бинарного потока. Эти сигналы посылаются через среду передачи на приемный узел. Механические и электрические / оптические свойства среды передачи определяются на физическом уровне и включают:
— тип кабелей и разъемов;
— разводку контактов в разъемах;
— схему кодирования сигналов для значений 0 и 1.

Физический уровень выполняет следующие функции:
1. Установление и разъединение физических соединений.
2. Передача сигналов в последовательном коде и прием.
3. Прослушивание, в нужных случаях, каналов.
4. Идентификация каналов.
5. Оповещение о появлении неисправностей и отказов.

Оповещение о появлении неисправностей и отказов связано с тем, что на физическом уровне происходит обнаружение определенного класса событий, мешающих нормальной работе сети (столкновение кадров, посланных сразу несколькими системами, обрыв канала, отключение питания, потеря механического контакта и т. д.). Виды сервиса, предоставляемого канальному уровню, определяются протоколами физического уровня. Прослушивание канала необходимо в тех случаях, когда к одному каналу подключается группа систем, но одновременно передавать сигналы разрешается только одной из них. Поэтому прослушивание канала позволяет определить, свободен ли он для передачи. В ряде случаев для более четкого определения структуры физический уровень разбивается на несколько подуровней. Например, физический уровень беспроводной сети делится на три подуровня рис. 2.5.

[pic]

Рис. 2.1 Физический уровень беспроводной локальной сети

Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером. Повторители являются единственным типом оборудования, которое работает только на физическом уровне.

Выполняется преобразование данных, поступающих от более высокого уровня, в сигналы передающие по кабелю. В глобальных сетях на этом уровне могут использоваться модемы и интерфейс RS-232C. В локальных сетях для преобразования данных применяют сетевые адаптеры, обеспечивающие скоростную передачу данных в цифровой форме. Пример протокола физического уровня — это широко известный интерфейс RS-232C / CCITT V.2, который является наиболее широко распространенной стандартной последовательной связью между компьютерами и периферийными устройствами.

Можно считать этот уровень, отвечающим за аппаратное обеспечение.

Физический уровень может обеспечивать как асинхронную
(последовательную) так и синхронную (параллельную) передачу, которая применяется для некоторых мэйнфреймов и мини — компьютеров. На Физическом уровне должна быть определена схема кодирования для представления двоичных значений с целью их передачи по каналу связи. Во многих локальных сетях используется манчестерское кодирование.

Примером протокола физического уровня может служить спецификация
10Base-T технологии Ethernet, которая определяет в качестве используемого кабеля неэкранированную витую пару категории 3 с волновым сопротивлением
100 Ом, разъем RJ-45, максимальную длину физического сегмента 100 метров, манчестерский код для представления данных на кабеле, и другие характеристики среды и электрических сигналов.

К числу наиболее распространенных спецификаций физического уровня относятся:
— EIA-RS-232-C, CCITT V.24/V.28 — механические/электрические характеристики несбалансированного последовательного интерфейса;
— EIA-RS-422/449, CCITT V.10 — механические, электрические и оптические характеристики сбалансированного последовательного интерфейса;
— Ethernet – сетевая технология по стандарту IEEE 802.3 для сетей, использующая шинную топологию и коллективный доступ с прослушиванием несущей и обнаружением конфликтов;
— Token ring – сетевая технология по стандарту IEEE 802.5, использующая кольцевую топологию и метод доступа к кольцу с передачей маркера;

9 Сетезависимые протоколы

Функции всех уровней модели OSI могут быть отнесены к одной из двух групп: либо к функциям, зависящим от конкретной технической реализации сети, либо к функциям, ориентированным на работу с приложениями.

Три нижних уровня физический, канальный и сетевой являются сетезависимыми, протоколы этих уровней тесно связаны с технической реализацией сети, с используемым коммуникационным оборудованием. Например, переход на оборудование FDDI означает смену протоколов физического и канального уровня во всех узлах сети.

Три верхних уровня сеансовый, уровень представления и прикладной ориентированы на приложения и мало зависят от технических особенностей построения сети. На протоколы этих уровней не влияют никакие изменения в топологии сети, замена оборудования или переход на другую сетевую технологию. Так, переход от Ethernet на высокоскоростную технологию 100VG-
AnyLAN не потребует никаких изменений в программных средствах, реализующих функции прикладного, представительного и сеансового уровней.

Транспортный уровень является промежуточным, он скрывает все детали функционирования нижних уровней от верхних уровней. Это позволяет разрабатывать приложения, не зависящие от технических средств, непосредственно занимающихся транспортировкой сообщений.

Одна рабочая станция взаимодействует с другой рабочей станцией посредством протоколов всех семи уровней. Это взаимодействие станции осуществляют через различные коммуникационные устройства: концентраторы, модемы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, мультиплексоры. В зависимости от типа коммуникационное устройство может работать:
— либо только на физическом уровне (повторитель);
— либо на физическом и канальном уровнях (мост);
— либо на физическом, канальном и сетевом уровнях, иногда захватывая и транспортный уровень (маршрутизатор).

Модель OSI представляет собой хотя и очень важную, но только одну из многих моделей коммуникаций. Эти модели и связанные с ними стеки протоколов могут отличаться количеством уровней, их функциями, форматами сообщений, сервисами, предоставляемыми на верхних уровнях, и прочими параметрами.

10 Стеки коммуникационных протоколов

Иерархически организованная совокупность протоколов, решающих задачу взаимодействия узлов сети, называется стеком коммуникационных протоколов.

Протоколы соседних уровней, находящихся в одном узле, взаимодействуют друг с другом также в соответствии с четко определенными правилами и с помощью стандартизованных форматов сообщений. Эти правила принято называть интерфейсом. Интерфейс определяет набор услуг, которые нижележащий уровень предоставляет вышележащему уровню.

Вопросы

1. Что такое OSI?
2. Каково назначение базовой модели взаимодействия открытых систем?
3. На какие уровни разбита базовая модель OSI?
4. Какие функции несет уровень в модели взаимодействия открытых систем?
5. На какие единицы разбивается информация для передачи данных по сети?
6. Что обеспечивает горизонтальная составляющая модели взаимодействия открытых систем?
7. Какие элементы являются основными элементами для базовой модели взаимодействия открытых систем?
8. Какие функции выполняются на физическом уровне?
9. Какие вопросы решаются на физическом уровне?
10. Какой уровень модели OSI преобразует данные в общий формат для передачи по сети?
11. Какое оборудование используется на физическом уровне?
12. Какие известны спецификации физического уровня?
13. Перечислить функции канального уровня.
14. Какие функции канального уровня?
15. На какие подуровни разделяется канальный уровень и каковы их функции?
16. Функцией какого уровня является засекречивание и реализация форм представления данных?.
17. Какие протоколы используются на канальном уровне?
18. Какое оборудование используется на канальном уровне?
19. Какие функции выполняются и какие протоколы используются на сетевом уровне?
20. Какое оборудование используется на сетевом уровне?
21. Перечислить функции транспортного уровня.
22. Какие протоколы используются на транспортном уровне?
23. Перечислить оборудование транспортного уровня.
24. Дать определение сеансового уровня.
25. Какой уровень отвечает за доступ приложений в сеть?
26. Задачи уровня представления данных.
27. Перечислить функции прикладного уровня.
28. Перечислить протоколы верхних уровней.
29. Дать определение стандартных стеков коммуникационных протоколов
30. Стандарты и стеки протоколов

1 Спецификации стандартов

Спецификации Institute of Electrical and Electronics Engineers IEEE802 определяют стандарты для физических компонентов сети. Эти компоненты – сетевая карта (Network Interface Card – NIC) и сетевой носитель (network media), которые относятся к физическому и канальному уровням модели OSI.
Спецификации IEEE802 определяют механизм доступа адаптера к каналу связи и механизм передачи данных. Стандарты IEEE802 подразделяют канальный уровень на подуровни:
— Logical Link Control (LLC) – подуровень управления логической связью;
— Media Access Control (MAC) – подуровень управления доступом к устройствам.

Спецификации IEEE 802 делятся на двенадцать стандартов:

802.1

Стандарт 802.1 (Internetworking – объединение сетей) задает механизмы управления сетью на MAC – уровне. В разделе 802.1 приводятся основные понятия и определения, общие характеристики и требования к локальным сетям, а также поведение маршрутизации на канальном уровне, где логические адреса должны быть преобразованы в их физические адреса и наоборот.

802.2

Стандарт 802.2 (Logical Link Control – управление логической связью) определяет функционирование подуровня LLC на канальном уровне модели OSI.
LLC обеспечивает интерфейс между методами доступа к среде и сетевым уровнем.

802.3

Стандарт 802.3 (Ethernet Carrier Sense Multiple Access with Collision
Detection – CSMA/CD LANs Ethernet – множественный доступ к сетям Ethernet с проверкой несущей и обнаружением конфликтов) описывает физический уровень и подуровень MAC для сетей, использующих шинную топологию и коллективный доступ с прослушиванием несущей и обнаружением конфликтов. Прототипом этого метода является метод доступа стандарта Ethernet (10BaseT, 10Base2,
10Base5). Метод доступа CSMA/CD. 802.3 также включает технологии Fast
Ethernet (100BaseTx, 100BaseFx, 100BaseFl).

100Base-Tx – двухпарная витая пара. Использует метод MLT-3 для передачи сигналов 5-битовых порций кода 4В/5B по витой паре, а также имеется функция автопереговоров (Auto-negotiation) для выбора режима работы порта.

100Base-T4 – четырехпарная витая пара. Вместо кодирования 4B/5В в этом методе используется кодирование 8B/6T.

100BaseFx – многомодовое оптоволокно. Эта спецификация определяет работу протокола Fast Ethernet по многомодовому оптоволокну в полудуплексном и полнодуплексном режимах на основе хорошо проверенной схемы кодирования и передачи оптических сигналов, использующейся уже на протяжении ряда лет в стандарте FDDI. Как и в стандарте FDDI, каждый узел соединяется с сетью двумя оптическими волокнами, идущими от приемника (Rx) и от передатчика (Tx).

Этот метод доступа используется в сетях с общей шиной (к которым относятся и радиосети, породившие этот метод). Все компьютеры такой сети имеют непосредственный доступ к общей шине, поэтому она может быть использована для передачи данных между любыми двумя узлами сети. Простота схемы подключения — это один из факторов, определивших успех стандарта
Ethernet. Говорят, что кабель, к которому подключены все станции, работает в режиме коллективного доступа (multiply access – MA).

Метод доступа CSMA/CD определяет основные временные и логические соотношения, гарантирующие корректную работу всех станций в сети.

Все данные, передаваемые по сети, помещаются в кадры определенной структуры и снабжаются уникальным адресом станции назначения. Затем кадр передается по кабелю. Все станции, подключенные к кабелю, могут распознать факт передачи кадра, и та станция, которая узнает собственный адрес в заголовках кадра, записывает его содержимое в свой внутренний буфер, обрабатывает полученные данные и посылает по кабелю кадр-ответ. Адрес станции–источника также включен в исходный кадр, поэтому станция-получатель знает, кому нужно послать ответ.

802.4

Стандарт 802.4 (Token Bus LAN – локальные сети Token Bus) определяет метод доступа к шине с передачей маркера, прототип – ArcNet.

При подключении устройств в ArcNet применяют топологию «шина» или
«звезда». Адаптеры ArcNet поддерживают метод доступа Token Bus (маркерная шина) и обеспечивают производительность 2,5 Мбит/с. Этот метод предусматривает следующие правила:
— все устройства, подключённые к сети, могут передавать данные, только получив разрешение на передачу (маркер);
— в любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом;
— кадр, передаваемый одной станцией, одновременно анализируется всеми остальными станциями сети.

В сетях ArcNet используется асинхронный метод передачи данных (в сетях
Ethernet и Token Ring применяется синхронный метод), т. е. передача каждого байта в ArcNet выполняется посылкой ISU (Information Symbol Unit – единица передачи информации), состоящей из трёх служебных старт/стоповых битов и восьми битов данных.

802.5

Стандарт 802.5 (Token Ring LAN – локальные сети Token Ring) описывает метод доступа к кольцу с передачей маркера, прототип – Token Ring.

Сети стандарта Token Ring, так же как и сети Ethernet, используют разделяемую среду передачи данных, которая состоит из отрезков кабеля, соединяющих все станции сети в кольцо. Кольцо рассматривается как общий разделяемый ресурс, и для доступа к нему используется не случайный алгоритм, как в сетях Ethernet, а детерминированный, основанный на передаче станциями права на использование кольца в определенном порядке. Право на использование кольца передается с помощью кадра специального формата, называемого маркером, или токеном.

802.6

Стандарт 802.6 (Metropolitan Area Network – городские сети) описывает рекомендации для региональных сетей.

802.7

Стандарт 802.7 (Broadband Technical Advisory Group – техническая консультационная группа по широковещательной передаче) описывает рекомендации по широкополосным сетевым технологиям, носителям, интерфейсу и оборудованию.

802.8

Стандарт 802.8 (Fiber Technical Advisory Group – техническая консультационная группа по оптоволоконным сетям) содержит обсуждение использования оптических кабелей в сетях 802.3 – 802.6, а также рекомендации по оптоволоконным сетевым технологиям, носителям, интерфейсу и оборудованию, прототип – сеть FDDI (Fiber Distributed Data Interface).

Стандарт FDDI использует оптоволоконный кабель и доступ с применением маркера. Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети.
Использование двух колец – это основной способ повышения отказоустойчивости в сети FDDI, и узлы, которые хотят им воспользоваться, должны быть подключены к обоим кольцам. Скорость сети до 100 Мб/с. Данная технология позволяет включать до 500 узлов на расстоянии 100 км.

802.9

Стандарт 802.9 (Integrated Voice and Data Network – интегрированные сети передачи голоса и данных) задает архитектуру и интерфейсы устройств одновременной передачи данных и голоса по одной линии, а также содержит рекомендации по гибридным сетям, в которых объединяют голосовой трафик и трафик данных в одной и той же сетевой среде.

802.10

В стандарте 802.10 (Network Security – сетевая безопасность) рассмотрены вопросы обмена данными, шифрования, управления сетями и безопасности в сетевых архитектурах, совместимых с моделью OSI.

802.11

Стандарт 802.11 (Wireless Network – беспроводные сети) описывает рекомендации по использованию беспроводных сетей.

802.12

Стандарт 802.12 описывает рекомендации по использованию сетей 100VG –
AnyLAN со скоростью100Мб/с и методом доступа по очереди запросов и по приоритету (Demand Priority Queuing – DPQ, Demand Priority Access – DPA).

Технология 100VG – это комбинация Ethernet и Token-Ring со скоростью передачи 100 Мбит/c, работающая на неэкранированных витых парах. В проекте
100Base-VG усовершенствован метод доступа с учетом потребности мультимедийных приложений. В спецификации 100VG предусматривается поддержка волоконно-оптических кабельных систем. Технология 100VG использует метод доступа – обработка запросов по приоритету (demand priority access). В этом случае узлам сети предоставляется право равного доступа. Концентратор опрашивает каждый порт и проверяет наличие запроса на передачу, а затем разрешает этот запрос в соответствии с приоритетом. Имеется два уровня приоритетов – высокий и низкий.

2 Протоколы и стеки протоколов

Согласованный набор протоколов разных уровней, достаточный для организации межсетевого взаимодействия, называется стеком протоколов. Для каждого уровня определяется набор функций–запросов для взаимодействия с выше лежащим уровнем, который называется интерфейсом. Правила взаимодействия двух машин могут быть описаны в виде набора процедур для каждого из уровней, которые называются протоколами.

Существует достаточно много стеков протоколов, широко применяемых в сетях. Это и стеки, являющиеся международными и национальными стандартами, и фирменные стеки, получившие распространение благодаря распространенности оборудования той или иной фирмы. Примерами популярных стеков протоколов могут служить стек IPX/SPX фирмы Novell, стек TCP/IP, используемый в сети
Internet и во многих сетях на основе операционной системы UNIX, стек OSI международной организации по стандартизации, стек DECnet корпорации Digital
Equipment и некоторые другие.

Стеки протоколов разбиваются на три уровня:
— сетевые;
— транспортные;
— прикладные.

Сетевые протоколы

Сетевые протоколы предоставляют следующие услуги: адресацию и маршрутизацию информации, проверку на наличие ошибок, запрос повторной передачи и установление правил взаимодействия в конкретной сетевой среде.
Ниже приведены наиболее популярные сетевые протоколы.
— DDP (Datagram Delivery Protocol – Протокол доставки дейтаграмм). Протокол передачи данных Apple, используемый в Apple Talk.
— IP (Internet Protocol – Протокол Internet). Протокол стека TCP/IP, обеспечивающий адресную информацию и информацию о маршрутизации.
— IPX (Internetwork Packet eXchange – Межсетевой обмен пакетами) в NWLink.

Протокол Novel NetWare, используемый для маршрутизации и направления пакетов.
— NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface – расширенный пользовательский интерфейс базовой сетевой системы ввода вывода). Разработанный совместно

IBM и Microsoft, этот протокол обеспечивает транспортные услуги для

NetBIOS.

Транспортные протоколы

Транспортные протоколы предоставляют следующие услуги надежной транспортировки данных между компьютерами. Ниже приведены наиболее популярные транспортные протоколы.
— ATP (Apple Talk Protocol – Транзакционный протокол Apple Talk) и NBP

(Name Binding Protocol – Протокол связывания имен). Сеансовый и транспортный протоколы Apple Talk.
— NetBIOS (Базовая сетевая система ввода вывода). NetBIOS Устанавливает соединение между компьютерами, а NetBEUI предоставляет услуги передачи данных для этого соединения.
— SPX (Sequenced Packet eXchange – Последовательный обмен пакетами) в

NWLink. Протокол Novel NetWare, используемый для обеспечения доставки данных.
— TCP (Transmission Control Protocol – Протокол управления передачей).

Протокол стека TCP/IP, отвечающий за надежную доставку данных.

Прикладные протоколы

Прикладные протоколы отвечают за взаимодействие приложений. Ниже приведены наиболее популярные прикладные протоколы.
— AFP (Apple Talk File Protocol – Файловый протокол Apple Talk). Протокол удаленного управления файлами Macintosh.
— FTP (File Transfer Protocol – Протокол передачи файлов). Протокол стека

TCP/IP, используемый для обеспечения услуг по передачи файлов.
— NCP (NetWare Core Protocol – Базовый протокол NetWare). Оболочка и редиректоры клиента Novel NetWare.
— SNMP (Simple Network Management Protocol – Простой протокол управления сетью). Протокол стека TCP/IP, используемый для управления и наблюдения за сетевыми устройствами.
— HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) – протокол передачи гипертекста и другие протоколы.

3 Стек OSI

Следует различать стек протоколов OSI и модель OSI рис.3.1. Стек OSI – это набор вполне конкретных спецификаций протоколов, образующих согласованный стек протоколов. Этот стек протоколов поддерживает правительство США в своей программе GOSIP. Стек OSI в отличие от других стандартных стеков полностью соответствует модели взаимодействия OSI и включает спецификации для всех семи уровней модели взаимодействия открытых систем

[pic]

Рис. 3.1 Стек OSI

На физическом и канальном уровнях стек OSI поддерживает спецификации
Ethernet, Token Ring, FDDI, а также протоколы LLC, X.25 и ISDN.

На сетевом уровне реализованы протоколы, как без установления соединений, так и с установлением соединений.

Транспортный протокол стека OSI скрывает различия между сетевыми сервисами с установлением соединения и без установления соединения, так что пользователи получают нужное качество обслуживания независимо от нижележащего сетевого уровня. Чтобы обеспечить это, транспортный уровень требует, чтобы пользователь задал нужное качество обслуживания. Определены
5 классов транспортного сервиса, от низшего класса 0 до высшего класса 4, которые отличаются степенью устойчивости к ошибкам и требованиями к восстановлению данных после ошибок.

Сервисы прикладного уровня включают передачу файлов, эмуляцию терминала, службу каталогов и почту. Из них наиболее перспективными являются служба каталогов (стандарт Х.500), электронная почта (Х.400), протокол виртуального терминала (VT), протокол передачи, доступа и управления файлами (FTAM), протокол пересылки и управления работами (JTM).
В последнее время ISO сконцентрировала свои усилия именно на сервисах верхнего уровня.

4 Архитектура стека протоколов Microsoft TCP/IP

Набор многоуровневых протоколов, или как называют стек TCP/IP, предназначен для использования в различных вариантах сетевого окружения.
Стек TCP/IP с точки зрения системной архитектуры соответствует эталонной модели OSI (Open Systems Interconnection – взаимодействие открытых систем) и позволяет обмениваться данными по сети приложениям и службам, работающим практически на любой платформе, включая Unix, Windows, Macintosh и другие.

[pic]
Рис. 3.1 Соответствие семиуровневой модели OSI и четырехуровневой модели

TCP/IP

Реализация TCP/IP фирмы Microsoft [1] соответствует четырехуровневой модели вместо семиуровневой модели, как показано на рис. 3.2. Модель TCP/IP включает большее число функций на один уровень, что приводит к уменьшению числа уровней. В модели используются следующие уровни:
— уровень Приложения модели TCP/IP соответствует уровням Приложения,

Представления и Сеанса модели OSI;
— уровень Транспорта модели TCP/IP соответствует аналогичному уровню

Транспорта модели OSI;
— межсетевой уровень модели TCP/IP выполняет те же функции, что и уровень

Сети модели OSI;
— уровень сетевого интерфейса модели TCP/IP соответствует Канальному и

Физическому уровням модели OSI.

Уровень Приложения

Через уровень Приложения модели TCP/IP приложения и службы получают доступ к сети. Доступ к протоколам TCP/IP осуществляется посредством двух программных интерфейсов (API – Application Programming Interface):
— Сокеты Windows;
— NetBIOS.

Интерфейс сокетов Windows, или как его называют WinSock, является сетевым программным интерфейсом, предназначенным для облегчения взаимодействия между различными TCP/IP – приложениями и семействами протоколов.

Интерфейс NetBIOS используется для связи между процессами (IPC –
Interposes Communications) служб и приложений ОС Windows. NetBIOS выполняет три основных функции:
— определение имен NetBIOS;
— служба дейтаграмм NetBIOS;
— служба сеанса NetBIOS.

В таблице 3.1 приведено семейство протоколов TCP/IP.

Таблица 3.1

|Название |Описание протокола |
|протокола | |
|WinSock |Сетевой программный интерфейс |
|NetBIOS |Связь с приложениями ОС Windows |
|TDI |Интерфейс транспортного драйвера (Transport|
| |Driver Interface) позволяет создавать |
| |компоненты сеансового уровня. |
|TCP |Протокол управления передачей (Transmission|
| |Control Protocol) |
|UDP |Протокол пользовательских дейтаграмм (User |
| |Datagram Protocol) |
|ARP |Протокол разрешения адресов (Address |
| |Resolution Protocol) |
|RARP |Протокол обратного разрешения адресов |
| |(Reverse Address Resolution Protocol) |
|IP |Протокол Internet(Internet Protocol) |
|ICMP |Протокол управляющих сообщений Internet |
| |(Internet Control Message Protocol) |
|IGMP |Протокол управления группами Интернета |
| |(Internet Group Management Protocol), |
|NDIS |Интерфейс взаимодействия между драйверами |
| |транспортных протоколов |
|FTP |Протокол пересылки файлов (File Transfer |
| |Protocol) |
|TFTP |Простой протокол пересылки файлов (Trivial |
| |File Transfer Protocol) |

Уровень транспорта

Уровень транспорта TCP/IP отвечает за установления и поддержания соединения между двумя узлами. Основные функции уровня:
— подтверждение получения информации4
— управление потоком данных;
— упорядочение и ретрансляция пакетов.

В зависимости от типа службы могут быть использованы два протокола:
— TCP (Transmission Control Protocol – протокол управления передачей);
— UDP (User Datagram Protocol – пользовательский протокол дейтаграмм).

TCP обычно используют в тех случаях, когда приложению требуется передать большой объем информации и убедиться, что данные своевременно получены адресатом. Приложения и службы, отправляющие небольшие объемы данных и не нуждающиеся в получении подтверждения, используют протокол UDP, который является протоколом без установления соединения.

Протокол управления передачей (TCP)

Протокол TCP отвечает за надежную передачу данных от одного узла сети к другому. Он создает сеанс с установлением соединения, иначе говоря виртуальный канал между машинами. Установление соединения происходит в три шага:
1. Клиент, запрашивающий соединение, отправляет серверу пакет, указывающий номер порта, который клиент желает использовать, а также код

(определенное число) ISN (Initial Sequence number).
2. Сервер отвечает пакетом, содержащий ISN сервера, а также ISN клиента, увеличенный на 1.
3. Клиент должен подтвердить установление соединения, вернув ISN сервера, увеличенный на 1.

Трехступенчатое открытие соединения устанавливает номер порта, а также
ISN клиента и сервера. Каждый, отправляемый TCP – пакет содержит номера TCP
– портов отправителя и получателя, номер фрагмента для сообщений, разбитых на меньшие части, а также контрольную сумму, позволяющую убедиться, что при передачи не произошло ошибок.

Пользовательский протокол дейтаграмм (UDP)

В отличие от TCP UDP не устанавливает соединения. Протокол UDP предназначен для отправки небольших объемов данных без установки соединения и используется приложениями, которые не нуждаются в подтверждении адресатом их получения. UDP также использует номера портов для определения конкретного процесса по указанному IP адресу. Однако UDP порты отличаются от TCP портов и, следовательно, могут использовать те же номера портов, что и TCP, без конфликта между службами.

Межсетевой уровень

Межсетевой уровень отвечает за маршрутизацию данных внутри сети и между различными сетями. На этом уровне работают маршрутизаторы, которые зависят от используемого протокола и используются для отправки пакетов из одной сети (или ее сегмента) в другую (или другой сегмент сети). В стеке
TCP/IP на этом уровне используется протокол IP.

Протокол Интернета IP

Протокол IP обеспечивает обмен дейтаграммами между узлами сети и является протоколом, не устанавливающим соединения и использующим дейтаграммы для отправки данных из одной сети в другую. Данный протокол не ожидает получение подтверждения (ASK, Acknowledgment) отправленных пакетов от узла адресата. Подтверждения, а также повторные отправки пакетов осуществляется протоколами и процессами, работающими на верхних уровнях модели.

К его функциям относится фрагментация дейтаграмм и межсетевая адресация. Протокол IP предоставляет управляющую информацию для сборки фрагментированных дейтаграмм. Главной функцией протокола является межсетевая и глобальная адресация. В зависимости от размера сети, по которой будет маршрутизироваться дейтаграмма или пакет, применяется одна из трех схем адресации.

Адресация в IP-сетях

Каждый компьютер в сетях TCP/IP имеет адреса трех уровней: физический
(MAC-адрес), сетевой (IP-адрес) и символьный (DNS-имя).

Физический, или локальный адрес узла, определяемый технологией, с помощью которой построена сеть, в которую входит узел. Для узлов, входящих в локальные сети — это МАС–адрес сетевого адаптера или порта маршрутизатора, например, 11-А0-17-3D-BC-01. Эти адреса назначаются производителями оборудования и являются уникальными адресами, так как управляются централизовано. Для всех существующих технологий локальных сетей МАС – адрес имеет формат 6 байтов: старшие 3 байта — идентификатор фирмы производителя, а младшие 3 байта назначаются уникальным образом самим производителем.

Сетевой, или IP-адрес, состоящий из 4 байт, например, 109.26.17.100.
Этот адрес используется на сетевом уровне. Он назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов. IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Номер сети может быть выбран администратором произвольно, либо назначен по рекомендации специального подразделения Internet (Network Information Center, NIC), если сеть должна работать как составная часть Internet. Обычно провайдеры услуг Internet получают диапазоны адресов у подразделений NIC, а затем распределяют их между своими абонентами. Номер узла в протоколе IP назначается независимо от локального адреса узла. Деление IP-адреса на поле номера сети и номера узла — гибкое, и граница между этими полями может устанавливаться произвольно. Узел может входить в несколько IP-сетей. В этом случае узел должен иметь несколько IP-адресов, по числу сетевых связей. IP-адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединение.

Символьный адрес, или DNS-имя, например, SERV1.IBM.COM. Этот адрес назначается администратором и состоит из нескольких частей, например, имени машины, имени организации, имени домена. Такой адрес используется на прикладном уровне, например, в протоколах FTP или telnet.

Протоколы сопоставления адреса ARP и RARP

Для определения локального адреса по IP-адресу используется протокол разрешения адреса Address Resolution Protocol (ARP). ARP работает различным образом в зависимости от того, какой протокол канального уровня работает в данной сети – протокол локальной сети (Ethernet, Token Ring, FDDI) с возможностью широковещательного доступа одновременно ко всем узлам сети, или же протокол глобальной сети (X.25, frame relay), как правило, не поддерживающий широковещательный доступ. Существует также протокол, решающий обратную задачу – нахождение IP-адреса по известному локальному адресу. Он называется реверсивный ARP – RARP (Reverse Address Resolution
Protocol) и используется при старте бездисковых станций, не знающих в начальный момент своего IP-адреса, но знающих адрес своего сетевого адаптера.

В локальных сетях ARP использует широковещательные кадры протокола канального уровня для поиска в сети узла с заданным IP-адресом.

Узел, которому нужно выполнить отображение IP-адреса на локальный адрес, формирует ARP-запрос, вкладывает его в кадр протокола канального уровня, указывая в нем известный IP-адрес, и рассылает запрос широковещательно. Все узлы локальной сети получают ARP-запрос и сравнивают указанный там IP-адрес с собственным адресом. В случае их совпадения узел формирует ARP-ответ, в котором указывает свой IP-адрес и свой локальный адрес и отправляет его уже направленно, так как в ARP-запросе отправитель указывает свой локальный адрес. ARP-запросы и ответы используют один и тот же формат пакета.

Протокол ICMP

Протокол управления сообщениями Интернета (ICMP – Internet Control
Message Protocol) используется IP и другими протоколами высокого уровня для отправки и получения отчетов о состоянии переданной информации. Этот протокол используется для контроля скорости передачи информации между двумя системами. Если маршрутизатор, соединяющий две системы, перегружен трафиком, он может отправить специальное сообщение ICMP – ошибку для уменьшения скорости отправления сообщений.

Протокол IGMP

Узлы локальной сети используют протокол управления группами Интернета
(IGMP – Internet Group Management Protocol), чтобы зарегистрировать себя в группе. Информация о группах содержится на маршрутизаторах локальной сети.
Маршрутизаторы используют эту информацию для передачи групповых сообщений.

Групповое сообщение, как и широковещательное, используется для отправки данных сразу нескольким узлам.

NDIS

Network Device Interface Specification – спецификация интерфейса сетевого устройства, программный интерфейс, обеспечивающий взаимодействие между драйверами транспортных протоколов, и соответствующими драйверами сетевых интерфейсов. Позволяет использовать несколько протоколов, даже если установлена только одна сетевая карта.

Уровень сетевого интерфейса

Этот уровень модели TCP/IP отвечает за распределение IP-дейтаграмм. Он работает с ARP для определения информации, которая должна быть помещена в заголовок каждого кадра. Затем на этом уровне создается кадр, подходящий для используемого типа сети, такого как Ethernet, Token Ring или ATM, затем
IP-дейтаграмма помещается в область данных этого кадра, и он отправляется в сеть.

Вопросы

1. Назначение спецификации стандартов IEEE802.
2. Какой стандарт описывает сетевую технологию Ethernet?
3. Какой стандарт определяет задачи управления логической связью?
4. Какой стандарт задает механизмы управления сетью?
5. Какой стандарт описывает сетевую технологию ArcNet?
6. Какой стандарт описывает сетевую технологию Token Ring?
7. Какой стандарт содержит рекомендации по оптоволоконным сетевым технологиям?
8. Что такое интерфейс уровня базовой модели OSI?
9. Что такое протокол уровня базовой модели OSI?
10. Дать определение стека протоколов.
11. На какие уровни разбиваются стеки протоколов?
12. Назвать наиболее популярные сетевые протоколы.
13. Назвать наиболее популярные транспортные протоколы.
14. Назвать наиболее популярные прикладные протоколы.
15. Перечислить наиболее популярные стеки протоколов.
16. Назначение программных интерфейсов сокетов Windows и NetBIOS.
17. Чем отличается протокол TCP от UDP?
18. Функции протокола IP.
19. Какие существуют виды адресации в IP-сетях?
20. Какой протокол необходим для определения локального адреса по IP- адресу?
21. Какой протокол необходим для определения IP-адреса по локальному адресу?
22. Какой протокол используется для управления сообщениями Интернета?
23. Назначение уровня сетевого интерфейса стека TCP/IP.

Топология вычислительной сети и методы доступа

1 Топология вычислительной сети

Топология (конфигурация) – это способ соединения компьютеров в сеть.
Тип топологии определяет стоимость, защищенность, производительность и надежность эксплуатации рабочих станций, для которых имеет значение время обращения к файловому серверу.

Понятие топологии широко используется при создании сетей. Одним из подходов к классификации топологий ЛВС является выделение двух основных классов топологий: широковещательные и последовательные.

В широковещательных топологиях ПК передает сигналы, которые могут быть восприняты остальными ПК. К таким топологиям относятся топологии: общая шина, дерево, звезда.

В последовательных топологиях информация передается только одному ПК.
Примерами таких топологий являются: произвольная (произвольное соединение
ПК), кольцо, цепочка.

При выборе оптимальной топологии преследуются три основных цели:
— обеспечение альтернативной маршрутизации и максимальной надежности передачи данных;
— выбор оптимального маршрута передачи блоков данных;
— предоставление приемлемого времени ответа и нужной пропускной способности.

При выборе конкретного типа сети важно учитывать ее топологию.
Основными сетевыми топологиями являются: шинная (линейная) топология, звездообразная, кольцевая и древовидная.

Например, в конфигурации сети ArcNet используется одновременно и линейная, и звездообразная топология. Сети Token Ring физически выглядят как звезда, но логически их пакеты передаются по кольцу. Передача данных в сети Ethernet происходит по линейной шине, так что все станции видят сигнал одновременно.

Виды топологий

Существуют пять основных топологий (рис. 4.1):
— общая шина (Bus);
— кольцо (Ring);
— звезда (Star);
— древовидная (Tree);
— ячеистая (Mesh).

[pic]

Рис. 4.1 Типы топологий

Общая шина

Общая шина это тип сетевой топологии, в которой рабочие станции расположены вдоль одного участка кабеля, называемого сегментом.

[pic]

Рис. 4.1 Топология Общая шина

Топология Общая шина (рис. 4.2) предполагает использование одного кабеля, к которому подключаются все компьютеры сети. В случае топологии
Общая шина кабель используется всеми станциями по очереди. Принимаются специальные меры для того, чтобы при работе с общим кабелем компьютеры не мешали друг другу передавать и принимать данные. Все сообщения, посылаемые отдельными компьютерами, принимаются и прослушиваются всеми остальными компьютерами, подключенными к сети. Рабочая станция отбирает адресованные ей сообщения, пользуясь адресной информацией. Надежность здесь выше, так как выход из строя отдельных компьютеров не нарушит работоспособность сети в целом. Поиск неисправности в сети затруднен. Кроме того, так как используется только один кабель, в случае обрыва нарушается работа всей сети. Шинная топология — это наиболее простая и наиболее распространенная топология сети.

Примерами использования топологии общая шина является сеть 10Base–5
(соединение ПК толстым коаксиальным кабелем) и 10Base–2 (соединение ПК тонким коаксиальным кабелем).

Кольцо

[pic]

Рис. 4.1 Топология Кольцо

Кольцо – это топология ЛВС, в которой каждая станция соединена с двумя другими станциями, образуя кольцо (рис.4.3). Данные передаются от одной рабочей станции к другой в одном направлении (по кольцу). Каждый ПК работает как повторитель, ретранслируя сообщения к следующему ПК, т.е. данные, передаются от одного компьютера к другому как бы по эстафете. Если компьютер получает данные, предназначенные для другого компьютера, он передает их дальше по кольцу, в ином случае они дальше не передаются. Очень просто делается запрос на все станции одновременно. Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них, вся сеть парализуется. Подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, т.к. во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Топология Кольцо имеет хорошо предсказуемое время отклика, определяемое числом рабочих станций.

Чистая кольцевая топология используется редко. Вместо этого кольцевая топология играет транспортную роль в схеме метода доступа. Кольцо описывает логический маршрут, а пакет передается от одной станции к другой, совершая в итоге полный круг. В сетях Token Ring кабельная ветвь из центрального концентратора называется MAU (Multiple Access Unit). MAU имеет внутреннее кольцо, соединяющее все подключенные к нему станции, и используется как альтернативный путь, когда оборван или отсоединен кабель одной рабочей станции. Когда кабель рабочей станции подсоединен к MAU, он просто образует расширение кольца: сигналы поступают к рабочей станции, а затем возвращаются обратно во внутреннее кольцо

Звезда

Звезда – это топология ЛВС (рис.4.4), в которой все рабочие станции присоединены к центральному узлу (например, к концентратору), который устанавливает, поддерживает и разрывает связи между рабочими станциями.
Преимуществом такой топологии является возможность простого исключения неисправного узла. Однако, если неисправен центральный узел, вся сеть выходит из строя.

В этом случае каждый компьютер через специальный сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к объединяющему устройству. При необходимости можно объединять вместе несколько сетей с топологией Звезда, при этом получаются разветвленные конфигурации сети. В каждой точке ветвления необходимо использовать специальные соединители (распределители, повторители или устройства доступа).

[pic]

Рис. 4.1 Топология Звезда

Примером звездообразной топологии является топология Ethernet с кабелем типа Витая пара 10BASE-T, центром Звезды обычно является Hub.

Звездообразная топология обеспечивает защиту от разрыва кабеля. Если кабель рабочей станции будет поврежден, это не приведет к выходу из строя всего сегмента сети. Она позволяет также легко диагностировать проблемы подключения, так как каждая рабочая станция имеет свой собственный кабельный сегмент, подключенный к концентратору. Для диагностики достаточно найти разрыв кабеля, который ведет к неработающей станции. Остальная часть сети продолжает нормально работать.

Однако звездообразная топология имеет и недостатки. Во-первых, она требует много кабеля. Во-вторых, концентраторы довольно дороги. В-третьих, кабельные концентраторы при большом количестве кабеля трудно обслуживать.
Однако в большинстве случаев в такой топологии используется недорогой кабель типа витая пара. В некоторых случаях можно даже использовать существующие телефонные кабели. Кроме того, для диагностики и тестирования выгодно собирать все кабельные концы в одном месте. По сравнению с концентраторами ArcNet концентраторы Ethernet и MAU Token Ring достаточно дороги. Новые подобные концентраторы включают в себя средства тестирования и диагностики, что делает их еще более дорогими.

2 Методы доступа

Метод доступа – это способ определения того, какая из рабочих станций сможет следующей использовать ЛВС. То, как сеть управляет доступом к каналу связи (кабелю), существенно влияет на ее характеристики. Примерами методов доступа являются:
— множественный доступ с прослушиванием несущей и разрешением коллизий

(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection – CSMA/CD);
— множественный доступ с передачей полномочия (Token Passing Multiple

Access – TPMA) или метод с передачей маркера;
— множественный доступ с разделением во времени (Time Division Multiple

Access – TDMA);
— множественный доступ с разделением частоты (Frequency Division Multiple

Access – FDMA) или множественный доступ с разделением длины волны

(Wavelength Division Multiple Access – WDMA).

CSMA/CD

Алгоритм множественного доступа с прослушиванием несущей и разрешением коллизий приведен на рис. 4.5.

[pic]

Рис. 4.1 Алгоритм CSMA/CD

Метод множественного доступа с прослушиванием несущей и разрешением коллизий (CSMA/CD) устанавливает следующий порядок: если рабочая станция хочет воспользоваться сетью для передачи данных, она сначала должна проверить состояние канала: начинать передачу станция может, если канал свободен. В процессе передачи станция продолжает прослушивание сети для обнаружения возможных конфликтов. Если возникает конфликт из-за того, что два узла попытаются занять канал, то обнаружившая конфликт интерфейсная плата, выдает в сеть специальный сигнал, и обе станции одновременно прекращают передачу. Принимающая станция отбрасывает частично принятое сообщение, а все рабочие станции, желающие передать сообщение, в течение некоторого, случайно выбранного промежутка времени выжидают, прежде чем начать сообщение.

Все сетевые интерфейсные платы запрограммированы на разные псевдослучайные промежутки времени. Если конфликт возникнет во время повторной передачи сообщения, этот промежуток времени будет увеличен.
Стандарт типа Ethernet определяет сеть с конкуренцией, в которой несколько рабочих станций должны конкурировать друг с другом за право доступа к сети.

TPMA

Алгоритм множественного доступа с передачей полномочия, или маркера, приведен на рис. 4.6.

[pic]

Рис. 4.1 Алгоритм TPMA

Метод с передачей маркера – это метод доступа к среде, в котором от рабочей станции к рабочей станции передается маркер, дающий разрешение на передачу сообщения. При получении маркера рабочая станция может передавать сообщение, присоединяя его к маркеру, который переносит это сообщение по сети. Каждая станция между передающей станцией и принимающей видит это сообщение, но только станция – адресат принимает его. При этом она создает новый маркер.

Маркер (token), или полномочие, – уникальная комбинация битов, позволяющая начать передачу данных.

Каждый узел принимает пакет от предыдущего, восстанавливает уровни сигналов до номинального уровня и передает дальше. Передаваемый пакет может содержать данные или являться маркером. Когда рабочей станции необходимо передать пакет, ее адаптер дожидается поступления маркера, а затем преобразует его в пакет, содержащий данные, отформатированные по протоколу соответствующего уровня, и передает результат далее по ЛВС.

Пакет распространяется по ЛВС от адаптера к адаптеру, пока не найдет своего адресата, который установит в нем определенные биты для подтверждения того, что данные достигли адресата, и ретранслирует его вновь в ЛВС. После чего пакет возвращается в узел из которого был отправлен.
Здесь после проверки безошибочной передачи пакета, узел освобождает ЛВС, выпуская новый маркер. Таким образом, в ЛВС с передачей маркера невозможны коллизии (конфликты). Метод с передачей маркера в основном используется в кольцевой топологии.

Данный метод характеризуется следующими достоинствами:
— гарантирует определенное время доставки блоков данных в сети;
— дает возможность предоставления различных приоритетов передачи данных.

Вместе с тем он имеет существенные недостатки:
— в сети возможны потеря маркера, а также появление нескольких маркеров, при этом сеть прекращает работу;
— включение новой рабочей станции и отключение связаны с изменением адресов всей системы.

TDMA

Множественный доступ с разделением во времени основан на распределении времени работы канала между системами (рис.4.7).

Доступ TDMA основан на использовании специального устройства, называемого тактовым генератором. Этот генератор делит время канала на повторяющиеся циклы. Каждый из циклов начинается сигналом Разграничителем.
Цикл включает n пронумерованных временных интервалов, называемых ячейками.
Интервалы предоставляются для загрузки в них блоков данных.

[pic]

Рис. 4.1 Структура множественного доступа с разделением во времени

Данный способ позволяет организовать передачу данных с коммутацией пакетов и с коммутацией каналов.

Первый (простейший) вариант использования интервалов заключается в том, что их число (n) делается равным количеству абонентских систем, подключенных к рассматриваемому каналу. Тогда во время цикла каждой системе предоставляется один интервал, в течение которого она может передавать данные. При использовании рассмотренного метода доступа часто оказывается, что в одном и том же цикле одним системам нечего передавать, а другим не хватает выделенного времени. В результате – неэффективное использование пропускной способности канала.

Второй, более сложный, но высокоэкономичный вариант заключается в том, что система получает интервал только тогда, когда у нее возникает необходимость в передаче данных, например при асинхронном способе передачи.
Для передачи данных система может в каждом цикле получать интервал с одним и тем же номером. В этом случае передаваемые системой блоки данных появляются через одинаковые промежутки времени и приходят с одним и тем же временем запаздывания. Это режим передачи данных с имитацией коммутации каналов. Способ особенно удобен при передаче речи.

FDMA

Доступ FDMA основан на разделении полосы пропускания канала на группу полос частот (Рис. 4.8), образующих логические каналы.

Широкая полоса пропускания канала делится на ряд узких полос, разделенных защитными полосами. Размеры узких полос могут быть различными.

При использовании FDMA, именуемого также множественным доступом с разделением волны WDMA, широкая полоса пропускания канала делится на ряд узких полос, разделенных защитными полосами. В каждой узкой полосе создается логический канал. Размеры узких полос могут быть различными.
Передаваемые по логическим каналам сигналы накладываются на разные несущие и поэтому в частотной области не должны пересекаться. Вместе с этим, иногда, несмотря на наличие защитных полос, спектральные составляющие сигнала могут выходить за границы логического канала и вызывать шум в соседнем логическом канале.

[pic]

Рис. 4.1 Схема выделения логических каналов

В оптических каналах разделение частоты осуществляется направлением в каждый из них лучей света с различными частотами. Благодаря этому пропускная способность физического канала увеличивается в несколько раз.
При осуществлении этого мультиплексирования в один световод излучает свет большое число лазеров (на различных частотах). Через световод излучение каждого из них проходит независимо от другого. На приемном конце разделение частот сигналов, прошедших физический канал, осуществляется путем фильтрации выходных сигналов.

Метод доступа FDMA относительно прост, но для его реализации необходимы передатчики и приемники, работающие на различных частотах.

Вопросы

1. Что такое топология?
2. Перечислить наиболее используемые типы топологий?
3. Охарактеризовать топологию Общая шина и привести примеры использования данной топологии.
4. Какие сетевые технологии используют топологию Общая шина?
5. Охарактеризовать топологию Кольцо и привести примеры этой топологии.
6. В каких случаях используют топологию Кольцо?
7. Охарактеризовать топологию Звезда и привести примеры использования этой топологии.
8. К какой топологии относится сеть при подсоединении всех компьютеров к общему концентратору?
9. Привести примеры и охарактеризовать древовидную топологию.
10. Что такое ячеистая топология и в каких случаях она используется?
11. Что такое метод доступа и как влияет метод доступа на передачу данных в сети?
12. Какие существуют методы доступа?
13. Охарактеризовать метод доступа с прослушиванием несущей и разрешением коллизий.
14. При каком методе доступа обе станции могут одновременно начать передачу и войти в конфликт?
15. В каких сетевых технологиях используется метод CSMA/CD?
16. Охарактеризовать метод доступа с разделением во времени и перечислить в каких случаях используется данный метод.
17. Что такое маркер?
18. В каком случае рабочая станция может начать передачу данных при использовании метода доступа с передачей полномочия?
19. Охарактеризовать метод доступа с передачей полномочия.
20. Охарактеризовать метод множественного доступа с разделением частоты.
21. Какие существуют варианты использования множественного доступа с разделением во времени?

ЛВС и компоненты ЛВС

Компьютерная сеть состоит из трех основных аппаратных компонент и двух программных, которые должны работать согласованно. Для корректной работы устройств в сети их нужно правильно инсталлировать и установить рабочие параметры.

1 Основные компоненты

Основными аппаратными компонентами сети являются следующие:
1. Абонентские системы:
— компьютеры (рабочие станции или клиенты и серверы);
— принтеры;
— сканеры и др.
2. Сетевое оборудование:
— сетевые адаптеры;
— концентраторы (хабы);
— мосты;
— маршрутизаторы и др.
3. Коммуникационные каналы:
— кабели;
— разъемы;
— устройства передачи и приема данных в беспроводных технологиях.

Основными программными компонентами сети являются следующие:
1. Сетевые операционные системы, где наиболее известные из них это:
— Windows NT;
— Windows for Workgroups;
— LANtastic;
— NetWare;
— Unix;
— Linux и т.д.
2. Сетевое программное обеспечение (Сетевые службы):
— клиент сети;
— сетевая карта;
— протокол;
— служба удаленного доступа.

ЛВС (Локальная вычислительная сеть) – это совокупность компьютеров, каналов связи, сетевых адаптеров, работающих под управлением сетевой операционной системы и сетевого программного обеспечения.

В ЛВС каждый ПК называется рабочей станцией, за исключением одного или нескольких компьютеров, которые предназначены для выполнения функций файл- серверов. Каждая рабочая станция и файл-сервер имеют сетевые карты
(адаптеры), которые посредством физических каналов соединяются между собой.
В дополнение к локальной операционной системе на каждой рабочей станции активизируется сетевое программное обеспечение, позволяющее станции взаимодействовать с файловым сервером.

Компьютеры, входящие в ЛВС клиент – серверной архитектуры, делятся на два типа: рабочие станции, или клиенты, предназначенные для пользователей, и файловые серверы, которые, как правило, недоступны для обычных пользователей и предназначены для управления ресурсами сети.

Аналогично на файловом сервере запускается сетевое программное обеспечение, которое позволяет ему взаимодействовать с рабочей станцией и обеспечить доступ к своим файлам.

2 Рабочие станции

Рабочая станция (workstation) – это абонентская система, специализированная для решения определенных задач и использующая сетевые ресурсы. К сетевому программному обеспечению рабочей станции относятся следующие службы:
— клиент для сетей;
— служба доступа к файлам и принтерам;
— сетевые протоколы для данного типа сетей;
— сетевая плата;
— контроллер удаленного доступа.

Рабочая станция отличается от обычного автономного персонального компьютера следующим:
— наличием сетевой карты (сетевого адаптера) и канала связи;
— на экране во время загрузки ОС появляются дополнительные сообщения, которые информируют о том, что загружается сетевая операционная система;
— перед началом работы необходимо сообщить сетевому программному обеспечению имя пользователя и пароль. Это называется процедурой входа в сеть;
— после подключения к ЛВС появляются дополнительные сетевые дисковые накопители;
— появляется возможность использования сетевого оборудования, которое может находиться далеко от рабочего места.

3 Сетевые адаптеры

Для подключения ПК к сети требуется устройство сопряжения, которое называют сетевым адаптером, интерфейсом, модулем, или картой. Оно вставляется в гнездо материнской платы. Карты сетевых адаптеров устанавливаются на каждой рабочей станции и на файловом сервере. Рабочая станция отправляет запрос через сетевой адаптер к файловому серверу и получает ответ через сетевой адаптер, когда файловый сервер готов.

Сетевые адаптеры вместе с сетевым программным обеспечением способны распознавать и обрабатывать ошибки, которые могут возникнуть из-за электрических помех, коллизий или плохой работы оборудования.

Последние типы сетевых адаптеров поддерживают технологию Plug and Play
(вставляй и работай). Если сетевую карту установить в компьютер, то при первой загрузке система определит тип адаптера и запросит для него драйверы.

Различные типы сетевых адаптеров отличаются не только методами доступа к каналу связи и протоколами, но еще и следующими параметрами:
— скорость передачи;
— объем буфера для пакета;
— тип шины;
— быстродействие шины;
— совместимость с различными микропроцессорами;
— использованием прямого доступа к памяти (DMA);
— адресация портов ввода/вывода и запросов прерывания;
— конструкция разъема.

4 Файловые серверы

Сервер – это компьютер, предоставляющий свои ресурсы (диски, принтеры, каталоги, файлы и т.п.) другим пользователям сети.

Файловый сервер обслуживает рабочие станции. В настоящее время это обычно быстродействующий ПК на базе процессоров Pentium, работающие с тактовой частотой 500 Мгц и выше, с объемом ОЗУ 128Мбт или более. Чаще всего файловый сервер выполняет только эти функции. Но иногда в малых ЛВС файл–сервер используется еще и в качестве рабочей станции. На файловом сервере должна стоять сетевая операционная система, а также сетевое программное обеспечение. К сетевому программному обеспечению сервера относятся сетевые службы и протоколы, а также средства администрирования сервера.

Файловые серверы могут контролировать доступ пользователей к различным частям файловой системы. Это обычно осуществляется разрешением пользователю присоединить некоторую файловую систему (или каталог) к рабочей станции пользователя для дальнейшего использования как локального диска.

По мере усложнения возлагаемых на серверы функций и увеличения числа обслуживаемых ими клиентов происходит все большая специализация серверов.
Существует множество типов серверов.
— Первичный контроллер домена, сервер, на котором хранится база бюджетов пользователей и поддерживается политика защиты.
— Вторичный контроллер домена, сервер, на котором хранится резервная копия базы бюджетов пользователей и политики защиты.
— Универсальный сервер, предназначенный для выполнения несложного набора различных задач обработки данных в локальной сети.
— Сервер базы данных, выполняющий обработку запросов, направляемых базе данных.
— Proxy сервер, подключающий локальную сеть к сети Internet.
— Web–сервер, предназначенный для работы с web–информацией.
— Файловый сервер, обеспечивающий функционирование распределенных ресурсов, включая файлы, программное обеспечение.
— Сервер приложений, предназначенный для выполнения прикладных процессов. С одной стороны, взаимодействует с клиентами, получая задания, а с другой стороны, работает с базами данных, подбирая данные, необходимые для обработки.
— Сервер удаленного доступа, обеспечивающий сотрудникам, работающим дома торговым агентам, служащим филиалов, лицам, находящимся в командировках, возможность работы с данными сети.
— Телефонный сервер, предназначенный для организации в локальной сети службы телефонии. Этот сервер выполняет функции речевой почты, автоматического распределения вызовов, учет стоимости телефонных разговоров, интерфейса с внешней телефонной сетью. Наряду с телефонией сервер может также передавать изображения и сообщения факсимильной связи.

— Почтовый сервер, предоставляющий сервис в ответ на запросы, присланные по электронной почте.
— Сервер доступа, дающий возможность коллективного использования ресурсов пользователями, оказавшимися вне своих сетей (например, пользователями, которые находятся в командировках и хотят работать со своими сетями). Для этого пользователи через коммуникационные сети соединяются с сервером доступа и последний предоставляет нужные ресурсы, имеющиеся в сети.
— Терминальный сервер, объединяющий группу терминалов, упрощающий переключения при их перемещении.
— Коммуникационный сервер, выполняющий функции терминального сервера, но осуществляющий также маршрутизацию данных.
— Видеосервер, который в наибольшей степени приспособлен к обработке изображений, снабжает пользователей видеоматериалами, обучающими программами, видеоиграми, обеспечивает электронный маркетинг. Имеет высокую производительность и большую память.
— Факс–сервер, обеспечивающий передачу и прием сообщений в стандартах факсимильной связи.
— Сервер защиты данных, оснащенный широким набором средств обеспечения безопасности данных и, в первую очередь, идентификации паролей.

5 Сетевые операционные системы

Сетевые операционные системы (Network Operating System – NOS) – это комплекс программ, обеспечивающих в сети обработку, хранение и передачу данных.

Для организации сети кроме аппаратных средств, необходима также сетевая операционная система. Операционные системы сами по себе не могут поддерживать сеть. Для дополнения какой-нибудь ОС сетевыми средствами необходима процедура инсталляции сети.

Сетевая операционная система необходима для управления потоками сообщений между рабочими станциями и файловым сервером. Она является прикладной платформой, предоставляет разнообразные виды сетевых служб и поддерживает работу прикладных процессов, реализуемых в сетях. NOS используют архитектуру клиент–сервер или одноранговую архитектуру.

NOS определяет группу протоколов, обеспечивающих основные функции сети. К ним относятся:
— адресация объектов сети;
— функционирование сетевых служб;
— обеспечение безопасности данных;
— управление сетью.

6 Сетевое программное обеспечение

Клиент для сетей обеспечивает связь с другими компьютерами и серверами, а также доступ к файлам и принтерам.

Сетевая карта является устройством, физически соединяющим компьютер с сетью. Для каждой сетевой карты устанавливаются свои драйверы, значение IRQ
(требования к прерыванию) и адреса ввода/вывода.

Протоколы используются для установления правил обмена информацией в сетях.

Служба удаленного доступа позволяет делать файлы и принтеры доступными для компьютеров в сети.

Применение многопользовательских версий прикладных программ резко увеличивают производительность. Многие системы управления базами данных позволяют нескольким рабочим станциям работать с общей базой данных.
Большинство деловых прикладных программ также являются многопользовательскими.

7 Защита данных

Защита данных от несанкционированного доступа при работе в ЛВС необходима по следующим причинам:
— Необходимость обеспечения гарантии от разрушений. При работе в сети неопытных пользователей возможно уничтожение файлов и каталогов.
— Необходимость защиты конфиденциальности. Далеко не всегда есть желание, чтобы частная информация была доступна всем;
— Необходимость защиты от мошенничества. Некоторые расчетные ведомости несут в себе большие денежные суммы, и бывает, пользователи поддаются искушению выписать чек на свое имя.
— Необходимость защиты от преднамеренных разрушений. В некоторых случаях раздосадованный работник может испортить какую-нибудь информацию.

8 Использование паролей и ограничение доступа

Первый шаг к безопасности – это введение пароля. Каждому пользователю
ЛВС присваивается пароль – секретное слово, известное только этому пользователю. При вводе пароля высвечиваются звездочки. Сетевая операционная система хранит информацию по всем именам и паролям (в закодированной форме), а также о правах доступа к директориям и другие атрибуты пользователей.

Еще одна возможность защиты данных заключается в ограничении доступа к определенным директориям или определенным серверам. Доступ к дискам рабочих станций выбирается посредством вкладки Управление доступом в программе
Сетевое окружение. Доступ между серверами организуется посредством установки доверительных отношений между серверами.

9 Типовой состав оборудования локальной сети

Фрагмент вычислительной сети включает основные типы коммуникационного оборудования, применяемого сегодня для образования локальных сетей и соединения их через глобальные связи друг с другом.

Для построения локальных связей между компьютерами используются различные виды кабельных систем, сетевые адаптеры, концентраторы, повторители. Для связей между сегментами локальной вычислительной сети используются концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и шлюзы.

Для подключения локальных сетей к глобальным связям используются:
— специальные выходы (WAN–порты) мостов и маршрутизаторов;
— аппаратура передачи данных по длинным линиям – модемы (при работе по аналоговым линиям);
— устройства подключения к цифровым каналам (TA – терминальные адаптеры сетей ISDN, устройства обслуживания цифровых выделенных каналов типа

CSU/DSU и т.п.).

На рис. 5.1 приведен фрагмент вычислительной сети.

[pic]

Рис. 5.1 Фрагмент сети

Вопросы

1. Перечислить основные компоненты сети.
2. Как подразделяются компьютеры в сети?
3. Дать определение рабочей станции.
4. Чем отличается рабочая станция в сети от локального компьютера?
5. Что такое файловый сервер?
6. Какие бывают файловые серверы?
7. Какое назначение первичного контролера домена в сети7
8. Для чего используется вторичный контролера домена?
9. Что такое Proxy–сервер?
10. Какая информация хранится на сервере баз данных?
11. Достаточно ли одного сервера баз данных в сети с клиент–серверной архитектурой?
12. Может ли сервер баз данных и Web–сервер размещаться на одном компьютере?
13. Перечислить сетевое программное обеспечение рабочей станции.
14. Какое назначение СОС?
15. Перечислить наиболее известные сетевые операционные системы.
16. Чем различаются типы сетевых адаптеров?
17. Какую технологию поддерживают последние типы сетевых адаптеров?
18. Что такое сетевая операционная система?
19. Перечислить сетевое программное обеспечение и его назначение.
20. Для чего используется защита данных?
21. Что дает использование паролей и ограничение доступа?
22. Перечислить основные функции сетевых протоколов.
23. Для какой цели используется Web–сервер?
24. Какой сервер необходим для подключения к сети Internet?
25. Какое сетевое оборудование используется для связи между сегментами ЛВС?

Физическая среда передачи данных

Физическая среда является основой, на которой строятся физические средства соединения. Сопряжение с физическими средствами соединения посредством физической среды обеспечивает Физический уровень. В качестве физической среды широко используются эфир, металлы, оптическое стекло и кварц. На физическом уровне находится носитель, по которому передаются данные. Среда передачи данных может включать как кабельные, так и беспроводные технологии. Хотя физические кабели являются наиболее распространенными носителями для сетевых коммуникаций, беспроводные технологии все более внедряются благодаря их способности связывать глобальные сети.

На физическом уровне для физических кабелей определяются механические и электрические (оптические) свойства среды передачи, которые включают:
— тип кабелей и разъемов;
— разводку контактов в разъемах;
— схему кодирования сигналов для значений 0 и 1.

Канальный уровень определяет доступ к среде и управление передачей посредством процедуры передачи данных по каналу. В локальных сетях протоколы канального уровня используются компьютерами, мостами, коммутаторами и маршрутизаторами. В компьютерах функции канального уровня реализуются совместными усилиями сетевых адаптеров и их драйверов.

1 Кабели связи, линии связи, каналы связи

Для организации связи в сетях используются следующие понятия:
— кабели связи;
— линии связи;
— каналы связи.

Кабель связи — это длинномерное изделие электротехнической промышленности. Из кабелей связи и других элементов (монтаж, крепеж, кожухи и т.д.) строят линии связи. Прокладка линии внутри здания задача достаточно серьезная. Длина линий связи колеблется от десятков метров до десятков тысяч километров. В любую более-менее серьезную линию связи кроме кабелей входят: траншеи, колодцы, муфты, переходы через реки, море и океаны, а также грозозащита (равно как и другие виды защиты) линий. Очень сложны охрана, эксплуатация, ремонт линий связи; содержание кабелей связи под избыточным давлением, профилактика (в снег, дождь, на ветру, в траншее и в колодце, в реке и на дне моря). Большую сложность представляют собой юридические вопросы, включающие согласование прокладки линий связи, особенно в городе. Вот чем линия (связи) отличается от кабеля. Называть кабель связи линией — все равно что асфальт, еще в кузове самосвала, именовать готовой автострадой. Разница примерно такая же.

По уже построенным линиям организуют каналы связи. Причем если линию, как правило, строят и сдают сразу всю, то каналы связи вводят постепенно.
Уже по линии можно дать связь, но такое использование крайне дорогостоящих сооружений очень неэффективно. Поэтому применяют аппаратуру каналообразования (или, как раньше говорили, уплотнение линии). По каждой электрической цепи, состоящей из двух проводов, обеспечивают связь не одной паре абонентов (или компьютеров), а сотням или тысячам: по одной коаксиальной паре в междугородном кабеле может быть образовано до 10800 каналов тональной частоты (0,3 – 3,4 КГц) или почти столько же цифровых, с пропускной способностью 64 Кбит/с.

При наличии кабелей связи создаются линии связи, а уже по линиям связи создаются каналы связи. Линии связи и каналы связи заводятся на узлы связи.
Линии, каналы и узлы образуют первичные сети связи.

2 Типы кабелей и структурированные кабельные системы

В качестве среды передачи данных используются различные виды кабелей: коаксиальный кабель, кабель на основе экранированной и неэкранированной витой пары и оптоволоконный кабель. Наиболее популярным видом среды передачи данных на небольшие расстояния (до 100 м) становится неэкранированная витая пара, которая включена практически во все современные стандарты и технологии локальных сетей и обеспечивает пропускную способность до 100 Мб/с (на кабелях категории 5). Оптоволоконный кабель широко применяется как для построения локальных связей, так и для образования магистралей глобальных сетей. Оптоволоконный кабель может обеспечить очень высокую пропускную способность канала (до нескольких Гб/с) и передачу на значительные расстояния (до нескольких десятков километров без промежуточного усиления сигнала).

В качестве среды передачи данных в вычислительных сетях используются также электромагнитные волны различных частот – КВ, УКВ, СВЧ. Однако пока в локальных сетях радиосвязь используется только в тех случаях, когда оказывается невозможной прокладка кабеля, например, в зданиях. Это объясняется недостаточной надежностью сетевых технологий, построенных на использовании электромагнитного излучения. Для построения глобальных каналов этот вид среды передачи данных используется шире – на нем построены спутниковые каналы связи и наземные радиорелейные каналы, работающие в зонах прямой видимости в СВЧ диапазонах.

Очень важно правильно построить фундамент сети – кабельную систему. В последнее время в качестве такой надежной основы все чаще используется структурированная кабельная система.

Структурированная кабельная система (Structured Cabling System – SCS)
– это набор коммутационных элементов (кабелей, разъемов, коннекторов, кроссовых панелей и шкафов), а также методика их совместного использования, которая позволяет создавать регулярные, легко расширяемые структуры связей в вычислительных сетях.

Преимущества структурированной кабельной системы.
— Универсальность. Структурированная кабельная система при продуманной организации может стать единой средой для передачи компьютерных данных в локальной вычислительной сети.
— Увеличение срока службы. Срок старения хорошо структурированной кабельной системы может составлять 8-10 лет.
— Уменьшение стоимости добавления новых пользователей и изменения их мест размещения. Стоимость кабельной системы в основном определяется не стоимостью кабеля, а стоимостью работ по его прокладке.
— Возможность легкого расширения сети. Структурированная кабельная система является модульной, поэтому ее легко наращивать, позволяя легко и ценой малых затрат переходить на более совершенное оборудование, удовлетворяющее растущим требованиям к системам коммуникаций.
— Обеспечение более эффективного обслуживания. Структурированная кабельная система облегчает обслуживание и поиск неисправностей.
— Надежность. Структурированная кабельная система имеет повышенную надежность, поскольку обычно производство всех ее компонентов и техническое сопровождение осуществляется одной фирмой-производителем.

3 Кабельные системы

Выделяют два больших класса кабелей: электрические и оптические, которые принципиально различаются по способу передачи по ним сигнала.

Отличительная особенность оптоволоконных систем – высокая стоимость как самого кабеля (по сравнению с медным), так и специализированных установочных элементов (розеток, разъемов, соединителей и т. п.). Правда, главный вклад в стоимость сети вносит цена активного сетевого оборудования для оптоволоконных сетей.

Оптоволоконные сети применяются для горизонтальных высокоскоростных каналов, а также все чаще стали применяться для вертикальных каналов связи
(межэтажных соединений).

Оптоволоконные кабели в будущем смогут составить реальную конкуренцию медным высокочастотным, поскольку стоимость производства медных кабелей снижаться не будет, ведь для него нужна очень чистая медь, запасов которой на земле гораздо меньше, чем кварцевого песка, из которого производят оптоволокно.

Основные поставщики оптоволоконного кабеля для России – Mohawk/CDT,
Lucent Technologies и AMP.

4 Типы кабелей

Существует несколько различных типов кабелей, используемых в современных сетях. Ниже приведены наиболее часто используемые типы кабелей.
Множество разновидностей медных кабелей составляют класс электрических кабелей, используемых как для прокладки телефонных сетей, так и для инсталляции ЛВС. По внутреннему строению различают кабели на витой паре и коаксиальные кабели.

Кабель типа «витая пара» (twisted pair)

Витой парой называется кабель, в котором изолированная пара проводников скручена с небольшим числом витков на единицу длины.
Скручивание проводов уменьшает электрические помехи извне при распространении сигналов по кабелю, а экранированные витые пары еще более увеличивают степень помехозащищенности сигналов.

Кабель типа «витая пара» используется во многих сетевых технологиях, включая Ethernet, ARCNet и IBM Token Ring.

Кабели на витой паре подразделяются на: неэкранированные (UTP –
Unshielded Twisted Pair) и экранированные медные кабели. Последние подразделяются на две разновидности: с экранированием каждой пары и общим экраном (STP – Shielded Twisted Pair) и с одним только общим экраном (FTP –
Foiled Twisted Pair). Наличие или отсутствие экрана у кабеля вовсе не означает наличия или отсутствия защиты передаваемых данных, а говорит лишь о различных подходах к подавлению помех. Отсутствие экрана делает неэкранированные кабели более гибкими и устойчивыми к изломам. Кроме того, они не требуют дорогостоящего контура заземления для эксплуатации в нормальном режиме, как экранированные. Неэкранированные кабели идеально подходят для прокладки в помещениях внутри офисов, а экранированные лучше использовать для установки в местах с особыми условиями эксплуатации, например, рядом с очень сильными источниками электромагнитных излучений, которых в офисах обычно нет.

Кабели классифицируются по категории, указанным в таблице 6.1.
Основанием для отнесения кабеля к одной из категорий служит максимальная частота передаваемого по нему сигнала.

Таблица 6.1

|Категория |Частота передаваемого |
| |сигнала, (МГц) |
|3 |16 |
|4 |20 |
|5 |100 |
|5+ |300 |
|6 |200 |
|7 |600 |

Коаксиальные кабели

Коаксиальные кабели используются в радио и телевизионной аппаратуре.
Коаксиальные кабели могут передавать данные со скоростью 10 Мбит/с на максимальное расстояние от 185 до 500 метров. Они разделяются на толстые и тонкие в зависимости от толщины. Типы коаксиальных кабелей приведены в таблице 6.2.

Таблица 6.1

|Тип |Название, значение сопротивления |
|RG-8 и RG-11 |Thicknet, 50 Ом |
|RG-58/U |Thinnet, 50 Ом, сплошной центральный медный|
| |проводник |
|RG-58 А/U |Thinnet, 50 Ом, центральный многожильный |
| |проводник |
|RG-59 |Broadband/Cable television |
| |(широковещательное и кабельное |
| |телевидение), 75 Ом |
|RG-59 /U |Broadband/Cable television |
| |(широковещательное и кабельное |
| |телевидение), 50 Ом |
|RG-62 |ARCNet, 93 Ом |

Кабель Thinnet, известный как кабель RG-58, является наиболее широко используемым физическим носителем данных. Сети при этом не требуют дополнительного оборудования и являются простыми и недорогими. Хотя тонкий коаксиальный кабель (Thin Ethernet) позволяет передачу на меньшее расстояние, чем толстый, но для соединений с тонким кабелем применяются стандартные байонетные разъемы BNC типа СР-50 и ввиду его небольшой стоимости он становится фактически стандартным для офисных ЛВС.
Используется в технологии Ethernet 10Base2, описанной ниже.

Толстый коаксиальный кабель (Thick Ethernet) имеет большую степень помехозащищенности, большую механическую прочность, но требует специального приспособления для прокалывания кабеля, чтобы создать ответвления для подключения к ЛВС. Он более дорогой и менее гибкий, чем тонкий.
Используется в технологии Ethernet 10Base5, описанной ниже. Сети ARCNet с посылкой маркера обычно используют кабель RG-62 А/U.

Оптоволоконный кабель

Оптоволоконный кабель (Fiber Optic Cable) обеспечивает высокую скорость передачи данных на большом расстоянии. Они также невосприимчивы к интерференции и подслушиванию. В оптоволоконном кабеле для передачи сигналов используется свет. Волокно, применяемое в качестве световода, позволяет передачу сигналов на большие расстояния с огромной скоростью, но оно дорого, и с ним трудно работать.

Для установки разъемов, создания ответвлений, поиска неисправностей в оптоволоконном кабеле необходимы специальные приспособления и высокая квалификация. Оптоволоконный кабель состоит из центральной стеклянной нити толщиной в несколько микрон, покрытой сплошной стеклянной оболочкой. Все это, в свою очередь, спрятано во внешнюю защитную оболочку.

Оптоволоконные линии очень чувствительны к плохим соединениям в разъемах. В качестве источника света в таких кабелях применяются светодиоды
(LED — Light Emitting Diode), а информация кодируется путем изменения интенсивности света. На приемном конце кабеля детектор преобразует световые импульсы в электрические сигналы.

Существуют два типа оптоволоконных кабелей – одномодовые и многомодовые. Одномодовые кабели имеют меньший диаметр, большую стоимость и позволяют передачу информации на большие расстояния. Поскольку световые импульсы могут двигаться в одном направлении, системы на базе оптоволоконных кабелей должны иметь входящий кабель и исходящий кабель для каждого сегмента. Оптоволоконный кабель требует специальных коннекторов и высококвалифицированной установки.

5 Кабельные системы Ethernet

10Base-T, 100Base-TX

Неэкранированная витая пара (Unshielded Twisted Pair – UTP) – это кабель из скрученных пар проводов.

Характеристики кабеля:
— диаметр проводников 0.4 – 0.6 мм (22~26 AWG), 4 скрученных пары (8 проводников, из которых для 10Base-T и 100Base-TX используются только 4).

Кабель должен иметь категорию 3 или 5 и качество data grade или выше;
— максимальная длина сегмента 100 м;
— разъемы восьми контактные RJ-45.

[pic]

Рис. 6.1 восьми контактные RJ-45

В таблице 6.3 приведены сигналы, соответствующие номерам контактов разъема RJ-45.

Таблица 6.1

|Тип |Каскадирование |Нормальный режим |
|1 |RD+ (прием) |TD+ (передача) |
|2 |RD- (прием) |TD- (передача) |
|3 |TD+ (передача) |RD+ (прием) |
|4 |Не используется |Не используется |
|5 |Не используется |Не используется |
|6 |TD- (передача) |RD- (прием) |
|7 |Не используется |Не используется |
|8 |Не используется |Не используется |

10Base2

— Тонкий коаксиальный кабель;
— Характеристики кабеля: диаметр 0.2 дюйма, RG-58A/U 50 Ом;
— Приемлемые разъемы – BNC;
— Максимальная длина сегмента – 185 м;
— Минимальное расстояние между узлами – 0.5 м;
— Максимальное число узлов в сегменте – 30.

10Base5

— Толстый коаксиальный кабель;
— Волновое сопротивление – 50 Ом;
— Максимальная длина сегмента – 500 метров;
— Минимальное расстояние между узлами –: 2.5 м;
— Максимальное число узлов в сегменте – 100.

6 Беспроводные технологии

Методы беспроводной технологии передачи данных (Radio Waves) являются удобным, а иногда незаменимым средством связи. Беспроводные технологии различаются по типам сигнала, частоте (большая частота означает большую скорость передачи) и расстоянию передачи. Большое значение имеют помехи и стоимость. Можно выделить три основных типа беспроводной технологии:
— радиосвязь;
— связь в микроволновом диапазоне;
— инфракрасная связь.

Радиосвязь

Технологии радиосвязи пересылают данные на радиочастотах и практически не имеют ограничений по дальности. Она используется для соединения локальных сетей на больших географических расстояниях. Радиопередача в целом имеет высокую стоимость и чувствительна к электронному и атмосферному наложению, а также подвержена перехватам, поэтому требует шифрования для обеспечения уровня безопасности.

Связь в микроволновом диапазоне

Передача данных в микроволновом диапазоне (Microwaves) использует высокие частоты и применяется как на коротких, так и на больших расстояниях. Главное ограничение заключается в том, чтобы передатчик и приемник были в зоне прямой видимости. Используется в местах, где использование физического носителя затруднено. Передача данных в микроволновом диапазоне при использовании спутников может быть очень дорогой.

Инфракрасная связь

Инфракрасные технологии (Infrared transmission), функционируют на очень высоких частотах, приближающихся к частотам видимого света. Они могут быть использованы для установления двусторонней или широковещательной передачи на близких расстояниях. При инфракрасной связи обычно используют светодиоды (LED – Light Emitting Diode) для передачи инфракрасных волн приемнику. Инфракрасная передача ограничена малым расстоянием в прямой зоне видимости и может быть использована в офисных зданиях.

Вопросы

1. Что такое физическая среда?
2. Что может быть использовано в качестве физической среды передачи данных?
3. Какие вопросы при организации сети решаются на физическом уровне?
4. Что такое кабель?
5. Что такое линии связи?
6. Дать определение каналов связи.
7. Какие проблемы существуют при организации каналов связи?
8. Перечислить типы кабелей, используемых для передачи данных в сети.
9. Каково назначение структурированной кабельной системы?
10. На какие классы подразделяются кабельные системы?
11. Что такое 10BaseT?
12. Какой кабель используется в технологии 10Base2?
13. Какой кабель используется в технологии 10Base5?
14. Назвать какие типы кабелей используют для передачи данных в сети?
15. Какие известны кабельные системы Ethernet?
16. Какие существуют типы оптоволоконных кабелей?
17. Какие известны технологи беспроводной передачи данных?
18. В каких случаях используется инфракрасная связь?
19. Назвать преимущества использования радиосвязи.

Сетевые операционные системы

Сетевые операционные системы (Network Operating System –NOS) – это комплекс программ, обеспечивающих обработку, хранение и передачу данных в сети [32].

Сетевая операционная система выполняет функции прикладной платформы, предоставляет разнообразные виды сетевых служб и поддерживает работу прикладных процессов, выполняемых в абонентских системах. Сетевые операционные системы используют клиент серверную либо одноранговую архитектуру. Компоненты NOS располагаются на всех рабочих станциях, включенных в сеть.

NOS определяет взаимосвязанную группу протоколов верхних уровней, обеспечивающих выполнение основных функций сети. К ним, в первую очередь, относятся:
— адресация объектов сети;
— функционирование сетевых служб;
— обеспечение безопасности данных;
— управление сетью.

При выборе NOS необходимо рассматривать множество факторов. Среди них:

— набор сетевых служб, которые предоставляет сеть;
— возможность наращивания имен, определяющих хранимые данные и прикладные программы;
— механизм рассредоточения ресурсов по сети;
— способ модификации сети и сетевых служб;
— надежность функционирования и быстродействие сети;
— используемые или выбираемые физические средства соединения;
— типы компьютеров, объединяемых в сеть, их операционные системы;
— предлагаемые системы, обеспечивающие управление сетью;
— используемые средства защиты данных;
— совместимость с уже созданными прикладными процессами;
— число серверов, которое может работать в сети;
— перечень ретрансляционных систем, обеспечивающих сопряжение локальных сетей с различными территориальными сетями;
— способ документирования работы сети, организация подсказок и поддержек.

1 Структура сетевой операционной системы

Сетевая операционная система составляет основу любой вычислительной сети. Каждый компьютер в сети автономен, поэтому под сетевой операционной системой в широком смысле понимается совокупность операционных систем отдельных компьютеров, взаимодействующих с целью обмена сообщениями и разделения ресурсов по единым правилам – протоколам. В узком смысле сетевая
ОС – это операционная система отдельного компьютера, обеспечивающая ему возможность работать в сети.

[pic]

Рис. 7.1 Структура сетевой ОС

В соответствии со структурой, приведенной на рис. 7.1, в сетевой операционной системе отдельной машины можно выделить несколько частей.
1. Средства управления локальными ресурсами компьютера: функции распределения оперативной памяти между процессами, планирования и диспетчеризации процессов, управления процессорами, управления периферийными устройствами и другие функции управления ресурсами локальных ОС.
2. Средства предоставления собственных ресурсов и услуг в общее пользование

– серверная часть ОС (сервер). Эти средства обеспечивают, например, блокировку файлов и записей, ведение справочников имен сетевых ресурсов; обработку запросов удаленного доступа к собственной файловой системе и базе данных; управление очередями запросов удаленных пользователей к своим периферийным устройствам.
3. Средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам – клиентская часть ОС (редиректор). Эта часть выполняет распознавание и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам от приложений и пользователей. Клиентская часть также осуществляет прием ответов от серверов и преобразование их в локальный формат, так что для приложения выполнение локальных и удаленных запросов неразличимо.
4. Коммуникационные средства ОС, с помощью которых происходит обмен сообщениями в сети. Эта часть обеспечивает адресацию и буферизацию сообщений, выбор маршрута передачи сообщения по сети, надежность передачи и т.п., т. е. является средством транспортировки сообщений.

Клиентское программное обеспечение

Для работы с сетью на клиентских рабочих станциях должно быть установлено клиентское программное обеспечение. Это программное обеспечение обеспечивает доступ к ресурсам, расположенным на сетевом сервере. Тремя наиболее важными компонентами клиентского программного обеспечения являются редиректоры (redirector), распределители (designator) и имена UNC (UNC pathnames).[5]

Редиректоры

Редиректор – сетевое программное обеспечение, которое принимает запросы ввода/вывода для удаленных файлов, именованных каналов или почтовых слотов и затем переназначает их сетевым сервисам другого компьютера.
Редиректор перехватывает все запросы, поступающие от приложений, и анализирует их.

Фактически существуют два типа редиректоров, используемых в сети:
— клиентский редиректор (client redirector)
— серверный редиректор (server redirector).

Оба редиректора функционируют на представительском уровне модели OSI.
Когда клиент делает запрос к сетевому приложению или службе, редиректор перехватывает этот запрос и проверяет, является ли ресурс локальным
(находящимся на запрашивающем компьютере) или удаленным (в сети). Если редиректор определяет, что это локальный запрос, он направляет запрос центральному процессору для немедленной обработки. Если запрос предназначен для сети, редиректор направляет запрос по сети к соответствующему серверу.
По существу, редиректоры скрывают от пользователя сложность доступа к сети.
После того как сетевой ресурс определен, пользователи могут получить к нему доступ без знания его точного расположения.

Распределители

Распределитель (designator) представляет собой часть программного обеспечения, управляющую присвоением букв накопителя (drive letter) как локальным, так и удаленным сетевым ресурсам или разделяемым дисководам, что помогает во взаимодействии с сетевыми ресурсами. Когда между сетевым ресурсом и буквой локального накопителя создана ассоциация, известная также как отображение дисковода (mapping a drive), распределитель отслеживает присвоение такой буквы дисковода сетевому ресурсу. Затем, когда пользователь или приложение получат доступ к диску, распределитель заменит букву дисковода на сетевой адрес ресурса, прежде чем запрос будет послан редиректору.

Имена UNC

Редиректор и распределитель являются не единственными методами, используемыми для доступа к сетевым ресурсам. Большинство современных сетевых операционных систем, так же как и Windows 95, 98, NT, распознают имена UNC (Universal Naming Convention — Универсальное соглашение по наименованию). UNC представляют собой стандартный способ именования сетевых ресурсов. Эти имена имеют форму Имя_сервераимя_ресурса. Способные работать с UNC приложения и утилиты командной строки используют имена UNC вместо отображения сетевых дисков.

Серверное программное обеспечение

Для того чтобы компьютер мог выступать в роли сетевого сервера необходимо установить серверную часть сетевой операционной системы, которая позволяет поддерживать ресурсы и распространять их среди сетевых клиентов.
Важным вопросом для сетевых серверов является возможность ограничить доступ к сетевым ресурсам. Это называется сетевой защитой (network security). Она предоставляет средства управления над тем, к каким ресурсам могут получить доступ пользователи, степень этого доступа, а также, сколько пользователей смогут получить такой доступ одновременно. Этот контроль обеспечивает конфиденциальность и защиту и поддерживает эффективную сетевую среду.

В дополнение к обеспечению контроля над сетевыми ресурсами сервер выполняет следующие функции:
— предоставляет проверку регистрационных имен (logon identification) для пользователей;
— управляет пользователями и группами;
— хранит инструменты сетевого администрирования для управления, контроля и аудита;
— обеспечивает отказоустойчивость для защиты целостности сети.

Клиентское и серверное программное обеспечение

Некоторые из сетевых операционных систем, в том числе Windows NT, имеют программные компоненты, обеспечивающие компьютеру как клиентские, так и серверные возможности. Это позволяет компьютерам поддерживать и использовать сетевые ресурсы и преобладает в одноранговых сетях. В общем, этот тип сетевых операционных систем не так мощен и надежен, как законченные сетевые операционные системы. Главное преимущество комбинированной клиентско–серверной сетевой операционной системы заключается в том, что важные ресурсы, расположенные на отдельной рабочей станции, могут быть разделены с остальной частью сети. Недостаток состоит в том, что если рабочая станция поддерживает много активно используемых ресурсов, она испытывает серьезное падение производительности. Если такое происходит, то необходимо перенести эти ресурсы на сервер для увеличения общей производительности.

В зависимости от функций, возлагаемых на конкретный компьютер, в его операционной системе может отсутствовать либо клиентская, либо серверная части.

На рис. 7.2 компьютер 1 выполняет функции клиента, а компьютер 2 – функции сервера, соответственно на первой машине отсутствует серверная часть, а на второй — клиентская.

[pic]

Рис. 7.1 Взаимодействие компонентов NOS

Если выдан запрос к ресурсу данного компьютера, то он переадресовывается локальной операционной системе. Если же это запрос к удаленному ресурсу, то он переправляется в клиентскую часть, где преобразуется из локальной формы в сетевой формат, и передается коммуникационным средствам. Серверная часть ОС компьютера 2 принимает запрос, преобразует его в локальную форму и передает для выполнения своей локальной ОС. После того, как результат получен, сервер обращается к транспортной подсистеме и направляет ответ клиенту, выдавшему запрос.
Клиентская часть преобразует результат в соответствующий формат и адресует его тому приложению, которое выдало запрос.

Выбор сетевой операционной системы

При выборе сетевой операционной системы необходимо учитывать:
— совместимость оборудования;
— тип сетевого носителя;
— размер сети;
— сетевую топологию;
— требования к серверу;
— операционные системы на клиентах и серверах;
— сетевая файловая система;
— соглашения об именах в сети;
— организация сетевых устройств хранения.

2 Одноранговые NOS и NOS с выделенными серверами

В зависимости от того как распределены функции между компьютерами сети, сетевые операционные системы, а следовательно, и сети делятся на два класса: одноранговые и сети с выделенными серверами.

Если компьютер предоставляет свои ресурсы другим пользователям сети, то он играет роль сервера. При этом компьютер, обращающийся к ресурсам другой машины, является клиентом. Компьютер, работающий в сети, может выполнять функции либо клиента, либо сервера, либо совмещать обе эти функции. На рис. 7.3, 7.4 приведены примеры структур одноранговых сетей и сетей с выделенными серверами.

[pic]

Рис. 7.1 Одноранговая сеть

Если выполнение каких-либо серверных функций является основным назначением компьютера, то такой компьютер называется выделенным сервером.
В зависимости от того, какой ресурс сервера является разделяемым, он называется файл–сервером, факс–сервером, принт–сервером, сервером приложений, сервером БД, Web–сервером и т. д. На выделенных серверах устанавливается ОС для выполнения тех или иных серверных функций.
Выделенный сервер не принято использовать в качестве компьютера для выполнения текущих задач, не связанных с его основным назначением, так как это может уменьшить производительность его работы как сервера.

В одноранговых сетях все компьютеры равны в правах доступа к ресурсам друг друга. Каждый пользователь может по своему желанию объявить какой-либо ресурс своего компьютера разделяемым, после чего другие пользователи могут его эксплуатировать. В таких сетях на всех компьютерах устанавливается одна и та же ОС, которая предоставляет всем компьютерам в сети потенциально равные возможности. Одноранговые сети могут быть построены, например, на базе ОС LANtastic, Personal Ware, Windows for Workgroup, Windows NT
Workstation. Одноранговые сети проще в организации и эксплуатации. Но они применяются в основном для объединения небольших групп пользователей, не предъявляющих больших требований к объемам хранимой информации, ее защищенности от несанкционированного доступа и к скорости доступа.

При повышенных требованиях к этим характеристикам более подходящими являются сети с выделенными серверами, где сервер лучше решает задачу обслуживания пользователей своими ресурсами, так как его аппаратура и сетевая операционная система специально спроектированы для этой цели.

[pic]

Рис. 7.2 Клиент серверная сеть

В сетях с выделенными серверами чаще всего используются сетевые операционные системы, в состав которых входит нескольких вариантов ОС, отличающихся возможностями серверных частей. Например, сетевая операционная система Novell NetWare имеет серверный вариант, оптимизированный для работы в качестве файл-сервера, а также варианты оболочек для рабочих станций с различными локальными ОС, причем эти оболочки выполняют исключительно функции клиента. Другим примером ОС, ориентированной на построение сети с выделенным сервером, является операционная система Windows NT. В отличие от
NetWare, оба варианта данной сетевой ОС – Windows NT Server (для выделенного сервера) и Windows NT Workstation (для рабочей станции) — могут поддерживать функции и клиента и сервера. Но серверный вариант Windows NT имеет больше возможностей для предоставления ресурсов своего компьютера другим пользователям сети, так как может выполнять более широкий набор функций, поддерживает большее количество одновременных соединений с клиентами, реализует централизованное управление сетью, имеет более развитые средства защиты.

3 NOS для сетей масштаба предприятия

Сетевые операционные системы имеют разные свойства в зависимости от того, предназначены они для сетей масштаба рабочей группы (отдела), для сетей масштаба кампуса или для сетей масштаба предприятия.

Сети отделов используются небольшой группой сотрудников, решающих общие задачи. Главной целью сети отдела является разделение локальных ресурсов, таких как приложения, данные, лазерные принтеры и модемы. Сети отделов обычно не разделяются на подсети.

Сети кампусов соединяют несколько сетей отделов внутри отдельного здания или одной территории предприятия. Эти сети являются все еще локальными сетями, хотя и могут покрывать территорию в несколько квадратных километров. Сервисы такой сети обеспечивают взаимодействие между сетями отделов, доступ к базам данных предприятия, доступ к факс–серверам, высокоскоростным модемам и высокоскоростным принтерам.

Сети предприятия (корпоративные сети) объединяют все компьютеры всех территорий отдельного предприятия. Они могут покрывать город, регион или даже континент. В таких сетях пользователям предоставляется доступ к информации и приложениям, находящимся в других рабочих группах, отделах, подразделениях и штаб-квартирах корпорации.

Сети отделов

Главной задачей операционной системы, используемой в сети масштаба отдела, является организация разделения ресурсов, таких как приложения, данные, лазерные принтеры и, возможно, низкоскоростные модемы. Обычно сети отделов имеют один или два файловых сервера и не более чем 30 пользователей. Задачи управления на уровне отдела относительно просты. В задачи администратора входит добавление новых пользователей, устранение простых отказов, инсталляция новых узлов и установка новых версий программного обеспечения. Операционные системы сетей отделов хорошо отработаны и разнообразны, так же, как и сами сети отделов, уже давно применяющиеся и достаточно отлаженные. Такая сеть обычно использует одну или максимум две сетевые ОС. Чаще всего это сеть с выделенным сервером
NetWare или Windows NT, или же одноранговая сеть, например сеть Windows for
Workgroups.

Сети кампусов

Операционная система, работающая в сети кампуса, должна обеспечивать для сотрудников одних отделов доступ к некоторым файлам и ресурсам сетей других отделов. Услуги, предоставляемые ОС сетей кампусов, не ограничиваются простым разделением файлов и принтеров, а часто предоставляют доступ и к серверам других типов, например к факс–серверам и серверам высокоскоростных модемов. Важным сервисом, предоставляемым операционными системами данного класса, является доступ к корпоративным базам данных. Именно на уровне сети кампуса начинаются проблемы интеграции.
В общем случае, отделы уже выбрали для себя типы компьютеров, сетевого оборудования и сетевых операционных систем. Очень часто сеть кампуса соединяет разнородные компьютерные системы, в то время как сети отделов используют однотипные компьютеры.

Корпоративные сети

Корпоративная сеть соединяет сети всех подразделений предприятия даже находящихся на значительных расстояниях. Корпоративные сети используют глобальные связи (WAN links) для соединения локальных сетей или отдельных компьютеров. Пользователям корпоративных сетей требуются все те приложения и услуги, которые имеются в сетях отделов и кампусов, плюс некоторые дополнительные приложения и услуги, например доступ к приложениям мейнфреймов и миникомпьютеров и к глобальным связям. Наряду с базовыми сервисами, связанными с разделением файлов и принтеров, сетевая ОС, которая разрабатывается для корпораций, должна поддерживать более широкий набор сервисов, в который обычно входят почтовая служба, средства коллективной работы, поддержка удаленных пользователей, факс-сервис, обработка голосовых сообщений, организация видеоконференций и др.

К признакам корпоративных ОС могут быть отнесены также следующие особенности.
1. Поддержка приложений. В корпоративных сетях выполняются сложные приложения, требующие для выполнения большой вычислительной мощности.

Приложения будут выполняться более эффективно, если их наиболее сложные в вычислительном отношении части перенести на специально предназначенный для этого мощный компьютер – сервер приложений.
2. Справочная служба. Корпоративная ОС должна хранить информацию обо всех пользователях и ресурсах. Например, в Windows NT имеется по крайней мере пять различных типов справочных баз данных. Главный справочник домена (NT

Domain Directory Service) хранит информацию о пользователях, которая используется при организации их логического входа в сеть. Данные о тех же пользователях могут содержаться и в другом справочнике, используемом электронной почтой Microsoft Mail. Еще три базы данных поддерживают разрешение низкоуровневых адресов: WINS устанавливает соответствие

Netbios-имен IP-адресам, справочник DNS – сервер имен домена – оказывается полезным при подключении NT-сети к Internet, и, наконец, справочник протокола DHCP используется для автоматического назначения IP- адресов компьютерам сети. Наличие единой справочной службы для сетевой операционной системы – один из важнейших признаков ее корпоративности.
3. Безопасность. Особую важность для ОС корпоративной сети приобретают вопросы безопасности данных. Для защиты данных в корпоративных сетях наряду с различными аппаратными средствами используется средства защиты, предоставляемые операционной системой: избирательные или мандатные права доступа, сложные процедуры аутентификации пользователей, программная шифрация.

4 Сетевые ОС NetWare фирмы Novell

Назначение ОС NetWare

Файловый сервер в ОС NetWare является обычным ПК, сетевая ОС которого осуществляет управление работой ЛВС. Функции управления включают координацию рабочих станций и регулирование процесса разделения файлов и принтеров в ЛВС. Сетевые файлы всех рабочих станций хранятся на жестком диске файлового сервера, а не на дисках рабочих станций.

Сетевая операционная система NetWare допускает использование более двухсот типов сетевых адаптеров, более ста типов дисковых подсистем для хранения данных, а также устройств дублирования данных и файловых серверов.

ОС NetWare версий 3 и 4 предназначены для обеспечения доступа к общим ресурсам сети со стороны нескольких пользователей. В качестве таких ресурсов выступают файлы данных, принтеры, модемы, модули и т. д.

NetWare поддерживает возможность описания различных типов объектов: пользователей, групп, файловых серверов, очередей печати, серверов печати и т. д. Каждый из этих типов объектов имеет свой набор свойств. Например, объект–пользователь характеризуется следующими атрибутами: пароль, балансовый счет, список групп. Значением атрибута является та совокупность данных, которая содержится в полях этого атрибута. Системная база данных представляет собой множество файлов, хранящихся на томе SYS файлового сервера.

Структурная схема OC

Структурная схема OC приведена на рис. 7.5. Ядро ОС NetWare загружается в ОП файлового сервера из-под DOS. В процессе функционирования ядро выполняет также роль диспетчера нитей (задач) операционной системы.
Каждая нить или связана с каким-либо NLM-модулем (NetWare Loadable Module – загружаемый модуль NetWare), или представляет собой внутреннюю задачу ОС.
NLM-модуль – это исполняемый файл ОС NetWare 3 и 4.

Системная база данных сетевых ресурсов является частью операционной системы и играет роль надежного хранилища системной информации:
— об объектах;
— об их свойствах (атрибутах);
— о значениях этих свойств.

[pic]

Рис. 7.1 Укрупненная структурная схема ОС NetWare

Сетевая файловая система

Одна из основных целей использования сетей – это обеспечение доступа всех пользователей к общим устройствам хранения информации, в основном, к жестким дискам. Организация файловой системы во многом схожа с организацией файловой системы DOS, но также имеет отличия. Как и в DOS, информация хранится в файлах. Файлы размещаются в древовидной структуре каталогов и подкаталогов. Корнем такого дерева, в отличие от DOS, является том. Тома располагаются на серверах. При наличии соответствующих прав пользователь может получить доступ к томам всех серверов, доступных в сети.

Войдя в сеть, можно создавать другие каталоги. Пользователи могут обмениваться файлами через эти каталоги и хранить в них свои собственные файлы. Однако прежде чем использовать созданные каталоги, необходимо, во- первых, описать пользователей в системе и, во-вторых, наделить их правами, необходимыми для доступа к каталогам.

Пользователь осуществляет доступ к файлам и каталогам NetWare с рабочей станции, на которой установлена своя операционная система, например
DOS

Основные сетевые возможности

NetWare поддерживает следующие уровни протоколов по классификации OSI:

— канальный, обрабатывающий заголовок кадра (драйвер сетевого адаптера);
— сетевой (протоколы IPX, SPX, NetBIOS, TLI);
— транспортный (протоколы SPX, NetBIOS, TLI, NCP);
— сеансовый (протоколы NetBIOS, NCP);
— прикладной (протоколы RIP, NLSP, SAP).

Протокол IPX (Internetwork Packet eXchange) обрабатывает пакеты, являющиеся основным средством, которое используется при передаче данных в сетях NetWare.

Протокол IPX определяет самый быстрый уровень передачи данных в сетях
NetWare. Он относится к классу дейтаграммных протоколов типа «точка–точка» без установления соединения. Это означает, что вашей прикладной программе не требуется устанавливать специальное соединение с получателем. Впрочем,
IPX имеет несколько недостатков:
— не гарантирует доставку данных;
— не гарантирует сохранения правильной последовательности при приёме пакетов;
— не подавляет прием дублированных пакетов, т. е. обработка ошибок, возникающих при передаче пакетов IPX, возлагается на прикладную программу, принимающую пакеты.

Указанных недостатков не имеет протокол транспортного уровня SPX
(Sequenced Packet eXchange), ориентированный на установление соединения.
Протокол SPX обрабатывает пакет SPX. Оценивая протоколы IPX и SPX, можно сказать, что протокол IPX быстр, но SPX надёжен. В NetWare протокол NETBIOS является надстройкой над протоколом IPX и используется для организации обмена данными между рабочими станциями. Протокол NetBIOS реализован в виде резидентной программы NetBIOS.EXE, входящей в комплект поставки NetWare.
Сравнивая методы адресации, используемые протоколами IPX/SPX и NetBIOS, можно заметить, что метод адресации протокола NetBIOS более удобен. Вы можете адресовать данные не только одной станции (как в IPX и SPX) или всем станциям сразу (как в IPX), но и группе станций, имеющих одинаковое групповое имя.

Защита информации

Средства защиты информации встроены в NetWare на базовых уровнях операционной системы, а не являются надстройкой в виде какого-либо приложения. Поскольку NetWare использует на файл-сервере особую структуру файлов, то пользователи не могут получить доступ к сетевым файлам, даже если они получат физический доступ к файл-серверу.

Операционные системы NetWare содержат механизмы защиты следующих уровней:
— защита информации о пользователе;
— защита паролем;
— защита каталогов;
— защита файлов;
— межсетевая защита.

С точки зрения защиты ОС NetWare не делает различия между операционными системами рабочих станций. Станции, работающие под управлением DOS, Windows, OS/2, Macintosh и UnixWare, обслуживаются совершенно одинаково, и все функции защиты применяются ко всем операционным системам, которые могут использоваться в сети NetWare.

5 Семейство сетевых ОС Windows NT

В июле 1993 г. появились первые ОС семейства NT – Windows NT 3.1 и
Windows NT Advanced Server 3.1. Выход версии 3.5, заметно снизившей требования, предъявляемые к технике, и включавшей ряд полезных функций, положил начало стремительному росту популярности ОС Windows NT. Сегодня она широко применяется самыми разными организациями, в том числе банками, заводами и индивидуальными пользователями. Операционная система Windows NT
Server сертифицирована на соответствие уровню безопасности C-2. А также имеет встроенный криптографический интерфейс, позволяющий приложениям стандартным образом обращаться к системам криптозащиты разных производителей.

Структура Windows NT

Структурно Windows NT может быть представлена в виде двух частей: часть операционной системы, работающая в режиме пользователя, и часть операционной системы, работающая в режиме ядра (рис. 7.6).

Windows NT Server может выступать как:
— файл-сервер;
— сервер печати;
— сервер приложений;
— контроллер домена;
— сервер удаленного доступа;
— сервер Internet;
— сервер обеспечения безопасности данных;
— сервер резервирования данных;
— сервер связи сетей;
— сервер вспомогательных служб.

[pic]

Рис. 7.1 Структура ОС на базе микроядра

Сетевые средства

Средства сетевого взаимодействия Windows NT направлены на реализацию взаимодействия с существующими типами сетей, обеспечение возможности загрузки и выгрузки сетевого программного обеспечения, а также на поддержку распределенных приложений.

Windows NT с точки зрения реализации сетевых средств имеет следующие особенности:
— встроенность на уровне драйверов, обеспечивает быстродействие;
— открытость, предполагает легкость динамической загрузки/выгрузки и мультиплексируемость протоколов.
— наличие сервиса вызова удаленных процедур (RPC – Remote Procedure Call), именованных конвейеров и почтовых ящиков для поддержки распределенных приложений.
— Наличие дополнительных сетевых средств, позволяющих строить сети в масштабах корпорации: дополнительные средства безопасности, централизованное администрирование, отказоустойчивость (источник бесперебойного питания, зеркальные диски).

Состав Windows NT

Windows NT представляет из себя модульную операционную систему.
Основными модулями являются:
— Уровень аппаратных абстракций (Hardware Abstraction Layer – HAL);
— Ядро (Kernel);
— Исполняющая система (Windows NT executive);
— Защитные подсистемы (Protected subsystems);
— Подсистемы среды (Environment subsystems).

[pic]

Рис. 7.1 Структура Windows NT

Свойства Windows NT

Улучшенное авто распознавание аппаратуры, возможность ручного выбора и конфигурирования сетевых адаптеров, если автоматическое распознавание не дает положительного результата.

Встроенная совместимость с NetWare. Возможность выполнения роли шлюза к сетям NetWare, так что Windows NT-компьютеры могут получать доступ к файлам, принтерам и серверам приложений NetWare.

Встроенная поддержка TCP/IP. Новая высокопроизводительная реализация протоколов TCP/IP, которая обеспечивает простое, мощное решение для межсетевого взаимодействия. Помимо этого, имеются базовые утилиты, такие как ftp, tftp, telnet, команды rarp , arp, route и finger.

Значительные улучшения средств удаленного доступа RAS, включающие поддержку IPX/SPX и TCP/IP, использование стандартов Point to Point
Protocol (PPP) и Serial Line IP (SLIP). Сервер RAS может теперь поддерживать до 256 соединений (вместо 64 в версии 3.1).

Полная поддержка хранения встроенных объектов OLE 2.x и поиска составных документов. К этим возможностям относятся связывание, встраивание, связывание со встроенными объектами, технологии «drag-and- drop» и OLE-Automation.

Надежность. Приложения, разработанные для MS Windows 3.x и MS-DOS, выполняются более надежно, так как каждое приложение теперь работает в своем адресном пространстве.

Поддержка различных ОС. Клиентами в сети с Windows NT Server могут являться компьютеры с различными операционными системами. Стандартно поддерживаются: MS-DOS, OS/2, Windows for Workgroups, UNIX, Macintosh,
Windows NT Workstation. Программное обеспечение возможных клиентов включается в стандартную поставку Windows NT Server.

Взаимодействие с UNIX в Windows NT обеспечивается посредством поддержки общих стандартных сетевых протоколов (включая TCP/IP), стандартных способов распределенной обработки, стандартных файловых систем и совместного использования данных, а также благодаря простоте переноса приложений. Несмотря на то, что система Windows NT была разработана для поддержки работы по схеме клиент–сервер, для совместимости с UNIX-хостами встроена эмуляция терминалов.

SNMP. В Windows NT имеется ряд средств для интеграции в системы, использующие протокол SNMP (Simple Network Management Protocol), что позволяет выполнять удаленное администрирование Windows NT с помощью, например, SUN Net Manager и HP Open View. Обеспечивается поддержка графических и текстовых терминалов.

Области использования Windows NT

Сетевая операционная система Windows NT Workstation может использоваться как клиент в сетях Windows NT Server, а также в сетях
NetWare, UNIX. Она может быть рабочей станцией и в одноранговых сетях, выполняя одновременно функции и клиента, и сервера. А также Windows NT
Workstation может применяться в качестве ОС автономного компьютера при необходимости обеспечения повышенной производительности, секретности, а также при реализации сложных графических приложений, например в системах автоматизированного проектирования.

Сетевая операционная система Windows NT Server может быть использована, прежде всего, как сервер в корпоративной сети. Здесь весьма полезной оказывается его возможность выполнять функции контроллера доменов, позволяя структурировать сеть и упрощать задачи администрирования и управления. Он используется также в качестве файл-сервера, принт–сервера, сервера приложений, сервера удаленного доступа и сервера связи (шлюза).
Кроме того, Windows NT Server может быть использован как платформа для сложных сетевых приложений, особенно тех, которые построены с использованием технологии клиент–сервер.

6 Семейство ОС UNIX

Операционная система UNIX с самого своего возникновения была по своей сути сетевой операционной системой. С появлением многоуровневых сетевых протоколов TCP/IP компания AT&T реализовала механизм потоков (Streams), обеспечивающий гибкие и модульные возможности для реализации драйверов устройств и коммуникационных протоколов. Streams представляют собой связанный набор средств общего назначения, включающий системные вызовы и подпрограммы, а также ресурсы ядра. В совокупности эти средства обеспечивают стандартный интерфейс символьного ввода/вывода внутри ядра, а также между ядром и соответствующими драйверами устройств, предоставляя гибкие и развитые возможности разработки и реализации коммуникационных сервисов.

Большая часть коммуникационных средств ОС UNIX основывается на использовании протоколов стека TCP/IP. В UNIX System V Release 4 протокол
TCP/IP реализован как набор потоковых модулей плюс дополнительный компонент
TLI (Transport Level Interface — Интерфейс транспортного уровня). TLI является интерфейсом между прикладной программой и транспортным механизмом.
Приложение, пользующееся интерфейсом TLI, получает возможность использовать
TCP/IP.

Простейшая форма организации потокового интерфейса показана на рисунке

[pic]

Рис. 7.1 Простая форма потокового интерфейса

Одним из достоинств ОС UNIX является то, что система базируется на небольшом числе интуитивно ясных понятий.

С самого начала ОС UNIX замышлялась как интерактивная система. Другими словами, операционная система UNIX предназначена для терминальной работы.
Чтобы начать работать, человек должен «войти» в систему, введя со свободного терминала свое учетное имя (account name) и, возможно, пароль
(password). Человек, зарегистрированный в учетных файлах системы и, следовательно, имеющий учетное имя, называется зарегистрированным пользователем системы. Регистрацию новых пользователей обычно выполняет администратор системы. Пользователь не может изменить свое учетное имя, но может установить и/или изменить свой пароль.

Программы

ОС UNIX одновременно является операционной средой использования существующих прикладных программ и средой разработки новых приложений.
Новые программы могут писаться на разных языках (Фортран, Паскаль, Модула,
Ада и др.). Однако стандартным языком программирования в среде ОС UNIX является язык Си (который в последнее время все больше заменяется на Си++).
Это объясняется тем, что, во-первых, сама система UNIX написана на языке
Си, а, во-вторых, язык Си является одним из наиболее качественно стандартизованных языков.

Ядро ОС UNIX

Как и в любой другой многопользовательской операционной системе, обеспечивающей защиту пользователей друг от друга и защиту системных данных от любого непривилегированного пользователя, в ОС UNIX имеется защищенное ядро, которое управляет ресурсами компьютера и предоставляет пользователям базовый набор услуг.

К основным функциям ядра ОС UNIX принято относить следующие.
1. Инициализация системы – функция запуска и раскрутки. Ядро системы обеспечивает средство раскрутки (bootstrap), которое обеспечивает загрузку полного ядра в память компьютера и запускает ядро.
2. Управление процессами и нитями – функция создания, завершения и отслеживания существующих процессов и нитей (процессов, выполняемых на общей виртуальной памяти). Поскольку ОС UNIX является мультипроцессорной операционной системой, ядро обеспечивает разделение между запущенными процессами времени процессора (или процессоров в мультипроцессорных системах) и других ресурсов компьютера для создания внешнего ощущения того, что процессы реально выполняются в параллель.
3. Управление памятью – функция отображения практически неограниченной виртуальной памяти процессов в физическую оперативную память компьютера, которая имеет ограниченные размеры. Соответствующий компонент ядра обеспечивает разделяемое использование одних и тех же областей оперативной памяти несколькими процессами с использованием внешней памяти.
4. Управление файлами – функция, реализующая абстракцию файловой системы, иерархии каталогов и файлов. Файловые системы ОС UNIX поддерживают несколько типов файлов. Некоторые файлы могут содержать данные в формате

ASCII, другие будут соответствовать внешним устройствам. В файловой системе хранятся объектные файлы, выполняемые файлы и т.д. Файлы обычно хранятся на устройствах внешней памяти; доступ к ним обеспечивается средствами ядра. В мире UNIX существует несколько типов организации файловых систем. Современные варианты ОС UNIX одновременно поддерживают большинство типов файловых систем.
5. Коммуникационные средства — функция, обеспечивающая возможности обмена данными между процессами, выполняющимися внутри одного компьютера (IPC —

Inter-Process Communications), между процессами, выполняющимися в разных узлах локальной или глобальной сети передачи данных, а также между процессами и драйверами внешних устройств.
6. Программный интерфейс – функция, обеспечивающая доступ к возможностям ядра со стороны пользовательских процессов на основе механизма системных вызовов, оформленных в виде библиотеки функций.

Файловая система

Понятие файла является одним из наиболее важных для ОС UNIX. Все файлы, с которыми могут манипулировать пользователи, располагаются в файловой системе, представляющей собой дерево, промежуточные вершины которого соответствуют каталогам, а листья – файлам и пустым каталогам.
Реально на каждом логическом диске (разделе физического дискового пакета) располагается отдельная иерархия каталогов и файлов.

Каждый каталог и файл файловой системы имеет уникальное полное имя (в
ОС UNIX это имя принято называть full pathname – имя, задающее полный путь, поскольку оно действительно задает полный путь от корня файловой системы через цепочку каталогов к соответствующему каталогу или файлу; мы будем использовать термин «полное имя», поскольку для pathname отсутствует благозвучный русский аналог). Каталог, являющийся корнем файловой системы
(корневой каталог), в любой файловой системе имеет предопределенное имя «/»
(слэш).

Принципы защиты

Поскольку ОС UNIX с самого своего зарождения задумывалась как многопользовательская операционная система, в ней всегда была актуальна проблема авторизации доступа различных пользователей к файлам файловой системы. Под авторизацией доступа мы понимаем действия системы, которые допускают или не допускают доступ данного пользователя к данному файлу в зависимости от прав доступа пользователя и ограничений доступа, установленных для файла. Схема авторизации доступа, примененная в ОС UNIX, настолько проста и удобна и одновременно настолько мощна, что стала фактическим стандартом современных операционных систем (не претендующих на качества систем с многоуровневой защитой).

Идентификаторы пользователя и группы пользователей

При входе пользователя в систему программа login проверяет, что пользователь зарегистрирован в системе и знает правильный пароль (если он установлен), образует новый процесс и запускает в нем требуемый для данного пользователя shell. Но перед этим login устанавливает для вновь созданного процесса идентификаторы пользователя и группы, используя для этого информацию, хранящуюся в файлах /etc/passwd и /etc/group. После того, как с процессом связаны идентификаторы пользователя и группы, для этого процесса начинают действовать ограничения для доступа к файлам. Процесс может получить доступ к файлу или выполнить его (если файл содержит выполняемую программу) только в том случае, если хранящиеся при файле ограничения доступа позволяют это сделать. Связанные с процессом идентификаторы передаются создаваемым им процессам, распространяя на них те же ограничения. Однако в некоторых случаях процесс может изменить свои права с помощью системных вызовов setuid и setgid, а иногда система может изменить права доступа процесса автоматически.

Защита файлов

Как и принято, в многопользовательской операционной системе, в UNIX поддерживается единообразный механизм контроля доступа к файлам и справочникам файловой системы. Любой процесс может получить доступ к некоторому файлу в том и только в том случае, если права доступа, описанные при файле, соответствуют возможностям данного процесса.

Защита файлов от несанкционированного доступа в ОС UNIX основывается на трех фактах. Во-первых, с любым процессом, создающим файл (или справочник), ассоциирован некоторый уникальный в системе идентификатор пользователя (UID — User Identifier), который в дальнейшем можно трактовать как идентификатор владельца вновь созданного файла. Во-вторых, с каждый процессом, пытающимся получить некоторый доступ к файлу, связана пара идентификаторов — текущие идентификаторы пользователя и его группы. В- третьих, каждому файлу однозначно соответствует его описатель – i-узел.

7 Обзор Системы Linux

Любая UNIX-подобная операционная система состоит из ядра и некоторых системных программ. Также существуют некоторые прикладные программы для выполнения какой-либо задачи.

Ядро является сердцем операционной системы. Оно размещает файлы на диске, запускает программы и переключает процессор и другое оборудование между ними для обеспечения мультизадачности, распределяет память и другие ресурсы между процессами, обеспечивает обмен пакетами в сети и т.п. Ядро само по себе выполняет только маленькую часть общей работы, но оно предоставляет средства, обеспечивающие выполнение основных функций. Оно также предотвращает возможность прямого доступа к аппаратным средствам, предоставляя специальные средства для обращения к периферии. Таким образом, ядро позволяет контролировать использование аппаратных средств различными процессами и обеспечивать некоторую защиту пользователей друг от друга.

Системные программы используют средства, предоставляемые ядром для обеспечения выполнения различных функций операционной системы. Системные и все остальные программы выполняются на поверхности ядра, в так называемом пользовательском режиме. Существует некоторая разница между системными и прикладными программами. Прикладные программы предназначены для выполнения какой-либо определенной задачи, в то время как системные программы используются для поддержания работы системы. Текстовый процессор является прикладной программой, а программа telnet – системной, хотя зачастую граница между ними довольно смутная.

Довольно часто операционная система содержит компиляторы и соответствующие им библиотеки, хотя не обязательно все языки программирования должны быть частью операционной системы. Документация, а иногда даже игры, могут являться ее частью. Обычно состав операционной системы определяется содержимым установочного диска или ленты, хотя дело обстоит несколько сложнее, так как различные части операционной системы разбросаны по разным FTP серверам во всем мире.

Графический интерфейс пользователя

Как в системе UNIX, так и в Linux, пользовательский интерфейс не встраивается в ядро системы. Вместо этого он представляется программами пользовательского уровня. Это применяется как к текстовым, так и к графическим оболочкам.

Такой стандарт делает систему более гибкой, хотя и имеет свои недостатки. Например, позволяет создавать новые интерфейсы для программ.

Первоначально используемой с системой Linux графической оболочкой была система X Window System (сокращенно X). Она не реализует пользовательский интерфейс, а только оконную систему, т. е. средства, с помощью которых может быть реализован графический интерфейс. Три наиболее популярных версии графических интерфейсов на основе X – это Athena, Motif и Open Look.

Работа с сетью

Подключение к системе через сеть работает несколько иначе, чем обычное подключение. Существуют отдельные физические последовательные линии для каждого терминала, через которые и происходит подключение. Для каждого пользователя, подключающегося к системе, существует отдельное виртуальное сетевое соединение, и их может быть любое количество. Однако не представляется возможным запустить отдельный процесс для каждого возможного виртуального соединения. Существуют также и другие способы подключения к системе посредством сети. Например, telnet и rlogin – основные службы в
TCP/IP сетях.

Сетевые файловые системы

Одна из наиболее полезных функций, которая может быть реализована с помощью сети, это разделение файлов через сетевую файловую систему. Обычно используется система, называемая Network File System или NFS, которая разработана корпорацией Sun.

При работе с сетевой файловой системой любые операции над файлами, производимыми на локальном компьютере, передаются через сеть на удаленную машину. При работе сетевой файловой системы программа считает, что все файлы на удаленном компьютере находятся на компьютере, где она запущена.
Таким образом, разделение информации посредством такой системы не требует внесения каких-либо изменений в программу.

Почта

Электронная почта является самым важным средством связи между компьютерами. Электронные письма хранятся в одном файле в специальном формате. Для чтения и отправления писем применяются специальные программы.

У каждого пользователя имеется отдельный почтовый ящик, файл, где информация хранится в специальном формате, в котором хранится приходящая почта. Если на компьютер приходит письмо, то программа обработки почты находит файл почтового ящика соответствующего пользователя и добавляет туда полученное письмо. Если же почтовый ящик пользователя находится на другом компьютере, то письмо перенаправляется на этот компьютер, где проходит его последующая обработка.

Почтовая система состоит из множества различных программ. Доставка писем к локальным или удаленным почтовым ящикам производится одной программой (например, sendmail или smail), в то время как для обычной отправки или просмотра писем применяется большое количество различных программ (например, Pine или elm).Файлы почтовых ящиков обычно хранятся в каталоге /var/spool/mail.

Вопросы

1. Что такое NOS и каково ее назначение?
2. Какие функции сети выполняет сетевая операционная система?
3. Из каких частей состоит структура NOS?
4. Что такое редиректор?
5. Как подразделяются сетевые операционные системы по правам доступа к ресурсам?
6. Как подразделяются сетевые операционные системы по масштабу сетей?
7. Как зависят свойства сетевой операционной системы от масштаба сетей?
8. Дать характеристику сетевой операционной системы NetWare фирмы Novell.
9. Из каких элементов состоит структура сетевой операционной системы

NetWare?
10. Дать характеристику файловой системы сетевой ОС NetWare.
11. Какие уровни протоколов поддерживает сетевая операционная система

NetWare?
12. Перечислить функции протоколов IPX, SPX.
13. Дать характеристику сетевой операционной системы Windows NT.
14. Перечислить задачи сетевой операционной системы Windows NT.
15. Из каких элементов состоит структура сетевой операционной системы

Windows NT?
16. Дать характеристику файловой системы сетевой ОС Windows NT.
17. Какие принципы защиты используются в сетевой ОС Windows NT?
18. Перечислить особенности сетевой операционной системы Windows NT с точки зрения реализации сетевых средств.
19. Назвать свойства сетевой операционной системы Windows NT.
20. Каковы области использования Windows NT?
21. Дать характеристику сетевой операционной системы UNIX.
22. Перечислить функции сетевой операционной системы UNIX.
23. Дать характеристику файловой системы сетевой ОС UNIX.
24. Какие принципы защиты используются UNIX?
25. Дать обзор сетевой операционной системы Linux.
26. Охарактеризовать работу с сетью в сетевой ОС Linux.
27. Дать характеристику файловой системы сетевой ОС Linux.

Требования, предъявляемые к сетям

При организации и эксплуатации сети важными требованиями при работе являются следующие:
— производительность;
— надежность и безопасность;
— расширяемость и масштабируемость;
— прозрачность;
— поддержка разных видов трафика;
— управляемость;
— совместимость.

1 Производительность

Производительность – это характеристика сети, позволяющая оценить, насколько быстро информация передающей рабочей станции достигнет до приемной рабочей станции.

На производительность сети влияют следующие характеристики сети:
— конфигурация;
— скорость передачи данных;
— метод доступа к каналу;
— топология сети;
— технология.

Если производительность сети перестает отвечать предъявляемым к ней требованиям, то администратор сети может прибегнуть к различным приемам:
— изменить конфигурацию сети таким образом, чтобы структура сети более соответствовала структуре информационных потоков;
— перейти к другой модели построения распределенных приложений, которая позволила бы уменьшить сетевой трафик;
— заменить мосты более скоростными коммутаторами.

Но самым радикальным решением в такой ситуации является переход на более скоростную технологию. Если в сети используются традиционные технологии Ethernet или Token Ring, то переход на Fast Ethernet, FDDI или
100VG-AnyLAN позволит сразу в 10 раз увеличить пропускную способность каналов.

С ростом масштаба сетей возникла необходимость в повышении их производительности. Одним из способов достижения этого стала их микросегментация. Она позволяет уменьшить число пользователей на один сегмент и снизить объем широковещательного трафика, а значит, повысить производительность сети.

Первоначально для микросегментации использовались маршрутизаторы, которые, вообще говоря, не очень приспособлены для этой цели. Решения на их основе были достаточно дорогостоящими и отличались большой временной задержкой и невысокой пропускной способностью. Более подходящими устройствами для микросегментации сетей стали коммутаторы. Благодаря относительно низкой стоимости, высокой производительности и простоте в использовании они быстро завоевали популярность.

Таким образом, сети стали строить на базе коммутаторов и маршрутизаторов. Первые обеспечивают высокоскоростную пересылку трафика между сегментами, входящими в одну подсеть, а вторые передают данные между подсетями, ограничивали распространение широковещательного трафика, решали задачи безопасности и т. д.

Виртуальные ЛВС (VLAN) обеспечивают возможность создания логических групп пользователей в масштабе корпоративной сети. Виртуальные сети позволяют организовать работу в сети более эффективно.

2 Надежность и безопасность

Надежность и отказоустойчивость. Важнейшей характеристикой вычислительных сетей является надежность. Повышение надежности основано на принципе предотвращения неисправностей путем снижения интенсивности отказов и сбоев за счет применения электронных схем и компонентов с высокой и сверхвысокой степенью интеграции, снижения уровня помех, облегченных режимов работы схем, обеспечение тепловых режимов их работы, а также за счет совершенствования методов сборки аппаратуры.

Отказоустойчивость – это такое свойство вычислительной системы, которое обеспечивает ей как логической машине возможность продолжения действий, заданных программой, после возникновения неисправностей. Введение отказоустойчивости требует избыточного аппаратного и программного обеспечения. Направления, связанные с предотвращением неисправностей и отказоустойчивостью, основные в проблеме надежности. На параллельных вычислительных системах достигается как наиболее высокая производительность, так и, во многих случаях, очень высокая надежность.
Имеющиеся ресурсы избыточности в параллельных системах могут гибко использоваться как для повышения производительности, так и для повышения надежности.

Следует помнить, что понятие надежности включает не только аппаратные средства, но и программное обеспечение. Главной целью повышения надежности систем является целостность хранимых в них данных.

Безопасность — одна из основных задач, решаемых любой нормальной компьютерной сетью. Проблему безопасности можно рассматривать с разных сторон – злонамеренная порча данных, конфиденциальность информации, несанкционированный доступ, хищения и т.п.

[pic]

Рис. 8.1 Задачи обеспечения безопасности данных

Обеспечить защиту информации в условиях локальной сети всегда легче, чем при наличии на фирме десятка автономно работающих компьютеров.
Практически в вашем распоряжении один инструмент – резервное копирование
(backup). Для простоты давайте называть этот процесс резервированием. Суть его состоит в создании в безопасном месте полной копии данных, обновляемой регулярно и как можно чаще. Для персонального компьютера более или менее безопасным носителем служат дискеты. Возможно использование стримера, но это уже дополнительные затраты на аппаратуру.

Легче всего обеспечить защиту данных от самых разных неприятностей в случае сети с выделенным файловым сервером. На сервере сосредоточены все наиболее важные файлы, а уберечь одну машину куда проще, чем десять.
Концентрированность данных облегчает и резервирование, так как не требуется их собирать по всей сети.

Экранированные линии позволяют повысить безопасность и надежность сети. Экранированные системы гораздо более устойчивы к внешним радиочастотным полям.

3 Прозрачность

Прозрачность – это такое состояние сети, когда пользователь, работая в сети, не видит ее.

Коммуникационная сеть является прозрачной относительно проходящей сквозь нее информации, если выходной поток битов, в точности повторяет входной поток. Но сеть может быть непрозрачной во времени, если из-за меняющихся размеров очередей блоков данных изменяется и время прохождения различных блоков через узлы коммутации. Прозрачность сети по скорости передачи данных указывает, что данные можно передавать с любой нужной скоростью.

Если в сети по одним и тем же маршрутам передаются информационные и управляющие (синхронизирующие) сигналы, то говорят, что сеть прозрачна по отношению к типам сигналов.

Если передаваемая информация может кодироваться любым способом, то это означает, что сеть прозрачна для любых методов кодировок.

Прозрачная сеть является простым решением, в котором для взаимодействия локальных сетей, расположенных на значительном расстоянии друг от друга, используется принцип Plug-and-play (подключись и работай).

Прозрачное соединение. Служба прозрачных локальных сетей обеспечивает сквозное (end-to-end) соединение, связывающее между собой удаленные локальные сети. Привлекательность данного решения состоит в том, что эта служба объединяет удаленные друг от друга на значительное расстояние узлы как части локальной сети. Поэтому не нужно вкладывать средства в изучение новых технологий и создание территориально распределенных сетей (Wide-Area
Network – WAN). Пользователям требуется только поддерживать локальное соединение, а провайдер службы прозрачных сетей обеспечит беспрепятственное взаимодействие узлов через сеть масштаба города (Metropolitan-Area Network
– MAN) или сеть WAN. Службы Прозрачной локальной сети имеют много преимуществ. Например, пользователь может быстро и безопасно передавать большие объемы данных на значительные расстояния, не обременяя себя сложностями, связанными с работой в сетях WAN.

4 Поддержка разных видов трафика

Трафик в сети складывается случайным образом, однако в нем отражены и некоторые закономерности. Как правило, некоторые пользователи, работающие над общей задачей, (например, сотрудники одного отдела), чаще всего обращаются с запросами либо друг к другу, либо к общему серверу, и только иногда они испытывают необходимость доступа к ресурсам компьютеров другого отдела. Желательно, чтобы структура сети соответствовала структуре информационных потоков. В зависимости от сетевого трафика компьютеры в сети могут быть разделены на группы (сегменты сети). Компьютеры объединяются в группу, если большая часть порождаемых ими сообщений, адресована компьютерам этой же группы.

Для разделения сети на сегменты используются мосты и коммутаторы. Они экранируют локальный трафик внутри сегмента, не передавая за его пределы никаких кадров, кроме тех, которые адресованы компьютерам, находящимся в других сегментах. Таким образом, сеть распадается на отдельные подсети. Это позволяет более рационально выбирать пропускную способность имеющихся линий связи, учитывая интенсивность трафика внутри каждой группы, а также активность обмена данными между группами.

Однако локализация трафика средствами мостов и коммутаторов имеет существенные ограничения. С другой стороны, использование механизма виртуальных сегментов, реализованного в коммутаторах локальных сетей, приводит к полной локализации трафика; такие сегменты полностью изолированы друг от друга, даже в отношении широковещательных кадров. Поэтому в сетях, построенных только на мостах и коммутаторах, компьютеры, принадлежащие разным виртуальным сегментам, не образуют единой сети.

Для того чтобы эффективно консолидировать различные виды трафика в сети АТМ, требуется специальная предварительная подготовка (адаптация) данных, имеющих различный характер: кадры – для цифровых данных, сигналы импульсно-кодовой модуляции – для голоса, потоки битов – для видео.
Эффективная консолидация трафика требует также учета и использования статистических вариаций интенсивности различных типов трафика.

5 Управляемость

ISO внесла большой вклад в стандартизацию сетей. Модель управления сети является основным средством для понимания главных функций систем управления сети. Эта модель состоит из 5 концептуальных областей:
— управление эффективностью;
— управление конфигурацией;
— управление учетом использования ресурсов;
— управление неисправностями;
— управление защитой данных.

Управление эффективностью

Цель управления эффективностью – измерение и обеспечение различных аспектов эффективности сети для того, чтобы межсетевая эффективность могла поддерживаться на приемлемом уровне. Примерами переменных эффективности, которые могли бы быть обеспечены, являются пропускная способность сети, время реакции пользователей и коэффициент использования линии.

Управление эффективностью включает несколько этапов:
1. сбор информации об эффективности по тем переменным, которые представляют интерес для администраторов сети;
2. анализ информации для определения нормальных (базовая строка) уровней;
3. определение соответствующих порогов эффективности для каждой важной переменной таким образом, что превышение этих порогов указывает на наличие проблемы в сети, достойной внимания.

Управление конфигурацией

Цель управления конфигурацией – контролирование информации о сетевой и системной конфигурации для того, чтобы можно было отслеживать и управлять воздействием на работу сети различных версий аппаратных и программных элементов. Т.к. все аппаратные и программные элементы имеют эксплуатационные отклонения, погрешности (или то и другое вместе), которые могут влиять на работу сети, такая информация важна для поддержания гладкой работы сети.

Каждое устройство сети располагает разнообразной информацией о версиях, ассоциируемых с ним. Чтобы обеспечить легкий доступ, подсистемы управления конфигурацией хранят эту информацию в базе данных. Когда возникает какая-нибудь проблема, в этой базе данных может быть проведен поиск ключей, которые могли бы помочь решить эту проблему.

Управление учетом использования ресурсов

Цель управления учетом использования ресурсов – измерение параметров использования сети, чтобы можно было соответствующим образом регулировать ее использование индивидуальными или групповыми пользователями. Такое регулирование минимизирует число проблем в сети (т.к. ресурсы сети могут быть поделены исходя из возможностей источника) и максимизирует равнодоступность к сети для всех пользователей.

Управление неисправностями

Цель управления неисправностями – выявить, зафиксировать, уведомить пользователей и (в пределах возможного) автоматически устранить проблемы в сети, с тем чтобы эффективно поддерживать работу сети. Так как неисправности могут привести к простоям или недопустимой деградации сети, управление неисправностями, по всей вероятности, является наиболее широко используемым элементом модели управления сети ISO.

Управление неисправностями включает в себя несколько шагов:
1. определение симптомов проблемы;
2. изолирование проблемы;
3. устранение проблемы;
4. проверка устранения неисправности на всех важных подсистемах;
5. регистрация обнаружения проблемы и ее решения.

Управление защитой данных

Цель управления защитой данных – контроль доступа к сетевым ресурсам в соответствии с местными руководящими принципами, чтобы сделать невозможными саботаж сети и доступ к чувствительной информации лицам, не имеющим соответствующего разрешения. Например, одна из подсистем управления защитой данных может контролировать регистрацию пользователей ресурса сети, отказывая в доступе тем, кто вводит коды доступа, не соответствующие установленным.

Подсистемы управления защитой данных работают путем разделения источников на санкционированные и несанкционированные области. Для некоторых пользователей доступ к любому источнику сети является несоответствующим.

Подсистемы управления защитой данных выполняют следующие функции:
— идентифицируют чувствительные ресурсы сети (включая системы, файлы и другие объекты);
— определяют отображения в виде карт между чувствительными источниками сети и набором пользователей;
— контролируют точки доступа к чувствительным ресурсам сети;
— регистрируют несоответствующий доступ к чувствительным ресурсам сети.

6 Совместимость

Совместимость и мобильность программного обеспечения. Концепция программной совместимости впервые в широких масштабах была применена разработчиками системы IBM/360. Основная задача при проектировании всего ряда моделей этой системы заключалась в создании такой архитектуры, которая была бы одинаковой с точки зрения пользователя для всех моделей системы независимо от цены и производительности каждой из них. Огромные преимущества такого подхода, позволяющего сохранять существующий задел программного обеспечения при переходе на новые (как правило, более производительные) модели, были быстро оценены как производителями компьютеров, так и пользователями, и начиная с этого времени практически все фирмы-поставщики компьютерного оборудования взяли на вооружение эти принципы, поставляя серии совместимых компьютеров. Следует заметить однако, что со временем даже самая передовая архитектура неизбежно устаревает и возникает потребность внесения радикальных изменений в архитектуру и способы организации вычислительных систем.

В настоящее время одним из наиболее важных факторов, определяющих современные тенденции в развитии информационных технологий, является ориентация компаний-поставщиков компьютерного оборудования на рынок прикладных программных средств.

Этот переход выдвинул ряд новых требований. Прежде всего, такая вычислительная среда должна позволять гибко менять количество и состав аппаратных средств и программного обеспечения в соответствии с меняющимися требованиями решаемых задач. Во-вторых, она должна обеспечивать возможность запуска одних и тех же программных систем на различных аппаратных платформах, т.е. обеспечивать мобильность программного обеспечения.
В–третьих, эта среда должна гарантировать возможность применения одних и тех же человеко-машинных интерфейсов на всех компьютерах, входящих в неоднородную сеть. В условиях жесткой конкуренции производителей аппаратных платформ и программного обеспечения сформировалась концепция открытых систем, представляющая собой совокупность стандартов на различные компоненты вычислительной среды, предназначенных для обеспечения мобильности программных средств в рамках неоднородной, распределенной вычислительной системы.

Вопросы

1. Какие основные требования предъявляются к сетям?
2. Что такое производительность сети?
3. Какие характеристики влияют на производительность сети?
4. Какие есть способы повышения производительности сетей?
5. Как обеспечить высокоскоростную пересылку трафика?
6. Чем обеспечивается надежность сети?
7. Что такое отказоустойчивость?
8. Перечислить задачи безопасности данных в сети.
9. Для какой цели используется резервное копирование?
10. Чем обеспечивается безопасность сетей в клиент–серверной архитектуре?
11. Для какой цели устанавливаются экранированные линии в сети?
12. Что такое прозрачность сетей?
13. В каком случае линия прозрачна по отношению к типам сигналов?
14. Что такое прозрачное соединение?
15. Что используется для разделения сети на сегменты?
16. Каким образом можно уменьшить трафик в сети?
17. Дать определение управляемости сетей и перечислить основные функции управления сетями.
18. Что включается в управление эффективностью?
19. Для какой цели используется управление неисправностями?
20. Для чего необходимо управление конфигурацией?
21. Какова цель управления защитой данных?
22. Какие функции подсистемы управления защитой данных?
23. Дать определение понятия совместимости сетей.

Сетевое оборудование

1 Сетевые адаптеры, или NIC (Network Interface Card).

Назначение.

Сетевые адаптеры – это сетевое оборудование, обеспечивающее функционирование сети на физическом и канальном уровнях.

Сетевой адаптер относится к периферийному устройству компьютера, непосредственно взаимодействующему со средой передачи данных, которая прямо или через другое коммуникационное оборудование связывает его с другими компьютерами. Это устройство решает задачи надежного обмена двоичными данными, представленными соответствующими электромагнитными сигналами, по внешним линиям связи. Как и любой контроллер компьютера, сетевой адаптер работает под управлением драйвера операционной системы, и распределение функций между сетевым адаптером и драйвером может изменяться от реализации к реализации.

Компьютер, будь то сервер или рабочая станция, подключается к сети с помощью внутренней платы – сетевого адаптера (хотя бывают и внешние сетевые адаптеры, подключаемые к компьютеру через параллельный порт). Сетевой адаптер вставляется в гнездо материнской платы. Карты сетевых адаптеров устанавливаются на каждой рабочей станции и на файловом сервере. Рабочая станция отправляет запрос к файловому серверу и получает ответ через сетевой адаптер, когда файловый сервер готов. Сетевые адаптеры преобразуют параллельные коды, используемые внутри компьютера и представленные маломощными сигналами, в последовательный поток мощных сигналов для передачи данных по внешней сети. Сетевые адаптеры должны быть совместимы с кабельной системой сети, внутренней информационной шиной ПК и сетевой операционной системой.

Настройка сетевого адаптера и трансивера

Для работы ПК в сети надо правильно установить и настроить сетевой адаптер. Для адаптеров, отвечающих стандарту PnP, настройка производится автоматически. В ином случае необходимо настроить линию запроса на прерывание IRQ (Interrupt Request Line) и адрес ввода/вывода (Input/Output address). Адрес ввода/вывода – это трехзначное шестнадцатеричное число, которое идентифицирует коммуникационный канал между аппаратными устройствами и центральным процессором. Чтобы сетевой адаптер функционировал правильно, должны быть настроены линия IRQ и адрес ввода/вывода. Запросы на прерывание IRQ и адреса ввода/вывода для основных устройств приведены в таблице 9.1.

Обычно сетевая карта работает с конфликтами, если двум устройствам назначен один и тот же ресурс (запроса на прерывание или адрес ввода/вывода). Сетевые карты поддерживают различные типы сетевых соединений. Физический интерфейс между самой сетевой картой и сетью называют трансивером (transceiver) – это устройство, которое как получает, так и посылает данные. Трансиверы на сетевых картах могут получать и посылать цифровые и аналоговые сигналы. Тип интерфейса, который использует сетевая карта, часто может быть физически определен на сетевой карте.
Перемычки, или джамперы (маленькие перемычки, соединяющие два контакта), могут быть настроены для указания типа трансивера, который должна использовать сетевая карта в соответствии со схемой сети. Например, перемычка в одном положении может включить разъем RJ-45 для поддержки сети типа витая пара, в другом – поддержку внешнего трансивера.

Таблица 9.1

|Стандартное применение |Запрос на |Диапазон |
| |прерывание |ввода/вывода |
|Системный таймер |IRQ0 | |
|Клавиатура |IRQ1 | |
|Вторичный контроллер IRQ или видеокарта |IRQ2 | |
|Прерывание от асинхронного |IRQ3 |От 2F0 до 2FF|
|последовательного порта СОМ2 и СОМ4 | | |
|Прерывание от асинхронного |IRQ4 |От 3F0 до 3FF|
|последовательного порта СОМ1 и СОМ3 | | |
|Обычно свободен (может быть занят |IRQ5 | |
|параллельным портом LPT2) | | |
|Контроллер флоппи-диска |IRQ6 | |
|Прерывание от параллельного принтерного |IRQ7 | |
|порта LPT1 | | |
|Аппаратный таймер |IRQ8 | |
|Обычно свободен |IRQ9 |От 370 до 37F|
|Обычно свободен (может быть занят первичным|IRQ10 | |
|контроллером SCSI) | | |
|Обычно свободен (может быть занят вторичным|IRQ11 |IRQ11 |
|контроллером SCSI) | | |
|Мышь PS/2 |IRQ12 |IRQ12 |
|Прерывание от сопроцессора |IRQ13 |IRQ13 |
|Прерывание от первичного контроллера |IRQ14 |IRQ14 |
|жесткого диска | | |
|Обычно свободен (может быть занят вторичным|IRQ15 |IRQ15 |
|контроллером жесткого диска IDE) | | |

Функции сетевых адаптеров

Сетевые адаптеры производят семь основных операций при приеме или передачи сообщения:
1. Гальваническая развязка с коаксиальным кабелем или витой парой. Для этой цели используются импульсные трансформаторы. Иногда дя развязки используются оптроны.
2. Прием (передача) данных. Данные передаются из ОЗУ ПК в адаптер или из адаптера в память ПК через программируемый канал ввода/вывода, канал прямого доступа или разделяемую память.
3. Буферизация. Для согласования скоростей пересылки данных в адаптер или из него со скоростью обмена по сети используются буфера. Во время обработки в сетевом адаптере, данные хранятся в буфере. Буфер позволяет адаптеру осуществлять доступ ко всему пакету информации. Использование буферов необходимо для согласования между собой скоростей обработки информации различными компонентами ЛВС.
4. Формирование пакета. Сетевой адаптер должен разделить данные на блоки в режиме передачи (или соединить их в режиме приема) данных и оформить в виде кадра определенного формата. Кадр включает несколько служебных полей, среди которых имеется адрес компьютера назначения и контрольная сумма кадра, по которой сетевой адаптер станции назначения делает вывод о корректности доставленной по сети информации.
5. Доступ к каналу связи. Набор правил, обеспечивающих доступ к среде передачи. Выявление конфликтных ситуаций и контроль состояния сети.
6. Идентификация своего адреса в принимаемом пакете. Физический адрес адаптера может определяться установкой переключателей, храниться в специальном регистре или прошиваться в ППЗУ.
7. Преобразование параллельного кода в последовательный код при передаче данных, и из последовательного кода в параллельный при приеме. В режиме передачи данные передаются по каналу связи в последовательном коде.
8. Кодирование и декодирование данных. На этом этапе должны быть сформированы электрические сигналы, используемые для представления данных. Большинство сетевых адаптеров для этой цели используют манчестерское кодирование. Этот метод не требует передачи синхронизирующих сигналов для распознавания единиц и нулей по уровням сигналов, а вместо этого для представления 1 и 0 используется перемена полярности сигнала.
9. Передача или прием импульсов. В режиме передачи закодированные электрические импульсы данных передаются в кабель (при приеме импульсы направляются на декодирование).

Сетевые адаптеры вместе с сетевым программным обеспечением способны распознавать и обрабатывать ошибки, которые могут возникнуть из-за электрических помех, коллизий или плохой работы оборудования.

Последние типы сетевых адаптеров поддерживают технологию Plug and Play
(вставляй и работай). Если сетевую карту установить в компьютер, то при первой загрузке система определит тип адаптера и запросит для него драйверы. Внешний вид адаптера показан на рис. 9.1.

[pic]

Рис. 9.1 Вид адаптера

Базовый, или физический, адрес

Некоторые сетевые адаптеры имеют возможность использовать оперативную память ПК в качестве буфера для хранения входящих и исходящих пакетов данных. Базовый адрес (Base Memory Address) представляет собой шестнадцатеричное число, которое указывает на адрес в оперативной памяти, где находится этот буфер. Важно выбрать базовый адрес без конфликтов с другими устройствами.

Типы сетевых адаптеров

Сетевые адаптеры различаются по типу и разрядности используемой в компьютере внутренней шины данных – ISA, EISA, PCI, MCA.

Сетевые адаптеры различаются также по типу принятой в сети сетевой технологии – Ethernet, Token Ring, FDDI и т.п. Как правило, конкретная модель сетевого адаптера работает по определенной сетевой технологии
(например, Ethernet). В связи с тем, что для каждой технологии сейчас имеется возможность использования различных сред передачи данных (тот же
Ethernet поддерживает коаксиальный кабель, неэкранированную витую пару и оптоволоконный кабель), сетевой адаптер может поддерживать как одну, так и одновременно несколько сред. В случае, когда сетевой адаптер поддерживает только одну среду передачи данных, а необходимо использовать другую, применяются трансиверы и конверторы.

Различные типы сетевых адаптеров отличаются не только методами доступа к среде и протоколами, но еще и следующими параметрами:
— скорость передачи;
— объем буфера для пакета;
— тип шины;
— быстродействие шины;
— совместимость с различными микропроцессорами;
— использование прямого доступа к памяти (DMA);
— адресация портов ввода/вывода и запросов прерывания;
— конструкция разъема.

Наиболее известны следующие типы адаптеров:

Адаптеры Ethernet представляют собой плату, которая вставляется в свободный слот материнской (системной) платы компьютера. Из-за широкого распространения компьютеров с системной магистралью ISA существует широкий спектр адаптеров, предназначенных для установки в слот ISA, а также производятся адаптеры, совместимые с шиной. Чаще всего адаптеры Ethernet имеют для связи с сетью два внешних разъема: для коаксиального кабеля
(разъем BNC) и для кабеля на витой паре. Для выбора типа кабеля применяются перемычки или переключатели, которые устанавливаются перед подключением адаптера к сети.

Адаптеры Fast Ethernet производятся изготовителями с учетом определенного типа среды передачи. Сетевой кабель при этом подключается непосредственно к адаптеру (без трансивера).

Оптические адаптеры стандарта 10BASE-FL могут устанавливаться в компьютеры с шинами ISA, PCI, МСА. Эти адаптеры позволяют отказаться от внешних преобразователей среды и от микротрансиверов. При установке этих адаптеров возможна реализация полнодуплексного режима обмена информацией.
Для повышения универсальности в оптических адаптерах сохраняется возможность соединения по витой паре с разъемом RJ-45.

Для спецификации 100BASE-FX соединение концентратора и адаптера по оптоволокну осуществляется с использованием оптических соединителей типа SC или ST. Выбор типа оптического соединителя (SC или ST) зависит от того, новая или старая это инсталляция. Для этой спецификации выпускаются сетевые адаптеры, совместимые с шиной PCI. Адаптеры способны поддерживать как полудуплексный, так и полнодуплексный режим работы. Для облегчения настройки и эксплуатации на переднюю панель адаптера вынесено несколько индикаторов состояния. Кроме того, существуют модели адаптеров, способные работать как по одномодовому, так и по многомодовому оптоволоконному кабелю.

Сетевые адаптеры для технологии Gigabit Ethernet предназначены для установки в сервера и мощные рабочие станции. Для повышения эффективности работы они способны поддерживать полнодуплексный режим обмена информацией.
Адаптеры FDRI могут использоваться на разнообразных рабочих станциях и в устройствах межсетевого взаимодействия – мостах и маршрутизаторах.
Существуют адаптеры FDDI, предназначенные для работы со всеми распространенными шинами: ISA, EISA, VESA Local Bus (VLB) и т. д. В сети
FDDI такие устройства, как рабочие станции или мосты и подсоединяются к кольцу через адаптеры одного из двух типов: с двойным (DAS) или одиночным
(SAS) подключением. Адаптеры DAS осуществляют физическое соединение устройств как с первичным, так и со вторичным кольцом, что повышает отказоустойчивость сети. Такой адаптер имеет два разъема (розетки) оптического интерфейса. Адаптеры SAS подключают рабочие станции к концентратору FDDI через одиночную оптоволоконную линию в звездообразной топологии. Эти адаптеры представляют собой плату, на которой наряду с электронными компонентами установлен оптический трансивер с разъемом
(розеткой) оптического интерфейса.

2 Повторители и концентраторы

Основная функция повторителя (repeater), как это следует из его названия, – повторение сигналов, поступающих на его порт. Повторитель улучшает электрические характеристики сигналов и их синхронность, и за счет этого появляется возможность увеличивать общую длину кабеля между самыми удаленными в сети узлами.

Многопортовый повторитель часто называют концентратором (concentrator) или хабом (hub), что отражает тот факт, что данное устройство реализует не только функцию повторения сигналов, но и концентрирует в одном центральном устройстве функции объединения компьютеров в сеть. Практически во всех современных сетевых стандартах концентратор является необходимым элементом сети, соединяющим отдельные компьютеры в сеть.

Концентратор или Hub представляет собой сетевое устройство, действующее на физическом уровне сетевой модели OSI.

Отрезки кабеля, соединяющие два компьютера или какие либо два других сетевых устройства, называются физическими сегментам, поэтому концентраторы и повторители, которые используются для добавления новых физических сегментов, являются средством физической структуризации сети.

Концентратор – устройство, у которого суммарная пропускная способность входных каналов выше пропускной способности выходного канала. Так как потоки входных данных в концентраторе больше выходного потока, то главной его задачей является концентрация данных. При этом возможны ситуации, когда число блоков данных, поступающее на входы концентратора, превышает его возможности. Тогда концентратор ликвидирует часть этих блоков.

Ядром концентратора является процессор. Для объединения входной информации чаще всего используется множественный доступ с разделением времени. Функции, выполняемые концентратором, близки к задачам, возложенным на мультиплексор. Наращиваемые (модульные) концентраторы позволяют выбирать их компоненты, не думая о совместимости с уже используемыми. Современные концентраторы имеют порты для подключения к разнообразным локальным сетям.

Концентратор является активным оборудованием. Концентратор служит центром (шиной) звездообразной конфигурации сети и обеспечивает подключение сетевых устройств. В концентраторе для каждого узла (ПК, принтеры, серверы доступа, телефоны и пр.) должен быть предусмотрен отдельный порт.

Наращиваемые концентраторы представляют собой отдельные модули, которые объединяются при помощи быстродействующей системы связи. Такие концентраторы предоставляют удобный способ поэтапного расширения возможностей и мощности ЛВС.

Концентратор осуществляет электрическую развязку отрезков кабеля до каждого узла, поэтому короткое замыкание на одном из отрезков не выведет из строя всю ЛВС.

[pic]
Рис. 9.1 Логический сегмент, построенный с использованием концентраторов

Концентраторы образуют из отдельных физических отрезков кабеля общую среду передачи данных – логический сегмент. Логический сегмент также называют доменом коллизий, поскольку при попытке одновременной передачи данных любых двух компьютеров этого сегмента, хотя бы и принадлежащих разным физическим сегментам, возникает блокировка передающей среды. Следует особо подчеркнуть, что, какую бы сложную структуру ни образовывали концентраторы, например путем иерархического соединения (рис. 9.2), все компьютеры, подключенные к ним, образуют единый логический сегмент, в котором любая пара взаимодействующих компьютеров полностью блокирует возможность обмена данными для других компьютеров.

[pic]

Рис. 9.2 Внешний вид концентратора

На рис. 9.3 показан внешний вид концентратора Концентраторы поддерживают технологию plug and play и не требуют какой-либо установки параметров. Необходимо просто спланировать свою сеть и вставить разъемы в порты хаба и компьютеров.

Планирование сети с хабом

При выборе места для установки концентратора примите во внимание следующие аспекты:
— местоположение;
— расстояния;
— питание.

Выбор места установки концентратора является наиболее важным этапом планирования небольшой сети. Хаб разумно расположить вблизи геометрического центра сети (на одинаковом расстоянии от всех компьютеров). Такое расположение позволит минимизировать расход кабеля. Длина кабеля от концентратора до любого из подключаемых к сети компьютеров или периферийных устройств не должна превышать 100 м.

Концентратор можно поставить на стол или закрепить его на стене с помощью входящих в комплект хаба скоб. Установка хаба на стене позволяет упростить подключение кабелей, если они уже проложены в офисе.

При планировании сети есть возможность наращивания (каскадирования) хабов.

Преимущества концентратора

Концентраторы имеют много преимуществ. Во-первых, в сети используется топология звезда, при которой соединения с компьютерами образуют лучи, а хаб является центром звезды. Такая топология упрощает установку и управление сети. Любые перемещения компьютеров или добавление в сеть новых узлов при такой топологии весьма несложно выполнить. Кроме того, эта топология значительно надежнее, поскольку при любом повреждении кабельной системы сеть сохраняет работоспособность (перестает работать лишь поврежденный луч). Светодиодные индикаторы хаба позволяют контролировать состояние сети и легко обнаруживать неполадки.

Различные производители концентраторов реализуют в своих устройствах различные наборы вспомогательных функций, но наиболее часто встречаются следующие:
— объединение сегментов с различными физическими средами (например, коаксиал, витая пара и оптоволокно) в единый логический сегмент;
— автосегментация портов – автоматическое отключение порта при его некорректном поведении (повреждение кабеля, интенсивная генерация пакетов ошибочной длины и т. п.);
— поддержка между концентраторами резервных связей, которые используются при отказе основных;
— защита передаваемых по сети данных от несанкционированного доступа

(например, путем искажения поля данных в кадрах, повторяемых на портах, не содержащих компьютера с адресом назначения);
— поддержка средств управления сетями – протокола SNMP, баз управляющей информации MIB.

3 Мосты и коммутаторы

Мост (bridge) – ретрансляционная система, соединяющая каналы передачи данных.

[pic]

Рис. 9.1 Структура моста

В соответствии с базовой эталонной моделью взаимодействия открытых систем мост описывается протоколами физического и канального уровней, над которыми располагаются канальные процессы. Мост опирается на пару связываемых им физических средств соединения, которые в этой модели представляют физические каналы. Мост преобразует физический (1A, 1B) и канальный (2A, 2B) уровни различных типов (рис. 9.4). Что касается канального процесса, то он объединяет разнотипные каналы передачи данных в один общий.

Мост (bridge), а также его быстродействующий аналог – коммутатор
(switching hub), делят общую среду передачи данных на логические сегменты.
Логический сегмент образуется путем объединения нескольких физических сегментов (отрезков кабеля) с помощью одного или нескольких концентраторов.
Каждый логический сегмент подключается к отдельному порту моста/коммутатора. При поступлении кадра на какой-либо из портов мост/коммутатор повторяет этот кадр, но не на всех портах, как это делает концентратор, а только на том порту, к которому подключен сегмент, содержащий компьютер-адресат.

Мосты могут соединять сегменты, использующие разные типы носителей, например 10BaseT (витая пара) и 10Base2 (тонкий коаксиальный кабель). Они могут соединять сети с разными методами доступа к каналу, например сети
Ethernet (метод доступа CSMA/CD) и Token Ring (метод доступа TPMA).

Различие между мостом и коммутатором

Разница между мостом и коммутатором состоит в том, что мост в каждый момент времени может осуществлять передачу кадров только между одной парой портов, а коммутатор одновременно поддерживает потоки данных между всеми своими портами. Другими словами, мост передает кадры последовательно, а коммутатор параллельно.

Мосты используются только для связи локальных сетей с глобальными, то есть как средства удаленного доступа, поскольку в этом случае необходимость в параллельной передаче между несколькими парами портов просто не возникает.

[pic]

Рис. 9.1 Соединение двух сетей при помощи двух каналов

Когда появились первые устройства, позволяющие разъединять сеть на несколько доменов коллизий (по сути фрагменты ЛВС, построенные на hub-ах), они были двух портовыми и получили название мостов (bridge-ей). По мере развития данного типа оборудования, они стали многопортовыми и получили название коммутаторов (switch-ей). Некоторое время оба понятия существовали одновременно, а позднее вместо термина «мост» стали применять «коммутатор».
Далее в этой теме будет использоваться термин «коммутатор» для обозначения этих обеих разновидностей устройств, поскольку все сказанное ниже в равной степени относится и к мостам, и к коммутаторам. Следует отметить, что в последнее время локальные мосты полностью вытеснены коммутаторами.

Нередки случаи, когда необходимо соединить локальные сети, в которых различаются лишь протоколы физического и канального уровней. Протоколы остальных уровней в этих сетях приняты одинаковыми. Такие сети могут быть соединены мостом. Часто мосты наделяются дополнительными функциями. Такие мосты обладают определенным интеллектом (интеллектом в сетях называют действия, выполняемые устройствами) и фильтруют сквозь себя блоки данных, адресованные абонентским системам, расположенным в той же сети. Для этого в памяти каждого моста имеются адреса систем, включенных в каждую из сетей.
Блоки, проходящие через интеллектуальный мост, дважды проверяются, на входе и выходе. Это позволяет предотвращать появление ошибок внутри моста.

Мосты не имеют механизмов управления потоками блоков данных. Поэтому может оказаться, что входной поток блоков окажется большим, чем выходной. В этом случае мост не справится с обработкой входного потока, и его буферы могут переполняться. Чтобы этого не произошло, избыточные блоки выбрасываются. Специфические функции выполняет мост в радиосети. Здесь он обеспечивает взаимодействие двух радиоканалов, работающих на разных частотах. Его именуют ретранслятором.

Мосты (bridges) оперируют данными на высоком уровне и имеют совершенно определенное назначение. Во-первых, они предназначены для соединения сетевых сегментов, имеющих различные физические среды, например для соединения сегмента с оптоволоконным кабелем и сегмента с коаксиальным кабелем. Мосты также могут быть использованы для связи сегментов, имеющих различные протоколы низкого уровня (физического и канального).

Коммутатор

Коммутатор (switch) – устройство, осуществляющее выбор одного из возможных вариантов направления передачи данных.

[pic]

Рис. 9.1 Внешний вид коммутатора Switch 2000

В коммуникационной сети коммутатор является ретрансляционной системой
(система, предназначенная для передачи данных или преобразования протоколов), обладающей свойством прозрачности (т.е. коммутация осуществляется здесь без какой-либо обработки данных). Коммутатор не имеет буферов и не может накапливать данные. Поэтому при использовании коммутатора скорости передачи сигналов в соединяемых каналах передачи данных должны быть одинаковыми. Канальные процессы, реализуемые коммутатором, выполняются специальными интегральными схемами. В отличие от других видов ретрансляционных систем, здесь, как правило, не используется программное обеспечение.

[pic]

Рис. 9.2 Структура коммутатора

Вначале коммутаторы использовались лишь в территориальных сетях. Затем они появились и в локальных сетях, например, частные учрежденческие коммутаторы. Позже появились коммутируемые локальные сети. Их ядром стали коммутаторы локальных сетей.

Коммутатор (Switch) может соединять серверы в кластер и служить основой для объединения нескольких рабочих групп. Он направляет пакеты данных между узлами ЛВС. Каждый коммутируемый сегмент получает доступ к каналу передачи данных без конкуренции и видит только тот трафик, который направляется в его сегмент. Коммутатор должен предоставлять каждому порту возможность соединения с максимальной скоростью без конкуренции со стороны других портов (в отличие от совместно используемого концентратора). Обычно в коммутаторах имеются один или два высокоскоростных порта, а также хорошие инструментальные средства управления. Коммутатором можно заменить маршрутизатор, дополнить им наращиваемый маршрутизатор или использовать коммутатор в качестве основы для соединения нескольких концентраторов.
Коммутатор может служить отличным устройством для направления трафика между концентраторами ЛВС рабочей группы и загруженными файл-серверами.

Коммутатор локальной сети

Коммутатор локальной сети (local-area network switch) – устройство, обеспечивающее взаимодействие сегментов одной либо группы локальных сетей.

Коммутатор локальной сети, как и обычный коммутатор, обеспечивает взаимодействие подключенных к нему локальных сетей (рис.9.8). Но в дополнение к этому он осуществляет преобразование интерфейсов, если соединяются различные типы сегментов локальной сети. Чаще всего это сети
Ethernet, кольцевые сети IBM, сети с оптоволоконным распределенным интерфейсом данных.

[pic]

Рис. 9.1 Схема подключения локальных сетей к коммутаторам

В перечень функций, выполняемых коммутатором локальной сети, входят:
— обеспечение сквозной коммутации;
— наличие средств маршрутизации;
— поддержка простого протокола управления сетью;
— имитация моста либо маршрутизатора;
— организация виртуальных сетей;
— скоростная ретрансляция блоков данных.

4 Маршрутизатор

Маршрутизатор (router) – ретрансляционная система, соединяющая две коммуникационные сети либо их части.

Каждый маршрутизатор реализует протоколы физического (1А, 1B), канального (2А, 2B) и сетевого (3A, 3B) уровней, как показано на рис.9.9.
Специальные сетевые процессы соединяют части коммутатора в единое целое.
Физический, канальный и сетевой протоколы в разных сетях различны. Поэтому соединение пар коммуникационных сетей осуществляется через маршрутизаторы, которые осуществляют необходимое преобразование указанных протоколов.
Сетевые процессы выполняют взаимодействие соединяемых сетей.

Маршрутизатор работает с несколькими каналами, направляя в какой- нибудь из них очередной блок данных.

Маршрутизаторы обмениваются информацией об изменениях структуры сетей, трафике и их состоянии. Благодаря этому, выбирается оптимальный маршрут следования блока данных в разных сетях от абонентской системы-отправителя к системе-получателю. Маршрутизаторы обеспечивают также соединение административно независимых коммуникационных сетей.

[pic]

Рис. 9.1 Структура маршрутизатора

Архитектура маршрутизатора также используется при создании узла коммутации пакетов.

Различие между маршрутизаторами и мостами

Маршрутизаторы превосходят мосты своей способностью фильтровать и направлять пакеты данных на сети. Так как маршрутизаторы работают на сетевом уровне, они могут соединять сети, использующие разную сетевую архитектуру, методы доступа к каналам связи и протоколы.

Маршрутизаторы не обладают такой способностью к анализу сообщений как мосты, но зато могут принимать решение о выборе оптимального пути для данных между двумя сетевыми сегментами.

Мосты принимают решение по поводу адресации каждого из поступивших пакетов данных, переправлять его через мост или нет в зависимости от адреса назначения. Маршрутизаторы же выбирают из таблицы маршрутов наилучший для данного пакета.

В поле зрения маршрутизаторов находятся только пакеты, адресованные к ним предыдущими маршрутизаторами, в то время как мосты должны обрабатывать все пакеты сообщений в сегменте сети, к которому они подключены.

Тип топологии или протокола уровня доступа к сети не имеет значения для маршрутизаторов, так как они работают на уровень выше, чем мосты
(сетевой уровень модели OSI). Маршрутизаторы часто используются для связи между сегментами с одинаковыми протоколами высокого уровня. Наиболее распространенным транспортным протоколом, который используют маршрутизаторы, является IPX фирмы Novell или TCP фирмы Microsoft.

Необходимо запомнить, что для работы маршрутизаторов требуется один и тот же протокол во всех сегментах, с которыми он связан. При связывании сетей с различными протоколами лучше использовать мосты. Для управления загруженностью трафика сегмента сети также можно использовать мосты.

5 Шлюзы

Шлюз (gateway) – ретрансляционная система, обеспечивающая взаимодействие информационных сетей.

[pic]

Рис. 9.1 Структура шлюза

Шлюз является наиболее сложной ретрансляционной системой, обеспечивающей взаимодействие сетей с различными наборами протоколов всех семи уровней. В свою очередь, наборы протоколов могут опираться на различные типы физических средств соединения.

В тех случаях, когда соединяются информационные сети, то в них часть уровней может иметь одни и те же протоколы. Тогда сети соединяются не при помощи шлюза, а на основе более простых ретрансляционных систем, именуемых маршрутизаторами и мостами.

Шлюзы оперируют на верхних уровнях модели OSI (сеансовом, представительском и прикладном) и представляют наиболее развитый метод подсоединения сетевых сегментов и компьютерных сетей. Необходимость в сетевых шлюзах возникает при объединении двух систем, имеющих различную архитектуру. Например, шлюз приходится использовать для соединения сети с протоколом TCP/IP и большой ЭВМ со стандартом SNA. Эти две архитектуры не имеют ничего общего, и потому требуется полностью переводить весь поток данных, проходящих между двумя системами.

В качестве шлюза обычно используется выделенный компьютер, на котором запущено программное обеспечение шлюза и производятся преобразования, позволяющие взаимодействовать нескольким системам в сети. Другой функцией шлюзов является преобразование протоколов. При получении сообщения IPX/SPX для клиента TCP/IP шлюз преобразует сообщения в протокол TCP/IP.

Шлюзы сложны в установке и настройке. Шлюзы работают медленнее, чем маршрутизаторы.

Вопросы

1. Назначение сетевого адаптера.
2. Какие параметры необходимо устанавливать у сетевого адаптера?
3. Перечислить функции сетевых адаптеров.
4. Что такое физический адрес адаптера?
5. Как определить физический адрес адаптера?
6. Какие есть типы сетевых адаптеров?
7. На каком уровне сетевой модели OSI используется сетевой адаптер?
8. Каково назначение повторителя?
9. В каких случаях ставят сетевой повторитель?
10. Что такое сетевой концентратор и каково его назначение?
11. На каком уровне сетевой модели OSI используется Hub?
12. Назначение моста.
13. На каком уровне сетевой модели OSI используется мост?
14. Какие сегменты сети может соединять мост?
15. Назначение коммутатора.
16. На каком уровне сетевой модели OSI используется коммутатор?
17. Каково различие между мостом и коммутатором?
18. Назначение маршрутизатора.
19. На каком уровне сетевой модели OSI используется маршрутизатор?
20. Каково различие между маршрутизаторами и мостами?
21. Что такое шлюз и каково его назначение.
22. На каком уровне сетевой модели OSI используется шлюз?

Русские термины

1000Base–LX – стандарт на сегменты сети Gigabit Ethernet на оптоволоконном кабеле с длиной волны света 1,3 мкм.

1000Base–SX – стандарт на сегменты сети Gigabit Ethernet на оптоволоконном кабеле с длиной волны света 0,85 мкм.

1000Base–CX – стандарт на сегменты сети Gigabit Ethernet на экранированной витой паре.

100Base–FX – обозначение технологии Fast Ethernet по стандарту 802.3 сети Fast Ethernet для передачи больших сообщений по многомодовому оптоволокну в полудуплексном и полнодуплексном режимах.

100Base-T4 – обозначение технологии Fast Ethernet по стандарту 802.3 со скоростью 100 Мб/с для четырех парной витой пары. Вместо кодирования
4B/5В в этом методе используется кодирование 8B/6T.

100Base–ТX – обозначение технологии сети Fast Ethernet по стандарту
802.3 для передачи больших сообщений c использованием метода MLT-3 для передачи сигналов 5-битовых порций кода 4В/5B по витой паре, а также наличие функции авто переговоров (Auto-negotiation) для выбора режима работы порта.

10Base2 – обозначение технологии Ethernet по стандарту 802.3 со скоростью передачи данных 10 Мб/с для тонкого коаксиального кабеля.

10Base5 – обозначение технологии Ethernet по стандарту 802.3 со скоростью передачи данных 10 Мб/с для толстого коаксиального кабеля.

10Base–FL – стандарт на сегменты сети Ethernet на оптоволоконном кабеле.

10BaseТ – обозначение технологии Ethernet по стандарту 802.3 со скоростью передачи данных 10 Мб/с для кабеля «витая пара».

Адаптер (adapter) – устройство либо программа для согласования параметров входных и выходных сигналов в целях сопряжения объектов.

Административная система (management system) – система, обеспечивающая управление сетью либо ее частью.

Адрес (address) – закодированное обозначение пункта отправления либо назначения данных.

Адрес IP – адрес, однозначно определяющий компьютер в сети (адрес состоит из 32 двоичных разрядов и не может повторяться во всей сети
TCP/IP). Адрес IP обычно разбивается на четыре октета по восемь двоичных разрядов (один байт); каждый октет преобразуется в десятичное число и отделяется точкой, например 102.54.94.97.

Аналоговый сигнал (analog signal) – сигнал, величина которого непрерывно изменяется во времени. Аналоговый сигнал обеспечивает передачу данных путем непрерывного изменения во времени.

Аналого-дискретное преобразование (analog-to-digital conversion) – процесс преобразования аналогового сигнала в дискретный сигнал.

Анонимные подключения – эта функция, которая разрешает удаленный доступ к ресурсам компьютера по учетной записи компьютера без предъявления имени и пароля с правами, определяемыми этой учетной записью.

Архитектура – концепция, определяющая модель, структуру, выполняемые функции и взаимосвязь компонентов сети. Архитектура охватывает логическую, физическую и программную структуры и функционирование сети, а также элементы, характер и топологию взаимодействия элементов.

Асинхронная передача – метод передачи основанный на пересылки данных по одному символу. При этом промежутки между передачами символов могут быть не равными.

База данных (БД) – совокупность взаимосвязанных данных, организованная по определенным правилам в виде одного или группы файлов.

Базовый порт ввода/вывода (base I/O port) – адрес памяти, по которому центральный процессор и адаптер проверяют наличие сообщений, которые они могут оставлять друг для друга.

Безопасность данных (data security) – концепция защиты программ и данных от случайного либо умышленного изменения, уничтожения, разглашения, а также несанкционированного использования.

Блок данных (data unit) – последовательность символов фиксированной длины, используемая для представления данных или самостоятельно передаваемая в сети.

Бод (baud) – термин, используемый для измерения скорости модема, который описывает количество изменений состояния, происходящих за одну секунду в аналоговой телефонной линии.

Булева алгебра – алгебраическая структура с тремя операциями И, ИЛИ,
НЕ.

Буфер (buffer) – временная область, которую устройство использует для хранения входящих данных перед тем, как они смогут быть обработаны на входе, или для хранения исходящих данных до тех пор, пока не появится возможность их передачи.

Буфер (buffer) – запоминающее устройство, используемое между объектами при передаче данных для временного хранения данных с целью согласования скоростей.

Витая пара (twisted-pair cable) – два скрученных изолированных провода, которые используются для передачи электрических сигналов.

Виртуальная сеть – сеть, характеристики которой в основном определяются ее программным обеспечением.

Виртуальные локальные вычислительные сети (ВЛВС) – логические наложения на коммутируемое объединение сетей, определяющие группы пользователей. Это означает, что пользователь или система, подключенные к физическому порту, могут участвовать в нескольких ВЛВС – группах, поскольку логическая сеть не обязана подчиняться ограничениям физической. Границы
ВЛВС задают область локального вещания. Обычно потоки данных в ВЛВС коммутируются на уровне 2, в то время как трафик между ВЛВС маршрутизируется, с использованием внешнего маршрутизатора.

Волновое сопротивление, импеданс (impedance) – полное электрическое сопротивление переменному току, включающее активную и реактивную составляющие. Измеряется в омах.

Выделенная линия (dedicated line) – (точка-точка) частная или адресуемая линия, наиболее популярная в глобальных вычислительных сетях.
Обеспечивает полнодуплексную полосу пропускания, установив постоянное соединение каждой оконечной точки через мосты и маршрутизаторы с несколькими ЛВС.

Выделенный сервер (dedicated server) – сетевой сервер, который действует только как сервер и не предназначен для использования в качестве клиентской машины.

Гигабайт (gigabyte) – обычно 1000 мегабайтов. Точно 1024 мегабайт, где
1 мегабайт равен 1 048 576 байтам (220).

Гиперсреда – технология представления любых видов информации в виде блоков, ассоциативно связанных друг с другом, не требующая подтверждения о приеме от принимающей стороны.

Гипертекст – текст, представленный в виде ассоциативно связанных друг с другом блоков.

Гипертекстовый протокол HTTP – протокол сети Internet, описывающий процедуры обмена блоками гипертекста.

Главный контроллер домена (Primary Domain Controller, PDC) – компьютер, на котором устанавливается Windows NT Server в режиме PDC для хранения главной копии базы данных учетных записей.

Глобальная вычислительная сеть, ГВС (Wide Area Network, WAN) – компьютерная сеть, использующая средства связи дальнего действия.

Группа (group) – совокупность пользователей, определяемая общим именем и правами доступа ресурсам.

Данные (data) – информация, представленная в формализованном виде, пригодном для автоматической обработки при возможном участии человека.

Дейтаграммы (datagrams) – сообщения, которые не требуют подтверждения о приеме от принимающей стороны. Термин, используемый в некоторых протоколах для обозначения пакета.

Дефрагментация (defragmentation) – процесс воссоздания больших PDU
(пакетных блоков данных) на более высоком уровне из набора более мелких PDU с нижнего уровня.

Диагностическое программное обеспечение (diagnostic software) – специализированные программы или специфические системные компоненты, которые позволяют исследовать и наблюдать систему с целью определения, работает она правильно или нет, и попробовать определить причину проблемы.

Дискретный сигнал (discrete signal) – сигнал, имеющий конечное, обычно небольшое, число значений. Практически всегда дискретный сигнал имеет два либо три значения. Нередко его называют также цифровым сигналом.

Домен (domain) – совокупность компьютеров, использующих операционную систему Windows NT Server, имеющих общую базу данных и систему защиты.
Каждый домен имеет неповторяющееся имя.

Доменная система имен (DNS –Domain Name System) – система обозначений для сопоставления адресов IP и имен, понятных пользователю, используется в сети Internet. Система DNS иногда называется службой DNS.

Доступ (access) – операция, обеспечивающая запись, модификацию, чтение или передачу данных.

Драйвер (driver) – компонент операционной системы, взаимодействующий с внешним устройством или управляющий выполнением программ.

Драйвер устройства (device driver) – программа, которая обеспечивает взаимодействие между операционной системой и конкретными устройствами с целью ввода/вывода данных для этого устройства.

Единообразный локатор ресурсов (Uniform Resource Locator, URL) – идентификатор, или адрес ресурсов, в сети Internet. Обеспечивает гипертекстовые связи между документами WWW.

Жесткий диск (hard disk) – накопитель данных в вычислительных системах.

Заголовок кадра (frame preamble) – служебная информация Канального уровня модели OSI, добавляемая в начало кадра.

Запрос прерывания (IRQ – interrupt request) – сигнал, посылаемый центральному процессору от периферийного устройства. Сообщает о событии, обработка которого требует участие процессора.

Запросчик (requester, LAN requester) – (редиректор) программа, находящаяся на компьютере клиенте. Переадресует на соответствующий сервер запросы на сетевые услуги со стороны работающих на этом же компьютере приложений.

Затухание (attenuation) – ослабление сигнала при удалении его от точки испускания.

Звезда (star topology) – вид топологии, при котором каждый компьютер подключен к центральному компоненту, называемому концентратором.

Зеркальные диски (disk mirroring) – уровень 1 технологии RAID, при которой часть жесткого диска (или весь жесткий диск) дублируется на одном или нескольких жестких дисках. Позволяет создавать резервную копию данных.

Изображение (image) – графическая форма представления данных, предназначенная для зрительного восприятия.

Импульсно-кодовая модуляция – ИКМ (PCM – Pulse Code Modulation) – метод преобразования аналогового сигнала телефонии в дискретный сигнал.

Интернет – совокупность компьютеров, объединенных в глобальную сеть.

Информационная сеть (information network) – сеть, предназначенная для обработки, хранения и передачи данных.

Информационная система (information system) – объект, способный осуществлять хранение, обработку или передачу данных. К информационной системе относятся: компьютеры, программы, пользователи и другие составляющие, предназначенные для процесса обработки и передачи данных.

Информационно-поисковая система – (IRS – Information Retrieval System)
– система, предназначенная для поиска информации в базе данных.

Информация (information) – совокупность фактов, явлений, событий, представляющих интерес, подлежащих регистрации и обработке.

Информация (information) – данные, обработанные адекватными им методами.

Инфракрасный канал (infrared channel) – канал, использующий для передачи данных инфракрасное излучение. Инфракрасный канал работает в диапазоне высоких частот, где сигналы мало подвержены электрическим помехам.

Кабель (cable) –– один либо группа изолированных проводников, заключенных в герметическую оболочку.

Кадр (frame) – блок информации канального уровня.

Кадр данных (data frame) – базовая упаковка битов, которая представляет собой PDU (пакетный блок данных), посланный с одного компьютера на другой по сетевому носителю.

Канал (link) –среда или путь передачи данных.

Канал передачи данных (data channel) – кабели и инфраструктура сети.

Канальный уровень (Date link layer) –второй уровень модели OSI. Здесь из последовательности битов, поступающих от физического уровня, формируются кадры.

Клиент (client) – компьютер в сети, который запрашивает ресурсы или услуги от некоторых других компьютеров.

Клиент (client) – объект информационной сети, использующий сервис, предоставляемый другими объектами.

Клиент-сервер (client–server) – модель вычислений, при которой некоторые компьютеры запрашивают услуги (клиенты), а другие отвечают на такие запросы на услуги (сервер).

Коаксиальный кабель (coaxial cable) – кабель, состоящий из изолированных друг от друга внутреннего и внешнего проводников.
Коаксиальный кабель имеет один либо несколько центральных медных проводников, покрытых диэлектрической изоляцией, которая для защиты центральных проводников от внешних электромагнитных воздействий покрыта металлической оплеткой (сеткой) либо трубкой.

Коаксиальный кабель (coaxial cable) – тип кабеля, который использует центральный проводник, обернутый изолирующим слоем, окруженный плетеной металлической сеткой и внешней оболочкой или экранирующим слоем.

Коллизия (collision) – ситуация, когда две рабочие станции пытаются одновременно занять канал (использовать рабочую среду – кабель).

Коммуникационная сеть – сеть, предназначенная для передачи данных, также она выполняет задачи, связанные с преобразованием данных.

Коммутатор (switch) – устройство или программа, осуществляющие выбор одного из возможных вариантов направления передачи данных.

Коммутаторы кадров – многопортовые мосты уровня доступа к среде передачи, работающие со скоростью этой среды и гарантирующие на порядок более высокую пропускную способность при связывании клиентских и серверных систем по сравнению с концентраторами для среды с разделяемым доступом. При сегментации ЛВС коммутаторы кадров обеспечивают лучшие показатели цена/производительность и меньшие задержки, чем традиционные связки мостов и маршрутизаторов.

Коммутаторы ячеек – устройства, реализующие ATM-коммутацию данных, разделенных на короткие ячейки фиксированного размера. Ориентация на установление соединений позволяют ATM обеспечивать классы (качество) обслуживания, пригодные для всех видов мультимедийного трафика, включая данные, голос и видео.

Концентратор или hub (concentrator or hub) – связующий компонент сети, к которому подключаются все компьютеры в сети топологии «Звезда».
Концентратор обеспечивает связь компьютеров друг с другом при использовании витой пары, также используется в сетях FDDI для подключения компьютеров в центральном узле.

Концентратор MSAU (Multi Station Access Unit) – устройство для доступа к множеству станций, которое осуществляет маршрутизацию пакета к следующему узлу в сетях с метод доступа с передачей маркера.

Корпоративная сеть (enterprise network) – крупномасштабная сеть, обычно соединяющая многие локальные сети.

Лазерный принтер (laser printer) – принтер, в котором изображение символов печатаются лазерным лучом и переносятся на бумагу методом ксерографии.

Логический диск (logical disk) – часть физического диска, отформатированная под конкретную файловую систему и имеющая свое буквенное наименование.

Логический канал (logical channel) – путь, по которому данные передаются от одного порта к другому. Логический канал прокладывается в одном либо последовательности физических каналов и через уровни области взаимодействия.

Локальная группа (local group) – В Windows NT Server – учетная запись, определенная на конкретном компьютере. Включает учетные записи пользователей данного компьютера.

Локальная сеть (Local-Area Network) – сеть, системы которой расположены на небольшом расстоянии друг от друга.

Магистраль (backbone) – основной кабель, от которого кабели трансиверов идут к компьютерам, повторителям и мостам.

Манчестерское кодирование – схема передачи двоичных данных, применяемая во многих сетях. При передаче бита, равного 1, в течение временного интервала, который отведен для его передачи, значение сигнала меняется с положительного на отрицательное. При передаче бита равного 0, в течение временного интервала, который отведен для его передачи, значение сигнала меняется с отрицательного на положительное.

Маркер (token) – уникальная комбинация битов. Когда рабочая станция в
ЛВС получает маркер, она имеет право начать передачу данных.

Маршрутизатор (router) – протокол – ориентированное устройство, соединяющее две сети, иногда с абсолютно разными уровнями МАС (канальный уровень, контроль доступа к среде).

Маршрутизация (routing) – процесс определения в коммуникационной сети пути, по которому блок данных может достигнуть адресата.

Маска сети (network mask) – 32-битовое число, по которому можно определить диапазон IP-адресов, находящихся в одной IP-сети/подсети.

Масштабируемость – это возможность увеличить вычислительную мощность
Web-сайта или компьютерной системы (в частности выполнение большего числа операций или транзакций за определенный период времени) за счет установки большего числа процессоров или их замены на более мощные.

Мегабайт (megabyte) – 1 048 576 байтов (220).

Метод доступа – способ определения, какая рабочая станция сможет следующей использовать ЛВС. Кроме того, также называется набор правил, используемых сетевым оборудованием, чтобы направлять поток сообщений через сеть, а также один из основных признаков, по которым различают компоненты сетевого оборудования.

Метод доступа к каналу (channel access method) – правила, используемые для определения, какой компьютер может посылать данные по сети, тем самым предотвращающее потерю данных из-за коллизий.

Метод доступа – набор правил, обеспечивающих арбитраж доступа к среде передачи. Примерами методов доступа являются CSMA/CD (Ethernet) и передача маркера (Token Ring).

Метод множественного доступа с прослушиванием несущей и разрешением коллизий (CSMA/CD) – метод доступа к каналу связи, который устанавливает следующий порядок: если рабочая станция хочет воспользоваться сетью для передачи данных, она сначала должна проверить состояние канала, начинать передачу станция может, если канал свободен. В процессе передачи станция продолжает прослушивание сети для обнаружения возможных конфликтов. Если возникает конфликт, в случае, когда два узла попытаются занять канал, то обнаружившая конфликт интерфейсная плата, выдает в сеть специальный сигнал, и обе станции одновременно прекращают передачу.

Метод обработки запросов по приоритету – метод доступа к каналу связи, где всем узлам сети предоставляется право равного доступа. Концентратор опрашивает каждый порт и проверяет наличие запроса на передачу затем решает этот запрос в соответствии с приоритетом.

Метод с передачей маркера или полномочия (TPMA) – метод доступа к каналу связи, в котором от компьютера к компьютеру передается маркер, дающий разрешение на передачу сообщения. При получении маркера рабочая станция может передавать сообщение, присоединяя его к маркеру, который переносит его по сети. Каждая станция, находящаяся между передающей и принимающей «видит» это сообщение, но только станция-адресат принимает его.
При этом она создает новый маркер.

Микроядро (microkernel) – центральная часть операционной системы , выполняющая основные функции управления системой.

Модем (modem) – сокращение от МОДулятор-ДЕМодулятор. Устройство связи, позволяющее компьютеру передавать данные по обычной телефонной линии. При передачи преобразует цифровые сигналы в аналоговые. При приеме преобразует аналоговые сигналы в цифровые.

Монитор сети (network monitor) – программно-аппаратное устройство, которое отслеживает сетевой трафик. Проверяет пакеты на уровне кадров, собирает информацию о типах пакетов и ошибках.

Мост (bridge) – это прибор, позволяющий рабочим станциям одной сети обращаться к рабочим станциям другой. Мосты используются для разделения ЛВС на маленькие сегменты. Выполняет соединение на канальном уровне модели OSI.
Мост преобразует физический и канальный уровни различных типов.
Используется для увеличения длины или количества узлов.

Мост — маршрутизатор (bridge-router) – сетевое устройство, которое объединяет лучшие функции моста и маршрутизатора.

Мультиплексор (multiplexor) – устройство, позволяющее разделить канал передачи на два или более подканала. Может быть реализован программно.
Кроме того, используется для подключения нескольких линий связи к компьютеру.

Нейронная сеть (neural network) – сеть, образованная взаимодействующими друг с другом нервными клетками, либо моделирующими их поведение компонентами.

Несущая (carrier) – непрерывный сигнал, на который накладывается другой сигнал, несущий информацию.

Неэкранированная витая пара (UTP – Unshielded Twisted Pair) – кабель, в котором изолированная пара проводников скручена с небольшим числом витков на единицу длины. Скручивание проводов уменьшает электрические помехи извне при распространении сигналов по кабелю.

Оболочка (shell) – программное обеспечение, которое реализует взаимодействие пользователя с операционной системой (пользовательский интерфейс).

Обработка запросов по приоритету (demand priority) – высокоскоростной метод доступа к каналу, используемый сетями 100VG-Any LAN в топологии звезда.

Общий ресурс (shared resource) – любое устройство, данные или программа.

Одноранговая архитектура (peer-to-peer architecture) – концепция информационной сети, в которой каждая абонентская система может предоставлять и потреблять ресурсы.

Октет — байт.

Оперативная память (main memory) – память, предназначенная для хранения данных и команд, необходимых процессору для выполнения им операций.

Оптический кабель (optical cable) – кабель, передающий сигналы света.
Для создания оптического кабеля используются световоды, каждый из которых имеет несколько слоев защитных покрытий, улучшающих механические и оптические характеристики этих световодов.

Оптический канал (optical channel) – канал, предназначенный для передачи сигналов света.

Оптоволокно (optical fiber) – среда, по которой цифровые данные передаются в виде модулированных световых импульсов.

Пакет – это единица информации, передаваемый между станциями сети.
Используется на сетевом уровне модели OSI.

Пароль (password) – признак, подтверждающий право пользователя или прикладной программы на использование какого-нибудь ресурса.

Передача данных (data communications) – процесс транспортирования данных из одной системы в другую.

Повторитель или репитер (repeater) – устройство, усиливающее сигналы с одного отрезка кабеля и передающее их в другой отрезок без изменения содержания. Повторители увеличивают максимальную длину трассы ЛВС.

Полномочие (token) – специальный символ или группа символов, разрешающая системе передачу кадров.

Полоса пропускания (bandwidth) – разность между максимальной и минимальной частотой в заданном диапазоне; диапазон частот, на которых может работать носитель.

Пользователь (user) – юридическое либо физическое лицо, использующее какие-либо ресурсы, возможности.

Порт (port) – точка доступа к устройству либо программе. Различают физические и логические порты.

Провайдер (provider) – организация, которая обеспечивает подключение к
Internet и другие услуги за определенную плату.

Протокол – набор правил, регламентирующих порядок сборки пакетов, содержащих данные и управляющую информацию, на рабочей станции-отправителе для передачи их по сети, а также порядок разборки пакетов по достижении ими рабочей станции-получателя.

Распределитель (hub) – центр ЛВС или кабельной системы с топологией звезда. В этой роли могут быть файл-серверы или концентраторы. Они содержат сетевое программное обеспечение и управляют коммуникациями внутри сети, а также могут работать как шлюзы к другим ЛВС.

Редиректор для ОС (redirector) – сетевое программное обеспечение, которое принимает запросы ввода/вывода для удаленных файлов, именованных каналов или почтовых слотов и затем переназначает их сетевым сервисам другого компьютера. Для Windows NT редиректоры выполнены как драйверы файловой системы.

Редиректор для протоколов (redirector) – компонент набора протоколов или сетевой операционной системы, ответственный за перехват запросов от приложений и распределение их между локальной или удаленной службами сети.

Реестр (registry) – архив БД Windows NT для хранения информации о конфигурации компьютера, включая аппаратные средства, установленное программное обеспечение, установки окружения и др.

Сеанс – сообщение, в котором предполагается создание логической связи для обмена сообщений. Сеанс должен быть сначала установлен, после этого происходит обмен сообщениями. После окончания обмена сеанс должен быть закрыт.

Сегмент (segment) – часть сети, ограниченная ретранслирующими устройствами (повторителями, мостами, маршрутизаторами и шлюзами).

Сервер – это компьютер сети, предоставляющий сервис другим объектам по их запросам.

Сервис – процесс обслуживания объектов.

Сетевая служба (network service) – вид сервиса, предоставляемого сетью

Сеть (network) – взаимодействующая совокупность сетевых узлов, связанных друг с другом каналами связи, предназначенная для передачи информации.

Слот адаптера (adapter slot) – гнездо, встроенное в материнскую плату.

Стандарт RS-232 – промышленный стандарт для последовательных соединений.

Телекоммуникация (telecommunication) – область деятельности, предметом которой являются методы и средства передачи информации.

Терминал (terminal) – устройство ввода/вывода данных и команд в систему или сеть.

Тестирование (testing) – процесс проверки правильности функционирования устройства либо программного обеспечения.

Технология RAID – используется для построения отказоустойчивости систем. Имеет пять уровней. 1 уровень – зеркализация дисков, 2 уровень – чередование дисков с записью кода коррекции ошибок, 3 уровень – код коррекции ошибок в виде четности, 4 уровень – чередование дисков блоками, 5 уровень – чередование с контролем четности.

Тип кадра (frame type) – один из четырех стандартов, которые определяют структуру пакета Ethernet: Ethernet 802.3, Ethernet 802.2,
Ethernet SNAP или Ethernet II.

Транзакция – короткий во времени цикл взаимодействия объектов, включающий запрос — выполнение задания – ответ.

Трансивер – устройство, предназначенное осуществлять передачу данных с сетевых интерфейсных плат в физическую среду.

Трафик – поток данных.

Удаленная регистрация (remote logon) – подключение по сети к другому компьютеру пользователя, зарегистрированного на своем ПК по своей учетной записи.

Удаленный доступ (dial-up) – доступ к системе или по сети к другому компьютеру пользователя, зарегистрированного на своем ПК по своей учетной записи.

Удаленный доступ (remote access) – технология взаимодействия абонентских систем с локальными сетями через территориальные коммуникационные сети.

Утилита (utility) – программа, выполняющая какую-либо функцию сервиса.

Узел (node) – точка присоединения к сети; устройство, подключенное к сети.

Учетная запись (account) – информация, хранящаяся в базе данных
Windows NT (учетная запись пользователя, компьютера, группы).

Факсимильная связь (facsimile) – процесс передачи через коммуникационную сеть неподвижных изображений и текста.

Физическая среда (physical media) – материальная субстанция, через которую осуществляется передача сигналов.

Фрагментация (fragmentation) – процесс разделения длинного пакета данных с более высокого уровня на последовательность более коротких пакетов на нижнем уровне.

Характеристический файл данных (characterization data file) – файл, содержащий информацию о конфигурационных возможностях конкретной модели принтера, включая поддерживающую разрешающую способность.

Центральный процессор (central processing unit) – управляющий и вычислительный модуль компьютера. Устройство, которое интерпретирует и выполняет команды.

Циклический избыточный код (CRC – Cyclical Redundancy Check) – число, получаемое в результате математических преобразований над пакетом данных и исходными данными. При доставке пакета вычисления повторяются. Если результат совпадает, то пакет принят без ошибок.

Цифровая линия (digital line) – линия связи, передающая информацию только в двоичной (цифровой) форме.

Цифровая сеть комплексных услуг (ISDN – Integrated Services Digital
Network) – цифровая сеть связи, обеспечивающая коммутацию каналов и коммутацию пакетов.

Четность (parity) – способ контроля за безошибочной передачей блоков данных с помощью добавления контрольных битов.

Шина (bus) – специализированный набор параллельных линий в персональном компьютере.

Шина (bus) – канал передачи данных, отдельные части которого называются сегментами.

Широковещательная передача (broadcast) – технология передачи сигналов, таких как сетевые данные, посредством использования передатчика какого-либо типа для посылки этих сигналов по коммуникационному носителю.

Шифрование (encryption) – преобразование информации для ее защиты от несанкционированного доступа.

Шлюз (gateway) – устройство, посредством которого соединяются сети разных архитектур.

Экран (shielding) – металлическая оплетка или цилиндр, навитый из фольги. Защищает передаваемые данные, уменьшая внешние электрические помехи, которые называются шумом.

Экранированная витая пара (Shielded Twisted-Pair, STP) – витая пара, окруженная заземленной металлической оплеткой, которая служит экраном.

Электронная почта (email) – компьютерная система обмена сообщениями, где текст и файлы могут быть посланы от одного пользователя к одному или многим другим пользователям в той же сети.

Эталонная модель взаимодействия открытых систем (OSI – Open System
Interconnection) – семиуровневая модель, которая стандартизирует уровни услуг и виды взаимодействия между системами в информационной сети при передаче данных.

Эфир (ether) – пространство, через которое распространяются волны электромагнитного спектра и прокладываются каналы радиосетей и инфракрасных сетей. Электромагнитное поле не нуждается в специальном носителе.

Язык HTML – инструментальное программное обеспечение, использующее технологию гипертекста.

Язык описания страниц (page description language) – язык программирования, который описывает вид страницы для печати. Используется для компоновки изображения страницы.

Язык структурированных запросов (SQL – Structured Query Language) – язык управления базами данных, используемый для запроса, обновления и управления реляционными базами данных.

Ячеистая топология сети (mesh network topology) – топология, используемая в глобальных вычислительных сетях. К любому узлу существует несколько маршрутов.

Английские термины

Access – доступ.

Access auditing – контроль доступа.

Adapter – адаптер, устройство согласования параметров входных и выходных сигналов в целях сопряжения.

Address – адрес, закодированное обозначение пункта отправления либо назначения данных.

Addressing – адресация, способ указания объектов в сети либо в системе.

Administration – администрирование, управление сетью.

Analog network – аналоговая сеть, передающая и обрабатывающая аналоговые сигналы.

Analog signal – аналоговый сигнал, величина которого непрерывно изменяется во времени.

Analog-to-digital conversion – аналого-дискретное преобразование, процесс преобразования аналогового сигнала в дискретный.

Animation – анимация, виртуальная реальность, мнимый мир, создаваемый аудиовидиосистемой в воображении пользователя.

Application layer – прикладной уровень модели OSI, обеспечивающий прикладным процессам средства доступа к области взаимодействия.

Archivator – архиватор, программа, обеспечивающая сжатие данных.

Arithmetic and logical unit (ALU) – арифметико-логическое устройство, часть процессора, выполняющая арифметические и логические операции над данными

Asynchronous Transfer Mode (ATM) – асинхронный способ передачи данных, пакетно-ориентированный метод скоростной передачи.

Banyan network – баньяновая сеть, скоростная распределительная сеть с каскадной адресацией.

Baud – бод, единица скорости передачи данных. Число бод равно количеству изменений сигнала (потенциала, фазы, частоты), происходящих в секунду. Для двоичных сигналов, нередко, считают, что бод равен биту в секунду, например 1200 бод = 1200 бит/с.

Binary code – двоичный код, алфавит кода ограничен двумя символами (0,
+1).

Bipolar code – биполярный код. Алфавит кода ограничен тремя символами
(-1, 0, +1), где единицы представляются чередующимися импульсами.
Отсутствие импульсов определяет состояние нуля.

Bit – бит, наименьшая единица информации в двоичной системе счисления.

Bridge – мост, сетевое оборудование для преобразования физического и канального уровней различных типов.

Broadband channel – широкополосный канал.

Broadcasting – широковещание.

Bus – шина.

Byte – байт, единица количества информации, равная восьми битам.

Cable – кабель, длинномерное изделие для передачи сигналов.

Cache memory – кэш-память, буферное запоминающее устройство, работающее со скоростью, обеспечивающей функционирование процессора без режимов ожидания.

Carrier – несущая, непрерывный сигнал, на который накладывается другой сигнал, дающий информацию.

Cellular packet radio network – сотовая пакетная радиосеть.

Channel – канал, среда или путь, по которому передаются данные.

Circuit switching – коммутация каналов, предоставление последовательности каналов сети для монопольного использования при передачи данных во время сеанса.

Client – клиент, объект использующий сервис, предоставляемый другими объектами.

Client-server architecture – архитектура клиент-сервер.

Clock rate – тактовая частота.

Closed channel – закрытый канал.

Coaxial cable – коаксиальный кабель, использующий центральный проводник, обернутый экранирующим слоем.

Communication network – коммуникационная сеть, предназначенная для передачи данных, также она выполняет задачи, связанные с преобразованием данных.

Compiler – компилятор, программа–транслятор преобразующая код в язык машинных команд (исполняемый файл).

Concentrator – концентратор, устройство, у которого суммарная пропускная способность входных каналов выше пропускной способности выходного канала.

Confidention – конфиденциальность, доверительность, секретность.

Conformance – конформность, соответствие объекта его нормативно- технической документации. Конформность объекта определяется в результате процесса его тестирования.

Connection – соединение.

Console – консоль, одна либо несколько абонентских систем для работы с платформой управления сетью.

Data link layer – канальный уровень, уровень модели OSI, отвечающий за формирование и передачу блоков данных и обеспечивающий доступ к каналу связи области взаимодействия.

Data management – управление данными.

Data processing – обработка данных.

Data protection – защита данных.

Data security – безопасность данных.

Data security architecture – архитектура безопасности данных, архитектура, определяющая методы и средства защиты данных.

Data transfer – пересылка данных.

Data unit – блок данных.

Databank – банк данных.

Database – база данных.

Database management system (DBMS) – система управления базой данных
(СУБД).

Database server – сервер базы данных.

Datagram – дейтаграмма, сообщение, которое не требует подтверждения о приеме от принимающей стороны.

Decoding – декодирование.

Dedicated channel – выделенный канал.

Designator – распределитель.

Determinate access — детерминированный доступ, множественный доступ.

Device – устройство.

Diagnostic – диагностика.

Dialog – диалог.

Digital network – дискретная сеть.

Digital signal – цифровой сигнал, дискретный сигнал

Digit-to-analog conversion – дискретно-аналоговое преобразование, процесс преобразования дискретного сигнала в аналоговый.

Direct Memory Access (DMA) – прямой доступ к памяти.

Directory – каталог.

Directory network service – сетевая служба каталогов.

DirectX – набор драйверов, образующий интерфейс между программами в среде Windows и аппаратными средствами.

DirectDraw – часть набора драйверов DirectX, поддерживающих непосредственную работу с видеокартой и позволяющих, например, прямую запись в видеопамять.

Disk – диск.

Disk drive – дисковод.

Disk Operating System (DOS) — дисковая операционная система (ДОС).

Diskette – дискета.

Display – дисплей.

Distance learning – дистанционное обучение, технология обучения с помощью средств информационной сети.

Domain – домен, группа компьютеров, находящаяся в одном месте (здании, этаже, организации) и управляемая СОС.

Driver — компонент операционной системы, взаимодействующий с устройством либо управляющий выполнением программ.

Duplex channel — дуплексный канал, осуществляет передачу данных в обоих направлениях.

Electronic mail – электронная почта, средства передачи сообщений между пользователями в сети.

Emulation – эмуляция, организация структуры одного объекта, при которой его функционирование неотличимо от другого объекта.

Encryption – шифрование, способ изменения данных с целью засекречивания.

Enterprise network – корпоративная сеть, локальная сеть большого предприятия.

Ether – эфир, пространство, через которое распространяются волны электромагнитного спектра и прокладываются каналы, радиосетей и инфракрасных сетей.

Ethernet network –сеть Ethernet, тип локальной сети, предложенный корпорацией Xerox.

Explorer – программа – броузер для просмотра Web-страниц.

External device – внешнее устройство.

External memory – внешняя память, непосредственно не доступная процессору.

Facsimile – факсимильная связь, процесс передачи через коммуникационную сеть неподвижных изображений и текста.

Fast Ethernet – сеть Fast Ethernet, тип скоростной сети Ethernet со скоростью передачи данных 100 Мбит/с.

Fiber Channel network –сеть Fiber Channel, тип скоростной локальной сети, основанной на использовании оптических каналов.

Fiber Distributed Data Interface (FDDI) – оптоволоконный распределенный интерфейс данных.

Fiber-optic link — волоконно-оптическая линия связи.

File – файл.

Flash memory – флэш-память, память на основе полупроводниковой технологии.

Floppy disk – гибкий диск.

Folder – пиктограмма.

Font – шрифт.

Frame – кадр.

Frame relay – ретрансляция кадров.

Frequency band – полоса частот.

Frequency Division Multiple Access (FDMA) – множественный доступ с разделением частоты.

Frequency modulation – частотная модуляция.

Functional profile – функциональный профиль.

Gateway – шлюз.

Global network – глобальная сеть.

Gopher – интерактивная оболочка для поиска, присоединения и использования ресурсов и возможностей Internet. Интерфейс с пользователем осуществлен через систему меню.

Graphic interface – графический интерфейс.

Hacker – хакер.

Hard disk – жесткий диск.

Hardware – техническое обеспечение.

Hardware Description Language (HDL) – язык описания технических средств.

Hardware platform – аппаратная платформа.

Heterogeneous network – гетерогенная сеть, сеть в которой работают системы различных фирм производителей.

Hierarchical addressing – иерархическая адресация, адресация при которой адреса объединяют в группы, отражая их взаимосвязь.

High-level language – язык высокого уровня.

Host computer – главный компьютер в архитектуре терминал-главный компьютер.

Hypermedia – гиперсреда.

Hypertext – гипертекст.

Hypertext Markup Language (HTML) – гипертекстовый язык разметки.

Hypertext Transfer Protocol (HTTP) – гипертекстовый протокол передачи.

Identification – идентификация.

Image – изображение.

Index – индекс.

Information – информация.

Information network – информационная сеть.

Infrared channel – инфракрасный канал.

Infrared network – инфракрасная сеть.

Infrared radiation – инфракрасное излучение.

Infrastructure – инфраструктура.

Input/output device – устройство ввода/вывода.

Input/output interface – интерфейс ввода/вывода.

Integrated Services Digital Network (ISDN) – цифровая сеть с интегральным обслуживанием.

Intelligent Hub – интеллектуальный концентратор. Интеллект концентраторов состоит в том, что они могут выполнять операции мониторинга и управления сетью.

Interconnection area – область взаимодействия.

Interface – интерфейс.

Internet network – сеть Internet.

Interpreter – интерпретатор, программа, анализирующая построчно команды или операторы программы и непосредственно выполняющая их.

Java language – язык Java, объектно-ориентированной архитектуры, предложенный корпорацией SUN Microsystems

Java Script language – язык JavaScript.

Jet-printer – струйный принтер.

Job – задание.

Key – ключ.

Keyboard – клавиатура.

Knowledge base – база знаний (БЗ).

Laser printer – лазерный принтер.

Light guide – световод.

Link Access Procedure (LAP) – процедура доступа к каналу.

Loader – загрузчик, программа, выполняющая функции загрузки объектного модуля в операционную память и динамического формирования загрузочного модуля.

Local-area network (LAN) – локальная сеть.

Locking – блокировка.

Logical address – логический адрес, символический условный адрес объекта.

Logical channel – логический канал.

Low-level language – язык низкого уровня.

Machine language – машинный язык.

Macro instruction – макрокоманда.

Manageable Hub — управляемый концентратор. Еще одно название для интеллектуальных хабов. Каждый порт управляемого концентратора можно независимо конфигурировать, включать или выключать, а также организовать его мониторинг.

Manager – администратор.

Manchester coding — манчестерское кодирование.

Matrix printer – матричный принтер.

Message – сообщение, единица данных на прикладном уровне.

Mirroring – зеркализация.

Modular hub — модульный концентратор. В основе модульного хаба лежит шасси, в которое помещаются специальные платы или модули. Каждый из модулей функционирует подобно автономному концентратору, а модули взаимодействуют друг с другом через шину шасси.

Narrowband channel – узкополосный канал.

Navigator – навигатор.

NetWare network – сеть NetWare.

Network – сеть.

Network analyzer – анализатор сети.

Network Basic Input/Output System (NetBIOS) – сетевая базовая система ввода/вывода.

Network layer – сетевой уровень.

Network management – управление сетью.

Network Operating System (NOS) – сетевая операционная система (СОС).

Network printer – сетевой принтер.

Network service – сетевая служба.

Neural network – нейронная сеть.

Notebook personal computer – блокнотный персональный компьютер.

Object – объект.

Object Linking and Embedding technology (OLE) – технология связи и компоновки объектов

Object-oriented architecture – объектно-ориентированная архитектура.

Object-Oriented Database (OODB) — объектно-ориентированная база данных.

Optical fiber – оптическое волокно.

Optical disk – оптический диск.

Packet – пакет, единица данных на сетевом уровне.

Packet switching – коммутация пакетов.

Paging device – пейджер, устройство радиовызова.

Parity — четность

Pascal language — язык Pascal.

Password — пароль

PCI bus — шина PCI

Peer-to-peer architecture — одноранговая архитектура.

Permission – разрешение.

Physical address – физический адрес.

Physical interconnection facility – физические средства соединения.

Physical layer – физический уровень.

Physical link – физический канал.

Physical medium – физическая среда.

Ping – утилита проверки связи с удаленной ЭВМ.

Postscript language — язык описания документов, в том числе изображений.

Presentation layer — представительский уровень.

Printer – принтер.

Protocol – протокол.

Quantization – квантование, разбиение диапазона значений аналогового сигнала на конечное число интервалов (квант).

Quantum – квант.

Radio channel – радиоканал.

Radio local-area network – локальная радиосеть.

Radio network – радиосеть.

Raster – растр, форма представления изображения в виде элементов, упорядоченных в строки и столбцы.

Raster image – растровое изображение, формируется построчно из отдельных точек различной степени яркости и различного цвета.

Real-time system – система реального времени. Системы, функционирование которых зависит не только от логической корректности вычислений, но и от времени, за которое эти вычисления производятся.

Record – запись.

Redirector – редиректор.

Relational database (RDB) – реляционная база данных.

Relay system — ретрансляционная система.

Remote access – удаленный доступ.

Repeater – повторитель.

Repeater – повторитель. Репитер.

Resource – ресурс

Resource sharing – совместное использование ресурса

Ribbon cable – плоский кабель.

Rout – маршрут, путь.

Scanner – сканер.

Screen – экран.

Semantics – семантика.

Serial interface – последовательный интерфейс.

Server – сервер.

Service – сервис.

Session – сеанс.

Session layer – сеансовый уровень.

Sharing (разделение) – совместное использование.

Shell – командный процессор. Оболочка.

Simulation – моделирование.

Software — программное обеспечение.

Sound board – звуковая плата.

Speech recognition — распознавание речи.

Stackable hub – стековый хаб. Стековые хабы действуют как автономные устройства с единственным отличием, они позволяют организовать стек — группу концентраторов, работающих как одно логическое устройство. С точки зрения сети стек концентраторов является одним хабом.

Stand-alone – автономный.

Stand-alone hub — автономный хаб. Устройство с несколькими (обычно от
4 до 32) портами, способное функционировать независимо. Обычно автономные концентраторы поддерживают способ наращивания числа портов.

Switch – коммутатор.

Synchronizing – синхронизация.

Syntax – синтаксис.

Talk – одна из прикладных программ сети Internet. Дает возможность открытия разговора с пользователем удаленной ЭВМ.

Telecommunications – телекоммуникации.

Telefax – факс-аппарат.

Telephone mail – электронная почта.

Telephone network – телефонная сеть.

Telnet – удаленный доступ. Дает возможность абоненту работать на любой
ЭВМ сети Internet как на своей собственной.

Testing – тестирование.

Time sharing — разделение времени.

Timer – таймер.

Token – полномочие.

Topology – топология.

Traffic – трафик.

Transaction – трансакция, короткий во времени цикл взаимодействия объектов, включающий запрос-выполнение задания- ответ.

Translator – транслятор, программа, преобразующая программу, написанную на одном языке, в программу представленную на другом языке.

Transparency – прозрачность, объект считается прозрачным для пользователя либо программы в том случае, когда они, работая через (сквозь) объект, не видят его.

Transport layer (транспортный уровень) – уровень, на котором пакеты передаются через коммуникационную сеть.

Three-dimensional image (трехмерное изображение) – изображение объемного предмета, выполненное на плоскости.

Unauthorized access – несанкционированный доступ.

Uninterruptible Power Supply (UPS) – источник бесперебойного питания.

Unique address – уникальный адрес.

Unipolar code – униполярный код.

Universal CODE (UNICODE) — универсальный код, стандарт 16-разрядного кодирования символов. Код идет на смену использовавшимся до сих пор 7-8- битовым обозначениям.

UNIX operating system (операционная система) UNIX – Сетевая
Операционная Система (СОС), созданная фирмой Bell Laboratory

User – пользователь, юридическое либо физическое лицо, использующее какие-либо ресурсы, возможности.

User interface – интерфейс пользователя.

Utility – утилита, программа, выполняющая какую-либо функцию сервиса.

Vector image – векторное изображение, характеризуется большим числом отрезков коротких прямых, каждый из которых имеет определенное направление, цвет и координаты точки.

Verification – верификация, процедура проведения анализа с целью установления подлинности, проверки истинности.

Video board – видео плата, одноплатный контроллер, вставляемых в компьютер, которые в режиме реального времени осуществляют аналого- дискретное преобразование в потоки дискретных сигналов.

Video bus – видео шина, предназначенная, в первую очередь, для передачи изображений.

Video conferencing – видеоконференция, методология проведения совещаний и дискуссий между группами удаленных пользователей с использованием движущихся изображений.

Viewer – визуализатор, программа просмотра документов на экране.

Virtual reality (виртуальная реальность) – мнимый мир, создаваемый аудио видеосистемой в воображении.

Wavequide – волновод.

Webster – сетевая версия толкового словаря английского языка.

Whois – адресная книга сети Internet.

Английские сокращения

ACF (Advanced Communications Function) – дополнительная коммуникационная функция.

ACP (ANSI Code Page) – кодовая страница ANSI.

ACPI (Advanced Configuration and Power Interface) – современный интерфейс конфигурирования и управления энергопотреблением.

ACS (Advanced Connectivity System) – дополнительные системы связи.

ADC (Analog Digital Converter) – аналогово-цифровой преобразователь
(АЦП). Предназначен для преобразования аналогового сигнала в цифровой.

AFP (Apple Talk File Protocol) – Файловый протокол Apple Talk).
Протокол удаленного управления файлами Macintosh.

ANR (Automatic Network Routing) – автоматическая сетевая маршрутизация.

ANSI (American National Standards Institute) – американский институт национальных стандартов.

API (Application Programming Interface) – интерфейс прикладных программ. Набор процедур, которые вызываются прикладной программой для осуществления низкоуровневых операций, исполняемых операционной системой.

APPC (Advanced Program-to Program Communication) – высокоуровневый протокол для взаимодействия программ.

APPN (Advanced Program-to Program Communication) – высокоуровневый протокол для взаимодействия программ.

ARP (Address Resolution Protocol) – протокол разрешения адреса.

ASCII (American Standard Code for Information Interchange) – американский стандартный код для обмена информацией.

ASCII (American Standard Code for Information Interchange) – американский стандартный код для информационного обмена.

ASMP (ASymmetric Multi Processing) – асимметричная мультипроцессорная обработка.

ASP (Active Server Page) – технология, позволяющая создавать динамические Web-приложения.

AT (Advanced Technology) – усовершенствованная технология.

ATandT (American Telephone and Telegraph) – американский телефон и телеграф.

ATM (Asynchronous Transfer Mode) – асинхронной режим передачи. Тип коммутационной технологии, при котором по сети передаются небольшие ячейки фиксированного размера.

ATP (Apple Talk Protocol) – транзакционный сеансовый протокол Apple
Talk.

AUI (Attachment Unit Interface) – интерфейс подключаемого модуля.
Интерфейс для подключения внешнего трансивера, установленного на магистральном коаксиальном кабеле.

BASE – сокращение BASEband, основная полоса канала.

BASIC (Beginning All-purpose Symbolic Instruction Code ) – система символического кодирования для начинающих.

BBS (Broadcast Bulletin System) – широковещательная система объявлений. Электронная доска объявлений, компьютерный аналог доски объявлений.

BDC (Backup Domain Controller) – вторичный контроллер домена.

BIOS (Basic Input/Output System) – базовая система ввода/вывода.

B-ISDN (Broadband-Integrated Services Digital Network) – широкополосная цифровая сеть с интегральным обслуживанием.

BNS (Broadband Network Service) – широкополосный сетевой сервис.

B-WIN (Broadband-Wissenchafts Nets) – широкополосная исследовательская сеть.

CAS (Column Address Strobe) – строб адреса столбца, сигнал, используемый при работе с динамической памятью.

CASE (Computer-Aided Software Engineering) – компьютерная разработка программного обеспечения.

CDPD (Cellular Digital Packet Date) – Сотовые дискретные пакетные данные, сотовая пакетная радиосеть.

CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) – компакт-диск с памятью только для чтения.

CGI (Common Gateway Interface) – общий интерфейс шлюза.

CGM (Computer Graphics Metafile) – метафайл компьютерной графики

CLNP (Connection Less Network Protocol) – сетевой протокол без организации соединений.

CMIP (Common Management Information Protocol) – общий протокол управления информацией.

CPI (Common Programming Interface) – общий программный интерфейс.

CPU (Central Processing Unit) – центральное процессорное устройство.

CRC (Cycle Redundancy Check) – контроль цикличной избыточности.

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) –
Множественный доступ с прослушиванием несущей и разрешением коллизий.

CWIS (Campus Wide Information System) – глобальная информационная система.

DAS (Double Attached Station) – станция сети FDDI с двойным подключением к магистральному кольцу или концентратор.

DBMS (DataBase Management System) – Система управления БД (СУБД).

DDC (Display Data Channel) – интерфейс обмена данными между компьютером и монитором.

DDE (Dynamic Date Exchange) – Динамический обмен данными.

DDP (Delivery Protocol – Протокол доставки дейтаграмм). Протокол передачи данных Apple, используемый в Apple Talk.

Demand packet – специальный пакет, посылаемый компьютером в сети 100VG-
AnyLAN, информирующий управляющий концентратор о том, что у компьютера есть данные для отправки.

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) – протокол динамической конфигурации хоста.

DLC (Dada Link Control) – протокол управления каналом передачи данных.

DLL (Dynamic Linked Library) – динамическая библиотека.

DMA (Direct Memory Access) – прямой доступ к памяти.

DNS (Domain Name System) – доменная система имен.

DRAM (Dynamic Random Access Memory) – динамическая память прямого доступа, память, схемотехнически выполненная в виде двумерной матрицы
(строки и столбцы) конденсаторов.

SDH (Synchronous Digital Hierarchy) –синхронная дискретная иерархия.
Европейский стандарт на использование оптических кабелей в качестве физической среды для скоростных сетей передачи на большие расстояния.

DVI (Digital Video Interactive) – система аппаратного сжатия движущихся видеоизображений.

DVD (Digital Versatile Disk) – цифровой универсальный диск, самый современный стандарт хранения информации на оптическом (лазерном) диске.

EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) – схема кодировки IBM. Используется мэйнфреймами и ПК.

ECC (Error Correction Code) – код коррекции ошибок.

EISA (Enhanced Industry Standard Architecture) – 32-разрядная архитектура системной шины для ПК на базе процессора Intel.

Ethernet – сетевая технология, подчиняется спецификации 802.3 IEEE.

FAG (Frequently Asked Questions) – часто задаваемые вопросы.

FDDI (Fiber Distributed Date Interface Station) – распределенный интерфейс передачи данных по волоконно-оптическому кабелю. Технология ЛВС, использующая скорость передачи 100 Мбит/с.

FDMA (Frequency Division Multiple Access) – множественный доступ с разделением частоты.

FDSE (Full Duplex Switched Ethernet) – полнодуплексная коммутируемая сеть Ethernet.

FTAM (File Transfer, Access, and Management) – протокол передачи, доступа и управления файлами.

FTP (File Transfer Protocol) – протокол передачи файлов. Позволяет обмениваться файлами по сети.

GDI (Graphics Device Interface) – интерфейс графического устройства.

GIF (Graphics Interchange Format) – файлы растровых изображений, в которых используется не более 256 индексированных цветов.

GUI (Graphics User Interface) – графический интерфейс пользователя.

HAL (Hardware Abstraction Layer) – уровень аппаратных абстракций.

HDL (Hardware Description Language) – язык описания технических средств.

HDLC (High Level Data Link Control) – протокол управления каналом передачи данных высокого уровня.

HP (Hewlett Packard) – Хьюлитт Паккард (корпорация НР).

HTML (Hyper Text Markup Language,) – язык гипертекстовой разметки.

HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) – протокол передачи гипертекста.

IBM (International Business Machines) – международные бизнес-машины.

ICMP (Internet Control Message Protocol) – протокол управления сообщениями Интернета.

IDE (Integrated Device Electronic) – интерфейс жестких дисков.

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) – институт инженеров по электротехнике и электроники.

IIS (Internet Information Server) – компонент Microsoft Back Office, который действует как Web-сервер в среде Windows NT.

IMAP (Internet Message Access Protocol) – протокол доступа к электронной почте. Разработан на смену SMTP.

IP (Internet Protocol) – протокол Internet, сетевой протокол стека
TCP/IP, который предоставляет адресную и маршрутную информацию.

IPX (Internetwork Packet Exchange) – протокол межсетевого обмена пакетами, предназначенный для адресации и маршрутизации пакетов в сетях
Novell.

IRQ (Interrupt Request) – запрос на прерывание.

ISA (Industry Standard Architecture) – системная шины IBM PC/IT.
Позволяет подключить к системе различные адаптеры, установив дополнительную плату в гнездо расширения.

ISAPI (Microsoft API) – интерфейсы прикладного программирования фирмы
Microsoft.

ISDN (Integrated Services Digital Network) – цифровая сеть с интеграцией услуг.

ISO (International Standard Organization) – организация стандартизации различных стран.

JPEG (Joint Photographic Expert Group) – файлы растровых изображений, в которых используется не более 16,7 млн. цветов (24-битовый цвет).

JTM (Job Transfer and Manipulation) – сетевая служба передача и управление заданиями.

LAN (Local-Area Network) – локальная сеть.

LAP (Link Access Procedure) – процедура доступа к каналу.

LAT (Local-Area Transport) – немаршрутизируемый протокол фирмы Digital
Equipment Corporation.

LLC (Logical Link Control) – логический контроль связи.

MAC (Media Assess Control) – контроль доступа к среде.

MAPI (Messaging Application Program Interface) – интерфейс прикладных программ обработки сообщений.

MCA (Micro Channel Architecture) – 32-битная системная шина в ПК IBM
PS/2.

MIB (Management Information Base) – базы управляющей информации.

MNP (Microcom Network Protocol) – серия стандартов, предназначенная для сжатия информации и исправления ошибок при асинхронной передачи данных по телефонным линиям.

NBP (Name Binding Protocol) – транспортный протокол связывания имен
Apple Talk.

NCP (NetWare Core Protocol) – базовый протокол сетей NetWare.

NDIS (Network Device Interface Specification) – спецификация интерфейса сетевого устройства, программный интерфейс, обеспечивающий взаимодействие между драйверами транспортных протоколов и соответствующими драйверами сетевых интерфейсов. Позволяет использовать несколько протоколов даже если установлена только одна сетевая карта.

NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface) – протокол ЛВС, поддерживаемый всеми СОС фирмы Microsoft, обеспечивает транспортные услуги для NetBIOS.

NetBIOS (Network Basis Input/Output System) – интерфейс прикладных программ, для ЛВС. Устанавливает соединение между компьютерами.

NFS (Network File System) – сетевая файловая система.

NIS (Network Information System) – сетевая информационная система. NIS обеспечивает способ доступа к данным, благодаря которому все узлы сети могут использовать единую БД, содержащую все учетные записи пользователей сети и имена всех сетевых узлов.

NLM (NetWare Loadable Module) – загружаемый модуль NetWare.

NLSP (NetWare Link Service Protocol) – протокол канального сервиса
NetWare.

NOS (Network Operating System) – сетевая операционная система.

NRZ (Non-Return to Zero) – без возврата к нулю. Метод двоичного кодирования информации, при котором единичные биты представляются положительным значением, а нулевые отрицательным.

NSAPI (Netscape API) – интерфейсы прикладного программирования фирмы
Netscape.

ODBC (Open Database Connectivity) – открытый доступ к базам данных.

OLE (Object Linking and Embedding) – связь и внедрение объектов.

OME (Open Messaging Environment) – среда открытых сообщений.

OSA (Open Scripting Architecture) – архитектура открытых сценариев.

OSPM (Operating System Directed Power Management) – непосредственное управление энергопотреблением операционной системой.

OSI (Open System Interconnection) – взаимодействие открытых систем.

PCI (Peripheral Component Interconnect) – соединение внешних устройств, шина PCI.

PDC (Primary Domain Controller) – первичный контролер доменов, ПК под управлением Windows NT Server, на котором хранятся БД учетных записей домена.

PnP (Plug-and-Play) – технология само настраиваемого оборудования.

PPP (Point to Point Protocol) – протокол «точка-точка». Протокол, предназначенный для работы на двухточечной линии (линии, соединяющей два устройства). Протокол канального уровня.

PTM (Packet Transfer Mode) – пакетный способ передачи.

RAID (Redundant Arrays of Inexpensive) – избыточный массив недорогих дисков.

RAM (Random Access Mammary) – память с произвольным доступом.

RARP (Reverse Address Resolution Protocol) – реверсивный протокол разрешения адреса.

RFS (Remote File System) – удалённая файловая система.

RIP (Routing Internet Protocol) –протокол взаимодействия маршрутизаторов в сети.

RPC (Remote Procedure Call) – вызов удаленных процедур.

RTOS (Real-Time Operating System) – операционная система реального времени.

RTP (Real-time Transport Protocol) – транспортный протокол передачи в реальном времени.

SAP (Service Access Point) – точка доступа к службе. Точка, в которой услуга какого-либо уровня OSI становиться доступной ближайшему вышележащему уровню. Точки доступа именуются в соответствии с уровнями, обеспечивающими сервис.

SAS (Single Attached Station) – станция сети FDDI с одинарным подключением.

SDLC (Synchronous Data Link Control) – протокол синхронной передачи данных.

SDN (Software-Defined Network) – сеть, определяемая программным обеспечением — Виртуальная сеть.

SID (Security Identification) – идентификатор безопасности.

SLIP (Serial Line IP) – IP для последовательных линий. Протокол последовательной посимвольной передачи данных. Позволяет компьютеру использовать IP (и, таким образом, становиться полноправным членом сети), осуществляя связь с миром через стандартные телефонные линии и модемы, а также непосредственно через RS-232 интерфейс.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – простой протокол электронной почты.

SNA (System Network Architecture) – архитектура систем связи, предназначенная для обмена данными между ПК различных типов.

SNMP (Simple Network Management Protocol) – простой протокол сетевого управления. Протокол сетевого администрирования SNMP очень широко используется в настоящее время. Управление сетью входит в стек протоколов
TCP/IP.

SONET (Synchronous Optical Network) – синхронная оптическая сеть.

SPX (Sequenced Packet Exchange) – протокол, который осуществляет передачу сообщений с установлением соединений в сетях Novell.

SQL (Structured Query Language) – язык структурированных запросов.

SSL (Secure Socket Layer) – протокол, который обеспечивает секретный обмен сообщениями для протоколов прикладного уровня стека TCP/IP.

STP (Spanning Tree Protocol) – протокол связывающего (остового) дерева.

TCP (Transmission Control Protocol) – протокол управления передачей.

TDI – (Transport Driver Interface) – интерфейс транспортного драйвера.

TDMA (Time Division Multiple Access) – множественный доступ с разделением во времени.

TFTP (Trivial File Transfer Protocol) – простейший протокол передачи файлов.

TIFF (Tagged Image Format File) – спецификация формата файла изображения.

TLI (Transport Level Interface) – интерфейс транспортного уровня.

TP4 (Transmission Protocol) – протокол передачи класса 4.

TPMA (Token Passing Multiple Access) – множественный доступ с передачей полномочия или метод с передачей маркера.

UDP (User Datagram Protocol) – пользовательский протокол дейтаграмм.

UNI (User-to-Network Interface) – сетевой интерфейс пользователя.
Набор правил, определяющий взаимодействие оконечного оборудования и сети
ATM с физической и информационной точек зрения.

UNS (Universal Name Convention) – стандартный метод именования в сети, имеющий вид серверобщий_ресурс.

UPS (Uninterruptible Power Supply) – источник бесперебойного питания.

URL (Uniform Resource Locator) – адрес универсального указателя ресурсов.

UTP (Unsealing Twist Pare) – неэкранированная витая пара.

UUCP (Unix-to-Unix Copy Protocol) – протокол копирования от Unix к
Unix.

VESA (Video Electronics Standard Association) – ассоциация стандартов электронной графики.

VGA (Video Graphics Array) – видеографическая матрица.

VHDL (Very High-speed integrated circuit Hardware Description
Language) – язык описания технических средств сверхскоростных интегральных схем.

WAIS (Wide Area Information Server) – протокол глобального информационного сервера.

WDMA (Wavelength Division Multiple Access) – множественный доступ с разделением длины волны.

WINS (Windows Internet Name Service) – сетевая служба Windows, используемая для определения IP-адреса по имени NetBIOS.

WWW (Word Wide Web) – всемирная паутина.

X.25 – международный стандарт для глобальных коммуникаций с коммутацией пакетов.

Литература

1. Якубайтис Э.А. Информационные сети и системы: Справочная книга. – М.:

Финансы и статистика, 1996.
2. Бэрри Нанс. Компьютерные сети пер. с англ. – М.: БИНОМ, 1996.
3. Основы современных компьютерных технологий под редакцией А.Д. Хомоненко–

СПб КОРОНА принт, 1998.
4. Ресурсы Microsoft Windows NT Workstation 4.0 пер. с англ. яз. BNV – СПб,

1998.
5. Титтел Эд, Хадсон Курт, Дж. Майкл Стюард Networking Essentials – СПб

ПИТЕР, 1999.
6. Титтел Эд, Хадсон Курт, Дж. Майкл Стюард TCP/IP – СПб ПИТЕР, 1999.
7. Компьютерные сети: Учебный курс Microsoft Corporation – М.: Издательский отдел «Русская редакция», 1999.
8. Глоссарий сетевых терминов http://www.bilim.com/koi8/library/glossary/
9. Справочник Novell Netware 4 С.Б. Орлов, по заказу ИИЦ «Попурри», 1994. http://www.citforum.kts.ru/operating_systems/nw4/
10. CISCO Internetworking Technology Overview Сервер Марк-ИТТ, Владимир

Плешаков http://www.citforum.ru/win/nets/ito/index.shtml.
11. Стэн Шатт Мир компьютерных сетей пер. с англ. – К.: BHV, 1996 – 288 c.:

– ISBN 5–7733–0028–1.
12. Модель OSI Сервер BiLiM Systems Ltd.
13. http://www.citforum.ru/win/nets/switche/osi.shtml.
14. Руководство по сетям Ethernet для начинающих –

http://www.citforum.ru/win/nets/ethernet/starter.shtml.
15. Базовые технологии локальных сетей

http://www.citforum.ru/win/nets/protocols2/index.shtml.
16. Введение в IP-сети http://www.citforum.ru/win/nets/ip/contents.shtml
17. Практическое руководство по сетям Plug-and-Play Ethernet http://www.citforum.ru/win/nets/ethernet/pract.shtml.
18. Семейство протоколов TCP/IP

http://www.citforum.ru/win/internet/tifamily/index.shtml.
19. Статическая IP-маршрутизация, Дмитрий Карпов http://www.citforum.ru/win/internet/tifamily/iproutng.shtml.
20. Протоколы TCP/IP Д. Комер «Межсетевой обмен с помощью TCP/IP» http://www.citforum.ru/win/internet/comer/contents.shtml.
21. Протокол IP Радик Усманов

http://www.citforum.ru/win/internet/tifamily/ipspec.shtml.
22. Операционные системы http://citforum.ru/operating_systems/index.shtml.
23. Концентраторы. http://www.idcom.ru/rationet/sysint/active.htm#nic.
24. Структурированные кабельные системы http://www.idcom.ru/rationet/sysint/cabsys.htm#magistral.
25. Типы соединений по витой паре http://ixbt.stack.net/comm/cable_utp.html.
26. Кабельные системы Ethernet http://www.bilim.com/koi8/bay/netgear/cables.htm.
27. Кабельные системы http://old.pcweek.ru/97_40/koi/re1.htm.
28. Физический уровень 100Base-FX — многомодовое оптоволокно http://www.citforum.ru/nets/protocols2/2_06_06.shtml.
29. Средства согласования протоколов на физическом и канальном уровнях http://www.citforum.ru/win/nets/tpns/glava_3.shtml.
30. Кабельные каналы http://www.idcom.ru/rationet/sysint/chanels.htm.
31. Роль коммуникационных протоколов и функциональное назначение основных типов оборудования корпоративных сетей. Н. Олифер, В. Олифер, ЦИТ http://www.citforum.ru/win/nets/protocols/index.shtml.
32. Физическая структуризация локальной сети. Повторители и концентраторы.

Н. Олифер, В. Олифер, ЦИТ http://www.citforum.ru/win/nets/protocols/1_03_04.shtml.
33. Сетевые операционные системы. Н. А. Олифер, В. Г. Олифер, ЦИТ, http://www.citforum.kcn.ru/operating_systems/sos/contents.shtml.
34. Технология корпоративных сетей. М. Кульгин. – СПб ПИТЕР, 1999.

Позиция № 89 в плане издания учебной литературы

ДВГМА на 1999 г.

Наталья Николаевна Жеретинцева

Курс лекций по компьютерным сетям

Компьютерная верстка Н.Н. Жеретинцевой

Лицензия ЛР № 021060 от 19.02.2000

9,9 уч. изд. л. Формат 60х84 4/16

Тираж 50 экз. Заказ

Отпечатано в типографии ДВГМА им. адм. Г.И. Невельского

Владивосток, 59, ул. Верхнепортовая, 50а

Саратовский государственный технический университет

Кафедра «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем»

Реферат по дисциплине «Архитектура вычислительных систем и сети ЭВМ» на тему «Электронная почта и факсимильная связь.

Структура и принцип работы»

Выполнил: студент группы ПВС-

51

Ванюшкин Ю.В.

Проверил:

Пластун И.Л.

Саратов

1998

Введение

Сейчас все популярнее становится система электронной почты. Что это такое, каким образом ее можно использовать, как разобраться в адресах E- mail?

Что такое почта – мы знаем. Это традиционные средства связи, позволяющие обмениваться информацией, по крайней мере, двум абонентам. Для того, чтобы этот обмен состоялся, необходимо написать послание и, указав адрес, опустить в почтовый ящик, откуда письмо неминуемо попадет на почтовый узел. Если указанный адрес соответствует общепринятым стандартам, то через некоторое время почтальон положит его в почтовый ящик адресата.
Далее абонент вскроет послание, и – обмен информацией состоялся. Чтобы ускорить процесс, вы поднимаете телефонную трубку, набираете телефонный номер и, если произойдет правильное соединение, то ваш абонент услышит то, что вы хотите ему передать. Если абонент не отвечает или его номер занят, придется повторить процедуру еще раз, сожалея о том, что вы тратите на это свое драгоценное время.

Эти два вида связи — почтовая и телефонная — стали для нас традиционными, и мы уже хорошо знаем их достоинства и недостатки. А что же такое электронная почта?

Когда сеть ARPANET впервые вышла на арену, ее разработчики ожидали, что преобладающим будет трафик (то еcть объем информации, передаваемой между узлами) типа «процесс-процесс». Они ошиблись. К их великому изумлению, объем электронной почты между людьми перекрыл объем связи между процессами.
В то время, как снег, дождь, жара могли остановить почтовых курьеров, возможности сети ARPANET доставлять сообщения от западного побережья
Соединенных Штатов к восточному в течение нескольких секунд начали революционные процессы в средствах общения.

Основная привлекательность электронной почты – ее быстрота. Однако есть другие преимущества которые не так широко известны. Телефон также предоставляет почти мгновенный доступ, но исследования показали, что около
75% телефонных вызовов заканчиваются безуспешно («Я очень сожалею, но мистер Смит на совещании/уехал в командировку/вышел из комнаты.»).
Электронная почта имеет ту же скорость доступа, что и телефон, но не требует одновременного присутствия обоих абонентов на разных концах телефонной линии. Кроме того, она оставляет письменную копию послания, которое может быть сохранено или передано дальше. Более того, письмо одновременно может быть послано нескольким абонентам.

Предположим, что вам повезло, и вы стали счастливым обладателем персонального компьютера. Вы составили послание для своего абонента — ввели в компьютер текст, подготовили к передаче файл, содержащий какую-либо программу или, например, графические данные, указали адрес и, сняв телефонную трубку, передали по телефонной линии ваше письмо. Абонента нет дома? Не беда: письмо попадет к нему, как только он включит свой компьютер.
Его телефон занят? Тоже не страшно: как только линия освободится, он сможет получить ваше послание, даже если вы уже давно повесили трубку. В этой, на первый взгляд, фантастической истории есть единственное преувеличение.
Поднимать трубку и набирать телефонный номер будете не вы, а весьма интеллектуальное электронное устройство, называемое модемом. В простейшем случае передача вашего письма произойдет следующим образом: сначала по запускаемой вами стандартной процедуре ваш модем постарается связаться с модемом, установленном на почтовой машине (аналог — почтовое отделение связи). Как только будет установлена связь, произойдет идентификация вашего абонентского пункта (вашего компьютера), проверка пароля и передача подготовленной вами информации. После этого ваш модем «повесит трубку». Вы можете спокойно заниматься своими делами, а в это время почтовая машина проверит, насколько правильный адрес вы указали, и, если все в порядке, постарается связаться с вашим абонентом. Как только два модема – почтовый и вашего абонента – «договорятся», произойдет передача вашего послания. Обмен информацией состоялся.

Удобство такого средства связи трудно переоценить. Быстрота, необременительность, возможность передавать информацию любого объема в любую точку мира.

Хотя электронная почта может рассматриваться как частный случай передачи файлов, она имеет ряд особенностей, не привычных для стандартных процедур пересылки файлов. Во-первых, отправитель и получатель почти всегда люди, а не машины. Это означает, что система электронной почты состоит из двух различных, но тесно взаимосвязанных частей: одна обеспечивает взаимодействие с человеком (например, составление, редактирование, прочтение сообщений), другая – передачу сообщений (например, рассылка по спискам, обеспечение передачи).

Другое различие между электронной почтой и средствами передачи файлов общего назначения состоит в том, что почтовые послания представляют собой четко структурированный документ. Во многих системах каждое послание сопровождается большим количеством дополнительных полей. Они включают в себя имя и адрес отправителя, имя и адрес получателя, дату и время отправки письма, перечень людей, которым направлена копия письма, уровень значимости, степень секретности и многое другое.

Системы электронной почты

Система электронной почты состоит из трех компонентов: пользовательского агента, который позволяет пользователям читать и составлять сообщения, транспортного агента, который пересылает сообщения с одной машины на другую, и доставочного агента, который помещает сообщения в почтовые ящики пользователей-получателей. Взаимодействие этих компонентов схематически изображено на Рис. 1.

[pic]

Рис. 1. Работа агентов электронной почты

Пользовательские агенты. Самым первым пользовательским агентом была программа /bin/mail, разработанная AT&T. Сейчас есть несколько программ этого класса. Кроме того, существуют пользовательские агенты с графическим интерфейсом пользователя. Существует также стандарт, определяющий включение в почтовые сообщения объектов мультимедиа. Он называется MIME (Multipurpose
Internet Mail Extensions) – многоцелевые расширения электронной почты для
Internet. Этот стандарт поддерживают некоторые пользовательские агенты.
Бесплатные пользовательские агенты для ОС UNIX – /bin/mail, pine, elm и др.

Транспортные агенты. Задача транспортного агента – принимать почту от пользовательского агента, интерпретировать адреса получателей и каким-то образом перенаправлять почту на соответствующие машины для последующей доставки. Кроме того, транспортный агент должен принимать входящую почту от других транспортных агентов. Многие транспортные агенты «говорят» на языке протокола SMTP (Simple Mail Transport Protocol – простой протокол транспортировки почты), который определен в RFC821.

Для ОС UNIX разработано несколько транспортных агентов (MMDF, zmailer, smail, upas и другие), но самый мощный, самый гибкий и самый распространенный – sendmail.

Программа sendmail – транспортный агент, программа-связка между пользовательскими и доставочными агентами. Для Internet она является и доставочным агентом. Программа sendmail выполняет следующие задачи:
> управление сообщениями после того, как они вышли из-под пальцев пользователя;
> разбор адресов получателей;
> выбор соответствующего доставочного или транспортного агента;
> преобразование адресов в форму, понятную доставочному агенту;
> необходимое переформатирование заголовков;
> передачу преобразованного сообщения доставочному агенту.

Программа sendmail, кроме того, генерирует сообщения об ошибках и возвращает сообщения, которые не могут быть доставлены, отправителю.

Доставочные агенты. Доставочный агент отвечает за прием почты от транспортного агента и ее доставку соответствующим получателям. Почта может доставляться конкретному лицу, в список рассылки, в файл и даже в программу.

Для обслуживания получателя каждого типа может понадобиться отдельный агент. Программа /bin/mail – это доставочный агент для локальных пользователей, а программы uux и spop, fetchmail – доставочные агенты для пользователей удаленных машин, которые для приема почты пользуются услугами
UUCP или POP, IMAP. Программа /bin/sh – доставочный агент для почты, которая направляется в файл или программу.

Адресация в системе электронной почты

Есть два вида адресов электронной почты: маршрутно-зависимые и маршрутно-независимые. При использовании первого способа адресации требуется чтобы, отправитель знал промежуточные машины, через которые должно пройти сообщение, для того чтобы попасть в пункт назначения. В адресе второго вида просто указывается пункт назначения. UUCP-адреса являются маршрутно-зависимыми, а Internet-адреса (обычно) от маршрута не зависят.

Электронно-почтовый Internet-адрес имеет следующий формат пользователь@машина где знак @ отделяет имя пользователя от обозначения машины. Почта доставляется в почтовый ящик пользователя пользователь на машине машина.

Пример адреса электронной почты. yvv@softpro.saratov.ru

В рассматриваемом примере yvv – идентификатор абонента, составляемый, как правило, из начальных букв его фамилии, имени, отчества. То, что стоит справа от знака @, называется доменом и однозначно описывает местонахождение абонента. Составные части домена разделяются точками. Самая правая часть домена, как правило, обозначает код страны адресата — это домен верхнего уровня. Код страны утвержден международным стандартом ISO и приводится в Приложении 1. В нашем случае, ru — код Российской Федерации.
Однако в качестве домена верхнего уровня может фигурировать и обозначение сети. Например, в США, где существуют сети, объединяющие высшие учебные заведения или правительственные организации, в качестве доменов верхнего уровня используются сокращения edu – Educational institutions (например, cs.berkeley.edu), gov – Government institutions и другие (см. Приложение
1).

Следующий поддомен – saratov в нашем случае – является однозначно определяемым внутри домена верхнего уровня. Нетрудно догадаться, что обозначает он код города – Саратов. Совокупность составных частей домена saratov.ru называется доменом второго уровня. Аббревиатуры домена второго уровня определяются в соответствии с правилами, принятыми доменом верхнего уровня.

Домен третьего уровня – softpro.saratov.ru. В нашем случае домен третьего уровня включает в себя название фирмы SoftPRO Group. Правила образования имен внутри доменов третьего уровня – личное дело доменов второго уровня.

UUCP-адрес состоит из списка машин, через которые должно пройти сообщение на пути к пункту назначения. Элементы списка разделяют восклицательными знаками. Например, в электронно-почтовом UUCP-адресе mcvax!uunet!ucbvax!hao!boulder!lair!evi пункт назначения – машина lair, а получатель – пользователь evi. Каждая машина в цепочке имеет непосредственное UUCP-соединение с машинами, которые находятся в сети до и после нее. Например, машина ucbvax должна иметь соединения с машинами hao и uunet. Цепочки UUCP-адресов бывают очень длинными, но теперь, когда широко используется Internet, настоящие громадины увидишь очень редко. Когда электронная почта строилась в основном на базе UUCP, администраторы вынуждены были помнить список компьютеров на довольно больших участках базовой сети UUCP.

В формате электронной почты Internet приведенный выше адрес будет иметь вид evi@lair, а точнее – evi@lair.cs.colorado.edu. Допускаются и комбинированные адреса. Например, если система UUCP соединит машину lair с остальной частью домена colorado.edu, адрес может иметь следующий вид: lair!evi@boulder.colorado.edu

Почтовые псевдонимы

Псевдонимы позволяют системному администратору и отдельным пользователям переадресовывать почту. Ими можно пользоваться для задания списков рассылки (которые включают нескольких получателей), для пересылки почты между машинами и для того, чтобы к пользователям можно было обращаться по нескольким именам.

Псевдонимы могут быть определены:
> в файле конфигурации пользовательского агента;
> в общесистемном файле псевдонимов /etc/aliases;
> в пользовательском файле пересылки ~/.forward.

Сначала система электронной почты ищет псевдонимы в файле конфигурации пользовательского агента, затем в файле aliases и наконец в пользовательском файле пересылки.

Вот несколько примеров псевдонимов, определенных в файле aliases: nemeth: evi evi: evi@mailhub authors: evi,garth,scott,trent

В первой строке указано, что почту, поступающую на имя nemeth, следует доставлять пользователю evi на локальной машине. Во второй – что всю почту, поступающую на имя evi, следует доставлять н машину mailhub. И наконец третья строка определяет, что почту, адресованную authors, следует доставлять пользователям evi, garth, scott и trent. Поддерживается рекурсия, поэтому почта, посланная на имя nemeth, в конце концов попадает по адресу evi@mailhub.

Помимо списков пользователей, псевдонимы могут обозначать:
> файл, содержащий список адресов;
> файл, в который должны добавляться сообщения;
> команду, на вход которой должны передаваться сообщения.

Формат почтового сообщения

Для того, чтобы электронное письмо дошло до своего адресата, необходимо, чтобы оно было оформлено в соответствии с международными стандартами и имело стандартизованный почтовый электронный адрес.
Общепринятый формат послания определяется документом под названием
«Standard for the Format of ARPA – Internet Text messages», сокращенно —
Request for Comment или RFC822, и имеет заголовок и непосредственно сообщение.

Рассмотрим пример почтового сообщения:

Received: by avg386.kiae.su; Thu, 20 Dec 90 13:51:59 MSK
Received: by jumbo.kiae.su; Thu, 20 Dec 90 12:52:17 MSK
Received: from CS.ORST.EDU by fuug.fi with SMTP id AA15539 (5.65+/IDA-1.3.5 for avg@kiae.su); Thu, 20 Dec 90 08:19:05 +0200
Received: from jacobs.CS.ORST.EDU by CS.ORST.EDU (5.59/1.15) id AA19981;

Wed, 19 Dec 90 22:19:59 PST
Received: by jacobs.CS.ORST.EDU (5.54/1.14) id AA02240; Wed, 19 Dec 90

23:19:35 MST
Date: Wed, 19 Dec 90 23:19:35 MST
From: Harry Brooks
Message-Id:
To: avg@kiae.su
Subject: Re: wondering if you attended?
Status: RO gosh, i wish that you were not so far away that we could face each other and speak of your interests—computers, girls, nature and drinks! no, i do not know Russian history—only the sketch and collected memory of pieces read and heard… was infatuated by Dostevosky harry
//interrupted for talking to a friend—bye—more later.

Сообщение состоит из текста, который Вы хотите передать адресату, и заголовка, который приписывается в начале сообщения, отделяется от текста пустой строкой, и содержит несколько строчек необходимой информации об этом сообщении: дату отправления, адрес, обратный адрес, тему сообщения, и другие.

Здесь первые четырнадцать строчек составляют заголовок. Заметим, что каждая из строк заголовка имеет вид: название: текст

Названия строк заголовка расшифровываются так:

Received: отметка о прохождении через машину (почтовый штемпель). У нашего письма таких отметок пять, значит, по пути оно прошло через пять машин, и каждая из них обозначила, когда оно проходило.

Date: дата и время отправления письма; они указываются в стандартном формате, поскольку большинство почтовых систем умеют сортировать сообщения по времени, если Вы попросите.

From: имя отправителя и обратный адрес .

Message-Id: внутренний идентификатор сообщения; присваивается почтовой службой отправителя. Каждому письму присваивается уникальный – единственный в мире – идентификатор. Его можно использовать для ссылок на письмо, как исходящий номер.

To: адрес получателя

Subject: тема сообщения. Пометка Re: обозначает, что это сообщение – ответ (от слова reply) на другое сообщение. У исходного сообщения и у ответа строка Subject: одна и та же. При составлении автором ответа почтовая служба автоматически взяла тему из исходного сообщения. Это удобно, когда идет длинный разговор на одну тему. Вы сможете потребовать, чтобы почтовая служба отсортировала сообщения по темам, и освежить в памяти предыдущие фразы этого разговора.

Составляя сообщение, старайтесь в этой строке указать название короткое и как можно более информативное. Сообщение под заголовком вроде «А помнишь, как-то раз ты мне говорила…» не всякий станет читать.

Status: статус сообщения; Ваша почтовая служба помечает для себя, что сообщение Вами уже прочитано, чтобы второй раз Вам его не предложить как новое.

Бывает еще несколько видов строк заголовка. Не все они обязательно должны быть. Некоторые строки почтовые службы добавляют автоматически
(Received:, Date:), другие задает сам автор письма (To:, Subject:). Мы же остановимся подробно на том, как указать в сообщении адрес, чтобы почтовые службы его поняли и доставили письмо по назначению.

Ввести текст сообщения, сформировать заголовок можно одним из редакторов сообщений для электронной почты.

Само послание — как правило, текстовый файл достаточно произвольной формы. При передаче нетекстовых данных (исполняемой программы, графической информации) применяется перекодировка сообщений, которая выполняется соответствующими программными средствами.

Передача факсимильных сообщений

В последнее время в Internet появилась новая возможность – передавать и получать факсы по сети с использованием компьютера. Можно послать заказ на посылку или прием факса. Составляется обычное электронное письмо, оформленное должным образом, и посылается на адрес компьютерного узла, занимающегося факсимильными операциями. Текст этого письма в виде факса будет доставлен на факсимильный аппарат адресата.

Программное обеспечение для работы с факсимильными сообщениями позволяет преобразовывать данные в различных форматах к формату факсимильных аппаратов. Например, программа Quick Link II Fax позволяет передавать на факс-машины и другие факс-модемы следующие данные: текст, файлы в форматах TIFF, IMG подготовленные программой GEM Artline или
Ventura Pablisher, BMP из Microsoft Windows, CUT из Dr.Halo и PCX из
Paintbrush.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Географические зоны Internet

AF Afghanistan GH Ghana NF Norfolk Island

AL Albania GI Gibraltar MP Northern Mariana
Islands

DZ Algeria GR Greece NO Norway

AS American Samoa GL Greenland OM Oman

AD Andorra GD Grenada PK Pakistan

AO Angola GP Guadeloupe PW Palau

AI Anguilla GU Guam PA Panama

AQ Antarctica GT Guatemala PG Papua New Guinea

AG Antigua and Barbuda GN Guinea PY Paraguay

AR Argentina GW Guinea-Bissau PE Peru

AM Armenia GY Guyana PH Philippines

AW Aruba HT Haiti PN Pitcairn

AU Australia HM Heard and McDonald Islands

AT Austria HN Honduras PL Poland

AZ Azerbaijan HK Hong Kong PT Portugal

BS Bahamas HU Hungary PR Puerto Rico

BH Bahrain IS Iceland QA Qatar

BD Bangladesh IN India RE Re’union

BB Barbados ID Indonesia RO Romania

BY Belarus IR Iran RU Russian
Federation

BE Belgium IQ Iraq RW Rwanda

BZ Belize IE Ireland SH Saint Helena

BJ Benin IL Israel KN Saint Kitts and
Nevis

BM Bermuda IT Italy LC Saint Lucia

BT Bhutan JM Jamaica PM Saint Pierre and
Miquelon

BO Bolivia JP Japan VC Saint Vincent and the

BA Bosnia-Hercegovina JO Jordan Grenadines

BW Botswana KZ Kazakhstan WS Samoa

BV Bouvet Island KE Kenya SM San Marino

BR Brazil KI Kiribati ST Sao Tome and
Principe

IO British Indian Ocean Territory SA Saudi Arabia

BN Brunei Darussalam KP Korea SN Senegal

BG Bulgaria KR Korea(Republic of) SC Seychelles

BF Burkina Faso KW Kuwait SL Sierra Leone

BI Burundi KG Kyrgyzstan SG Singapore

KH Cambodia LA Lao People’s Democratic Republic

CM Cameroon LV Latvia SK Slovakia

CA Canada LB Lebanon SI Slovenia

CV Cape Verde LS Lesotho SB Solomon Islands

KY Cayman Islands LR Liberia SO Somalia

CF Central African Republic ZA South Africa

TD Chad LY Libyan Arab Jamahiriya SU Former Soviet
Union

CL Chile LI Liechtenstein ES Spain

CN China LT Lithuania LK Sri Lanka

CX Christmas Island LU Luxembourg SD Sudan

CC Cocos(Keeling) Islands MO Macau SR Suriname

CO Colombia ?? Macedonia SJ Svalbard and Jan
Mayen

KM Comoros MG Madagascar Islands

CG Congo MW Malawi SZ Swaziland

CK Cook Islands MY Malasia SE Sweden

CR Costa Rica MV Maldives CH Switzerland

CI Cote d’Ivoire ML Mali SY Syria

HR Croatia MT Malta TW Taiwan,Province of China

CU Cuba MH Marshall Islands TJ Tajikistan

CY Cyprus MQ Martinique TZ Tanzania

CZ Czech Republic MR Mauritania TH Thailand

DK Denmark MU Mauritius TG Togo

DJ Djibouti MX Mexico TK Tokelau

DM Dominica FM Micronesia TO Tonga

DO Dominican Republic MD Moldova TT Trinidad and
Tobago

TP East Timor MC Monaco TN Tunisia

EC Ecuador MN Mongolia TR Turkey

EG Egypt MS Montserrat TM Turkmenistan

SV El Salvador MA Morocco TC Turks and Caicos
Islands

GQ Equatorial Guinea MZ Mozambique TV Tuvalu

EE Estonia MM Myanmar UG Uganda

ET Ethiopia NA Namibia UA Ukraine

FK Falkland Islands NR Nauru AE United Arab
Emirates

FO Faroe Islands NP Nepal UK United Kingdom

FJ Fiji NL Netherlands US United States

FI Finland AN Netherlands Antilles UM United States
Minor Out-

FR France NT Neutral Zone (between Saudi Arabia & Iraq)

GF French Guiana NC New Caledonia lying Islands

PF French Polynesia NZ New Zealand UY Uruguay

TF French Southern Territories UZ Uzbekistan

GA Gabon NI Nicaragua VU Vanuatu

GM Gambia NE Niger VA Vatican City
State

GE Georgia NG Nigeria VE Venezuela

DE Germany NU Niue VN Vietnam

3-letter zone names VG Virgin Islands
(British)

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ VI Virgin Islands
(U.S.)

COM Commercial organization WF Wallis & Futuna
Islands

EDU Educational institution EH Western Sahara

GOV Government Body or department YE Yemen

INT International Organization YU Yugoslavia

MIL Military site ZR Zaire

NET Networking organization ZM Zambia

ORG Organization, miscellaneous ZW Zimbabwe

ЛИТЕРАТУРА

1. Эви Немет, Гарт Снайдер и др. UNIX: руководство системного администратора.–К.:BHV, 1996
2. On-line manual pages for Linux.
3. ftp://ftp.relcom.ru/pub/internet/faq/geozone4.zip.

УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ БРЕСТСКОГО ОБЛИСПОЛКОМА

БРЕСТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ ЛИЦЕЙ

ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ПИСЬМЕННАЯ ЭКЗАМЕНАЦИОННАЯ РАБОТА тема:

«НАСТРОЙКА СТИЛЕЙ И ШАБЛОНОВ В WORD»

ВЫПОЛНИЛА: Курмыса И. В.

ПРОВЕРИЛА: Захарина О. Б.

г. Брест

2003 г.

Оглавление

Оглавление 2

Задание 3

Введение 4

Программа на языке HTML 6

Вид на экране монитора 7

Структура HTML 8

Пояснительная записка 9

Стили в Microsoft Word 9

Изменение стиля 11

Применение стиля 16

Создание стиля 16

Удаление стиля. 18

Шаблоны в Microsoft Word 19

Создание шаблона. 20

Изменение шаблона. 20

Упражнения 22

Список литературы 24

Задание

Введение

Microsoft Word позволяет вводить, редактировать, форматировать, оформлять текст и грамотно размещать его на странице. С помощью этой программы можно вставлять в документ графику, таблицы и диаграммы, а также автоматически исправлять орфографические и грамматические ошибки. Текстовый редактор Word обладает и многими другими возможностями, значительно облегчающими создание и редактирование документов. Наиболее часто используемые функции:

* если при вводе текста вы упираетесь в конец строки, Word автоматически делает переход на следующую строку;
* если при вводе текста делается опечатка, функция автокоррекции автоматически ее исправляет. А функция автоматической проверки орфографии подчеркивает неправильно написанные слова красной волнистой линией, чтобы их было легче увидеть и исправить;
* если пользоваться дефисами для выделения пунктов списка, употреблять дроби, знак торговой марки или другие специальные символы, функция автоформатирования будет сама их корректировать;
* для представления текста в виде таблицы можно, конечно, пользоваться и табулятором, однако Microsoft Word предлагает гораздо более эффективные средства. А если таблица содержит цифровые данные, то их легко превратить в диаграмму;
* режим предварительного просмотра позволяет увидеть документ в том виде, в каком он выйдет из печати. Кроме того, он дает возможность отобразить сразу все страницы, что удобно для внесения изменений перед распечаткой.

Программа предлагает также ряд функций, весьма полезных и экономящих время и усилия. Среди них:

* автотекст — служит одним из инструментов хранения и быстрой вставки текста, рисунков, полей, таблиц, закладок и других часто используемых элементов, предназначен для хранения и автоматической вставки часто употребляемых слов, фраз или графики;
* стили — позволяют одним действием применить сразу всю группу атрибутов форматирования, облегчают работу тем, что позволяют хранить и задавать сразу целые наборы форматов;
* макросы — служат для выполнения последовательности команд, необходимы тем, кто часто совершает одни и те же действия. Макрос — это серия команд, сгруппированных вместе для упрощения ежедневной работы. Вместо того чтобы вручную делать отнимающие много времени и повторяющиеся действия, можно создать и запускать один макрос, который будет выполнять эту задачу;
* шаблоны — шаблоны позволяют экономить время при оформлении типовых документов. С помощью шаблонов Word возможно быстро создавать письма, факсы, надписи на конвертах и т.п., они предназначены для создания профессионально оформленных документов. Существуют уже готовые шаблоны, но Microsoft Word позволяет также создавать собственные шаблоны;
* колонтитулы — используются в печатных документах, колонтитул — это текст и/или рисунок (номер страницы, дата печати документа, эмблема организации, название документа, имя файла, фамилия автора и т. п.), который печатается внизу или вверху каждой страницы документа;
* сноски — используются в печатных документах для оформления различных уточняющих сведений и ссылок, один документ может содержать и обычные, и концевые сноски. Обычные сноски печатаются внизу каждой страницы документа. Концевые сноски обычно помещаются в конец документа.
* объекты — Microsoft Word позволяет использовать эту команду для добавления всего или части файла, созданного одной из программ Office или любой программой, которая поддерживает связанные и внедренные объекты, в другой файл.

Программа на языке HTML

Cтили и шаблоны в Word 2000

Электронный справочник по теме «Настройка стилей и шаблонов в WORD»

Введение
Стили
Изменение стиля
Создание стиля
Применение стиля
Удаление стиля
Шаблоны
Изменение шаблона
Создание шаблона
Упражнения
Разработчик: Курмыса Инна

Вид на экране монитора

Структура HTML

Пояснительная записка

Стили в Microsoft Word

Стили в Microsoft Word значительно облегчают работу при форматировании документа. Стиль — это именованный и сохраненный набор параметров форматирования. Стили могут включать гарнитуру и размер шрифта, межстрочный интервал, отступы, величину абзаца и пр. Они позволяют, задав один раз необходимые параметры, пользоваться ими все время. Если, скажем, при написании рефератов вы всегда используете шрифт «Times New Roman», кегль
13,5 и межстрочный интервал 1,3, вовсе не обязательно каждый раз выставлять эти настройки. Достаточно создать стиль и выбирать его, когда это будет необходимо. Форматировать текст с помощью стиля намного быстрее, чем изменять вручную каждый элемент форматирования, к тому же при этом гарантируется единообразие внешнего вида определенных элементов документа.
Если позже вы внесете изменения в определенный стиль, весь текст документа, к которому был применен этот стиль, изменится в соответствии с новым определением стиля. Наиболее часто используемыми стилями (конечно же, кроме
Обычного) являются стили заголовков (headers). Особенность их в том, что, если абзацу присвоен один из стилей заголовков, следующему автоматически будет присвоен стиль Обычный. В программе всего девять таких стилей, и в каждом следующем размер шрифта меньший, чем в предыдущем. Таким образом, используя эти стили, можно структурировать текст и выделять заголовки по степени их значимости.

Со стилями работают все, иногда того не зная. Даже если вы не задавали никакого стиля, программа по умолчанию идентифицирует его как Обычный
(Normal). Вы сами можете в этом убедиться, отыскав окошко с вариантами стиля на панели инструментов Форматирование рядом с окном выбора шрифта:

Рис.1. Окно с вариантами стилей

В Word есть два типа стилей.

1) Стили абзаца применяют к целым абзацам Стиль абзаца полностью определяет внешний вид абзаца, то есть выравнивание текста, позиции табуляции, междустрочный интервал и границы, а также может включать форматирование символов.

2) Стиль символа применим к любой части текста и включает в себя любые элементы форматирования, влияющие на внешний вид символа: гарнитура и размер шрифта, его начертание и т. д. (словом, любые параметры форматирования, которые можно задать в окне команды Формат — Шрифт):

Рис.2. Диалоговое окно “Шрифт”

Не существует стиля символа, используемого по умолчанию. Когда применяют стиль символа, его параметры форматирования применяются в дополнение к уже установленным. К примеру, если вы примените стиль символа с полужирным начертанием к предложению, уже отформатированному курсивом, слова будут выделены полужирным курсивом.

Изменение стиля

Если требуется быстро изменить внешний вид текста, отформатированного с помощью одного из стилей, достаточно переопределить этот стиль. Пусть, например, при форматировании всех заголовков в документе они были выровнены по левому краю с использованием полужирного шрифта “Times New Roman” размером 14 пунктов, а затем возникала необходимость изменить это форматирование на выравнивание по центру с использованием шрифта “Times New
Roman” размером 16 пунктов. Для этого вовсе не требуется заново форматировать каждый заголовок — достаточно лишь изменить свойства стиля.

Для того чтобы изменить стиль необходимо

1. Выбрать команду Формат — Стиль

2. В появившемся окне в поле “Стили” выберите стиль и нажмите кнопку

“Изменить”:

Рис.3. Диалоговое окно “Стиль”

3. Появится диалоговое окно “Изменение стиля”:

Рис.4. Диалоговое окно “Изменение стиля”

В этом окне в списке ”Формат” можно выбрать изменяемые элементы: шрифт, границы, язык, рамку, нумерацию, параметры абзаца и табуляции, а в поле
“Стиль следующего абзаца” можно задать стиль последующего абзаца.

4. Открытое диалоговое окно “Шрифт” выглядит также, как и при выборе команды Формат-Шрифт (см. рис.2),“Абзац” — как при выборе команды

Формат-Абзац:

В нем указываем выравнивание, уровень, отступы справа и слева, межстрочный интервал и интервал между абзацами. На вкладке “Положение на странице” имеются следующие флажки: запрет висячих строк; не разрывать абзац; не отрывать от следующего; с новой страницы; запретить нумерацию строк; запретить автоматический перенос слов.

Рис.5. Диалоговое окно “Абзац”

Там же есть кнопка “Табуляция”, которая вызывает диалоговое окно
“Табуляция”.

5. В диалоговом окне “Табуляция” можно установить выравнивание табуляции и ее заполнитель:

Рис.6. Диалоговое окно “Табуляция”

6. При нажатии “Граница” появляется диалоговое окно “Границы и заливка”:

Здесь можно указать тип возможной границы и желаемую заливку.

Рис.7. Диалоговое окно “Границы и заливка”

7. В диалоговом окне “Язык” выбираем язык. По умолчанию выбран русский язык:

Рис.8. Диалоговое окно “Язык”

8. Диалоговое окно “Рамка” появится при нажатии “Рамка”. В нем при желании можно задать рамку, обтекание ее текстом, положение по горизонтали и вертикали и размер:

Рис. 9. Диалоговое окно “Рамка”

9. При нажатии “Нумерация” появляется диалоговое окно “Список”. Такое же диалоговое окно появляется при выборе команды Формат – Список. Это окно содержит три вкладки с типами списков: маркированный, нумерованный и многоуровневый.

Рис. 10. Диалоговое окно “Список”

Совет.

Чтобы применять модифицированный стиль в новых документах, основанных на текущем шаблоне, установите флажок “Добавить в шаблон”. Модифицированный стиль будет добавлен в шаблон, присоединенный к активному документу.

Если вы установите флажок “Обновлять автоматически”, то при внесении вручную изменений формата абзаца, которому присвоен данный стиль, все изменения будут внесены в описание стиля.

Примечание.

! Если стиль изменен в процессе выполнения какой либо работы, например, дипломной, то новый измененный стиль будет применен не только для того абзаца, для которого он изменялся, но и для всей дипломной работы. То есть если ко всему документу был применен стиль Обычный, размер шрифта 14 пт, а на седьмой странице в третьем абзаце вы решили изменить этот стиль, например, сделать размер шрифта 13,5 пт, то размер шрифта всего текста, к которому был применен стиль Обычный, станет 14 пт.

Применение стиля

Для того чтобы применить стиль к тексту необходимо выделите текст, а если это абзац, то, поместите курсор в любое место абзаца который нужно отформатировать. Выберите команду “Стиль” в меню “Формат”.

В появившемся окне выберите нужный стиль, а затем нажмите кнопку
“Применить”. Если требуемый стиль отсутствует в списке поля “Стили”, выберите другую группу стилей в поле “Список”.

Создание стиля

Вы не ограничены использованием существующих стилей Word. Создание собственных стилей — одно из главных преимуществ, которые предоставляет
Word в работе со стилями. Первый и самый быстрый способ создать новый стиль абзаца — это отформатировать нужный абзац должным образом, а затем создать новый стиль на основе форматирования и других свойств выделенного текста.

1. Определите абзац, к которому вы хотите применить новый стиль.

2. Отформатируйте этот абзац по своему усмотрению. Другими словами, примените те виды форматирования, которые вы хотите включить в новый стиль.

3. Установив курсор в этом абзаце, откройте список стилей на панели инструментов форматирования или нажмите клавиши (оба действия дают тот же результат).

4. Напечатайте новое имя стиля и нажмите клавишу .

Рис.11. Создание собственного стиля

Примечание.

! В четвертом шаге не вводите имя уже существующего стиля. Если вы сделаете это, к вашему абзацу будет применен уже существующий стиль, и все изменения формата, сделанные вами, будут утрачены.

То же самое можно сделать, внося изменения в диалоговом окне.

1. Отформатируйте абзац, на основе которого хотите.

2. Выберите команду Формат — Стиль, чтобы открыть диалоговое окно

“Стиль”.

3. Щелкните на кнопке “Создать”, появится диалоговое окно “Создание стиля”:

Рис.12. Диалоговое окно “Создание стиля”

4. Нажмите “OK”.

Второй способ создания стиля — путем внесения изменений в диалоговом окне.

1. Выберите команду Формат – Стиль.

2. Щелкните на кнопке “Создать”, чтобы вызвать диалоговое окно “Создание стиля” (см. рис. 12).

3. Из раскрывающегося списка “Стиль” выберите стиль, который хотите создать — Абзаца или Символа.

4. Щелкните в текстовом поле “Имя” и введите имя нового стиля.

5. Если вы хотите, чтобы новый стиль основывался на уже существующем, выберите нужный базовый стиль из раскрывающегося списка “Основан на стиле”.

6. В списке “Формат” выберите нужные элементы и внесите необходимые изменения. При задании стиля символа некоторые элементы списка, такие как “Абзац”, “Нумерация”, “Рамка” и “Табуляция”, будут недоступны.

7. Если вы хотите, чтобы новый стиль стал частью шаблона, на котором основан текущий документ, установите флажок “Добавить в шаблон”.

8. Щелкните на кнопке “ОК” для возвращения в диалоговое окно “Стиль”.

9. Щелкните на кнопке “Применить” для присвоения нового стиля текущему символу или абзацу.

Примечание.

! Флажок “Обновлять автоматически” доступен только при создании стиля абзаца.

! Новый стиль символа можно будет применять и к абзацу, но только при выделении всего абзаца (как вы помните, для применения стиля абзаца достаточно было установить курсор в любое место абзаца).

! Если вы применили к некоторому слову свой созданный стиль символа, то изменить его можно только путем изменения стиля символа, а не абзаца. Для этого в списке стилей (см. рис. 1) имеется стиль “Основной шрифт абзаца”:

Рис.13. Возможный стиль шрифта

Удаление стиля.

1. Выберите команду “Стиль” в меню “Формат”.

2. Выберите стиль, который требуется удалить, в списке “Стили”, а затем нажмите кнопку “Удалить”.

Примечание

! Если удалить созданный пользователем стиль абзаца, ко всем оформленным этим стилем абзацам будет применен стиль Обычный, а сам стиль будет удален из шаблона.

Шаблоны в Microsoft Word

Другой способ упрощения процедуры форматирования — использование шаблонов. Каждый документ Microsoft Word основан на шаблоне. Шаблон определяет основную структуру документа и содержит настройки документа, такие как элементы автотекста, шрифты, назначения сочетаний клавиш, макросы, меню, параметры страницы, форматирование и стили. Существует два основных вида шаблонов — общие шаблоны и шаблоны документов. Общие шаблоны, в том числе шаблон Normal.dot, содержат настройки, доступные для всех документов. Шаблоны документа, например, шаблоны записок или факсов, в диалоговом окне “Создание документа”, содержат настройки, доступные только для документов, основанных на этом шаблоне.

По умолчанию Microsoft Word использует шаблон Обычный (Normal), и именно им пользуется большинство пользователей программы. Чтобы получить доступ к другим шаблонам, выберите команду “Создать” в меню “Файл”. На экране отобразится диалоговое окно “Создание документа”:

Рис.14. Диалоговое окно “Создание документа”

Выбрав нужный вам шаблон, можете приступать к созданию соответствующего документа. Microsoft Word 2000 предлагает около сорока разнообразных шаблонов и мастеров. Среди них есть письма и факсимильные сообщения, веб- странички, записки и конверты. Пользоваться шаблонами очень просто — в каждом шаблоне есть подсказки по использованию. Это может быть короткая инструкция в конце документа или же надписи типа “Здесь впишите название
Вашей фирмы” в самом тексте. Все подобные подсказки необходимо заменить соответствующим текстом. Шаблоны можно использовать целиком или же какую- нибудь их часть, в зависимости от ваших потребностей. Благодаря шаблонам можно сэкономить очень много времени. Например, если вы постоянно общаетесь с какой-нибудь организацией, и каждый раз вводите стандартное приветствие, реквизиты и т.д., удобно будет создать собственный шаблон на основе любого стандартного.

Создание шаблона.

1. Выполните одно из следующих действий:

— Чтобы создать новый шаблон на основе существующего документа, выберите команду “Открыть” в меню “Файл”, а затем откройте нужный документ.

— Чтобы создать новый шаблон на основе существующего шаблона, выберите команду “Создать” в меню “Файл”. В окне “Шаблоны” выберите шаблон, который будете использовать как основу, и укажите “Создать шаблон” вместо “Создать документ” (последняя настройка обычно указывается по умолчанию).

Рис.15. Создание шаблона.

2. Внесите в будущий шаблон необходимую информацию.

3. В меню “Файл” выберите команду “Сохранить как”.

4. Выберите значение “Шаблон документа” в поле “Тип файла”.

5. Введите имя нового шаблона и нажмите кнопку “Сохранить”.

Совет.

При создании шаблона заносите в него только общую информацию, которая нужна вам в каждом документе, основанном на таком шаблоне. Например, не стоит при создании шаблона для написания писем набирать текст письма, которое вам нужно сегодня отправить, иначе каждый раз, когда вы захотите воспользоваться своим шаблоном, вам придется удалять этот текст и вносить новый. Лучше сначала создайте шаблон, а потом, взяв его за основу, приступайте к текущим делам.

Изменение шаблона.

1. Выберите команду “Открыть” в меню “Файл”, а затем найдите и откройте шаблон, который требуется изменить.

2. Если в диалоговом окне “Открытие документа” нет списка шаблонов, выберите значение “Шаблон документа” в списке “Тип файлов”.

3. Измените любые из имеющихся в шаблоне надписей, рисунков, стилей, форматов, макросов, элементов списка автотекста, панелей инструментов, настроек меню и сочетаний клавиш.

4. Нажмите кнопку “Сохранить”.

Примечание.

Внесенные в шаблон изменения не влияют на содержимое существующих документов, основанных на этом шаблоне. Измененные стили обновляются при открытии существующих документов, только если установлен флажок
“Автоматически обновлять стили”. Чтобы установить этот флажок, перед открытием существующих документов выберите в меню “Сервис” команду “Шаблоны и надстройки”.

Рис.16. Диалоговое окно “Шаблоны и надстройки”

Упражнения

№1

По умолчанию дан стиль Обычный (шрифт: Arial, 12 пт, русский; отступ: нет, межстрочный интервал одинарный, выравнивание по левому краю). Изменить стиль для удобного выполнения своей работы (шрифт: Times New Roman, 13,5 пт, русский; отступ: первая 0,9 см по ширине, межстрочный интервал множитель 1,3, выравнивание по ширине).

Порядок выполнения:

1. В меню “Формат” выбираем команду “Стиль”.

2. В появившемся окне в поле “Стили” выбираем стиль Обычный и нажимаем кнопку “Изменить”.

3. В диалоговом окне “Изменение стиля” нажимаем кнопку “Формат” и выбираем те параметры, которые нам необходимо изменить: “Шрифт” для изменения шрифта и его размера, и “Абзац” для изменения абзацного отступа и межстрочного интервала.

4. Вносим необходимые нам изменения, при желании устанавливаем флажки

“Добавить в шаблон” и “Обновлять автоматически” и нажимаем “OK” а затем “Применить”.

№2

Создать стиль для обозначения надписей типа “Рис. 1. Диалоговое окно… ”, который назвать Надпись под рисунком (основан на стиле Обычный, но шрифт:
Times New Roman, 12 пт, курсив, выравнивание по центру).

Порядок выполнения:

1. В меню “Формат” выбираем команду “Стиль”.

2. В появившемся окне в поле “Стили” выбираем стиль Обычный и нажимаем кнопку “Создать”.

3. В диалоговом окне “Создание стиля” указываем имя нового стиля.

4. В списке “Формат” выбираем параметры для создания нового стиля:

“Шрифт” и “Абзац”.

5. Вносим необходимые параметры, при желании устанавливаем флажки

“Добавить в шаблон” и “Обновлять автоматически” и нажимаем “OK” а затем “Применить”.

№3

Создать шаблон открытки, на которой будут писаться новогодние поздравления различным людям.

Порядок выполнения:

Шаблон можно создать как самому, так и на основе уже существующего шаблона. Приведу пример создания своего собственного шаблона.

1. Откройте новый документ и внесите в него ту информацию. Которая будет присутствовать в каждой открытке, например текст

“Уважаемый….” и сам текст поздравления.

2. В меню “Файл” выберите команду “Сохранить как”.

3. Выберите значение “Шаблон документа” в поле “Тип файла”.

4. Введите имя нового шаблона и нажмите кнопку “Сохранить”.

В последующем вы сможете найти свой шаблон на вкладке “Общие” в диалоговом окне “Создание документа”.

Список литературы

Комягин В. Б.,

Word 2000. Русская и английская версии. —

М.: Издательство ТРИУМФ , 2002 — 288 с.; ил.

Струнин А. В.,

Компьютер для тех, кому некогда. —

М.: Издательство ТРИУМФ , 2001 — 384 с.; ил.

Хэлворсон М.,

Х95 Эффективная работа с Microsoft Office 2000 —

СПб.: Питер, 2001 — 1232 с.; ил.
————————

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Главная (ggg.htm)

Шаблоны

(шаблоны.htm), стр. 19

Удаление стиля

(удаление стиля), стр.18

Применение стиля

(применение стиля), стр.16

Создание стиля

(создание стиля), стр.16

Изменение стиля

(изменение стиля.htm), стр.11

Стили

(стили.htm), стр. 9

Введение

(введение.htm), стр. 4

[pic]

Создание шаблона

(создание шаблона), стр.20

Изменение шаблона

(изменение шаблона), стр.20

Упражнения

(упражнения.htm), стр.22

[pic]

В настоящее время, когда популярность World Wide Web достаточно велика, объем трафика передаваемого по сети Internet по протоколу FTP занимает тем не менее первое место, несколько опережая объем трафика по протоколу HTTP. В этом свете организация файловых архивов в рамках технологии TCP/IP является крайне актуальной задачей.

Архивы используют для решения разных задач, однако наиболее популярными в сети являются свободно доступные архивы или такие архивы, доступ к которым разрешен по анонимному идентификатору пользователя. Таким образом эти архивы можно использовать в качестве:

коллекции свободно распространяемого программного обеспечения; коллекции программ для бета-тестирования; коллекции нормативных и регламентных документов; и т.п.

FTP-архив можно использовать и в качестве архива коммерческого программного обеспечения, которое используется в компании, только в этом случае такой архив не должен разрешать анонимного доступа к хранящимся в нем ресурсам.

Часто возможность авторизированного FTP-доступа используют и для обмена сообщениями, т.е. в качестве средства коммуникации. Это происходит обычно в том случае, когда система электронной почты по тем или иным причинам не работает.

В настоящее время всю систему взаимодействия компонентов FTP-обмена можно представить в виде схемы представленной на рисунке 4.1.

На этой схеме показано два важных технологических момента: во-первых, доступ к архиву можно осуществлять не только из специализированной программы-клиента, но и из универсального броузера, например Netscape Communicator или Microsoft Internet Explorer, а во-вторых, для поиска информации в FTP-архивах можно воспользоваться программой Archie.

Рис. 4.1. Схема взаимодействия компонентов FTP-обмена

При этом следует четко понимать, что Archie и FTP — это совершенно разные технологии. В большинстве случаев доступ к Archie-серверу пользователи осуществляют из Archie-клиента, который находится на той же машине, что и сервер, т.е. сначала пользователь по Telnet заходит как пользователь Archie, а потом использует программу-клиент (обычно она запускается в качестве оболочки) для доступа к Archie серверу.

Протокол FTP (File Transfer Protocol)

FTP (File Transfer Protocol или «Протокол Передачи Файлов») — один из старейших протоколов в Internet и входит в его стандарты. Обмен данными в FTP проходит по TCP-каналу. Построен обмен по технологии «клиент-сервер». На рисунке 4.2 изображена модель протокола.

Рис. 4.2. Модель протокола

В FTP соединение инициируется интерпретатором протокола пользователя. Управление обменом осуществляется по каналу управления в стандарте протокола TELNET. Команды FTP генерируются интерпретатором протокола пользователя и передаются на сервер. Ответы сервера отправляются пользователю также по каналу управления. В общем случае пользователь имеет возможность установить контакт с интерпретатором протокола сервера и отличными от интерпретатора пользователя средствами.

Команды FTP определяют параметры канала передачи данных и самого процесса передачи. Они также определяют и характер работы с удаленной и локальной файловыми системами.

Сессия управления инициализирует канал передачи данных. При организации канала передачи данных последовательность действий другая, отличная от организации канала управления. В этом случае сервер инициирует обмен данными в соответствии с параметрами, согласованными в сессии управления.

Канал данных устанавливается для того же host’а, что и канал управления, через который ведется настройка канала данных. Канал данных может быть использован как для приема, так и для передачи данных.

Возможна ситуация, когда данные могут передаваться на третью машину. В этом случае пользователь организует канал управления с двумя серверами и организует прямой канал данных между ними. Команды управления идут через пользователя, а данные напрямую между серверами (рисунок 4.3).

Канал управления должен быть открыт при передаче данных между машинами. В случае его закрытия передача данных прекращается.

Рис. 4.3. Соединение с двумя разными серверами и передача данных между ними

. Режимы обмена данными

В протоколе большое внимание уделяется различным способам обмена данными между машинами различных архитектур. Действительно, чего только нет в Internet, от персоналок и Mac’ов до суперкомпьютеров. Все они имеют различную длину слова и многие различный порядок битов в слове. Кроме этого, различные файловые системы работают с разной организацией данных, которая выражается в понятии метода доступа.

В общем случае, с точки зрения FTP, обмен может быть поточный или блоковый, с кодировкой в промежуточные форматы или без нее, текстовый или двоичный. При текстовом обмене все данные преобразуются в ASCII и в этом виде передаются по сети. Исключение составляют только данные IBM mainframe, которые по умолчанию передаются в EBCDIC, если обе взаимодействующие машины IBM. Двоичные данные передаются последовательностью битов или подвергаются определенным преобразованиям в процессе сеанса управления. Обычно, при поточной передаче данных за одну сессию передается один файл данных, а при блоковом способе за одну сессию можно передать несколько файлов.

Описав в общих чертах протокол обмена, можно перейти к описанию средств обмена по протоколу FTP. Практически для любой платформы и операционной среды существуют как серверы, так и клиенты. Ниже описываются стандартные сервер и клиент Unix-подобных систем.

Программное обеспечение доступа к FTP-архивам

Для работы с Ftp-архивами необходимо следующее программное обеспечение: сервер, клиент и поисковая программа. Сервер обеспечивает доступ к ресурсам архива из любой точки сети, клиент обеспечивает доступ пользователя к любому архиву в сети, а поисковая система обеспечивает навигацию во всем множестве архивов сети.

В разных операционных системах эти компоненты Ftp-обмена изменяются как по форме, так и по возможностям, но некоторые общие принципы остаются, кроме этого, программы, ориентированные на интерфейс командной строки, по большей части остаются неизменными в разных операционных средах.

Сервер протокола — программа ftpd

Команда ftpd предназначена для обслуживания запросов на обмен информацией по протоколу FTP. Сервер обычно стартует в момент загрузки компьютера. Синтаксис запуска сервера следующий:

               ftpd [-d] [-1] [-t timeout] d — опция отладки; 1 — опция автоматической идентификации пользователя; t — время пассивного ожидания команд пользователя.

Каждый сервер имеет свое описание команд, которое можно получить по команде help. Автоматическая идентификация пользователей осуществляется при помощи файла /etc/passwd. Пароль пользователя не должен быть пустым.

Существует специальный файл, в котором содержатся запрещенные пользователи, т.е. те, кому обслуживание по протоколу FTP запрещено. Возможен вход в архив по идентификатору пользователя anonimous или ftp. В этом случае сервер принимает меры по ограничению доступа к ресурсам компьютера для данного пользователя. Обычно для таких пользователей создается специальная директория ftp, в которой размещают каталоги bin, etc и pub. В каталоге bin размещаются команды, разрешенные для использования, а в каталоге pub собственно сами файлы. Каталог etc закрыт для просмотра пользователем и в нем размещены файлы идентификации пользователей.

Программа обмена файлами — ftp

FTP — это интерфейс пользователя при обмене файлами по одноименному протоколу. Программа устанавливает канал управления с удаленным сервером и ожидает команд пользователя. Идентификатор удаленного сервера указывается либо аргументом программы, либо в команде интерфейса open.

Если команда ftp работает с пользователем и ожидает его команд, то на экране отображается приглашение «ftp>».

Синтаксис команды:

               ftp [-v][-d][-i][-n][host] v — подавляет ответы сервера и статистику передачи данных; n — управляет режимом идентификации пользователя. Если указан этот ключ, то сначала проверяется файл .netrc; i — выключает подтверждения передачи файла при массовом копировании файлов; d — включает режим отладки; g — отключает прозрачность передачи имен.

В рамках данного курса нет возможности перечислить все команды ftp, поэтому остановимся только на самых необходимых.

Первой такой командой является команда open. По этой команде открывается сеанс работы с удаленным сервером:

               ftp>open polyn.net.kiae.su

После выдачи такой команды последуют запросы идентификации пользователя. Зарегистрировать пользователя можно и по команде user:

               ftp> user anonymous

В данном примере пользователь не имеет особых прав доступа на удаленном сервере и поэтому регистрируется как аноним. В ответ на запрос идентификации следует в этом случае ввести свой почтовый адрес. Обычно достаточно ввести что-то похожее на почтовый адрес для допуска к ресурсам архива, но бывают и дотошные серверы, которые проверяют наличие такого адреса, поэтому лучше никого не обманывать и честно регистрироваться.

Следующими по важности командами являются команды cd и ls (dir). Назначение этих команд достаточно прозрачно и понятно всем пользователям — навигация по дереву файловой системы и просмотр содержания каталогов. Здесь следует посоветовать пользоваться при просмотре каталогов командой ls с дополнительными параметрами:

               ftp>ls -FC

В этом случае пользователь может получить многоколоночный отчет с указанием типов файлов. Однако не все серверы отрабатывают эту комбинацию.

Так как в процессе приема-передачи участвуют две машины, то кроме навигации в удаленной файловой системе нужна еще навигация в локальной файловой системе. Для этой цели служит команда lcd (локальная cd). Кроме этого пользователь может выдать и любую команду локальной оболочки, если предварит ее символом «!»:

               ftp> !pwd

По этой команде будет выдано имя текущей директории на локальной машине.

И, наконец, самыми важными являются команды приема/передачи данных get, put, mget, mput и bin. По командам get и put можно принять или передать один файл:

               ftp> get README.TXT

Команды mget, mput предназначены для приема/передачи набора файлов:

               ftp> mget *.gz

Из примера видно, что в последнем случае применяется маска «*». Обычно при передаче групп файлов для каждого файла запрашивается подтверждение. Для того, чтобы избежать этого перед приемом/передачей, следует выдать команду prompt. Последняя переключает режим запроса подтверждения и при повторном использовании этой команды состояние запроса подтверждения восстанавливается. Другой полезной командой является команда hash:

               ftp> hash #

Символ «#» можно заменить на любой другой. При работе по медленным линиям или при передаче больших файлов после включения режима hash пользователь имеет возможность видеть процесс передачи данных (знак «#» выдается после передачи каждого блока). И последнее, на чем следует остановить внимание — это команда bin. После выдачи этой команды по умолчанию данные будут передаваться в режиме передачи двоичных данных. Последнее чрезвычайно важно, т.к. при передачи в ASCII нельзя передать программы и архивированные данные. Часто бывает полезно включить режим bin и для символьных данных с произвольной длиной строки, например файлов postscript (*.ps), т.к. в ASCII режиме есть ограничение на длину строки (обычно 254 символа).

Для выхода из ftp следует выполнить команду quit.

Поиск в FTP-архивах — программа Archie

В настоящее время доступ по FTP-протоколу осуществляется из множества мультипротокольных интерфейсов (например, Mosaic или Netscape) или графических ftp-оболочек типа ftptool для X-Window. Все они гораздо удобнее и проще в использовании, но и потребляют гораздо больше ресурсов.

Любопытно, что FTP-сервер есть даже для MS-DOS (пакет NCSA Telbin), не говоря о многозадачных средах. Однако поиск нужного FTP-сервера в Internet — задача сложная и трудоемкая. Для ее облегчения существует специальное средство — Archie. Archie был разработан в Университете McGill в Канаде. Задача Archie — сканировать FTP-архивы на предмет наличия в них требуемых файлов. Работать с Archie можно через telnet-сессию, через локального клиента или по электронной почте. Для работы по telnet следует открыть telnet-сессию, в ответ на login ввести слово «archie»:

               telnet archie.mcgill.ca               login: archie               ……               archie>

После появления приглашения «archie>» следует поинтересоваться возможностями сервера, введя команду «help».

При работе через локального клиента вводят просто:

               archie gnuplot.tar.gz

и в ответ получают список архивов, где имеется файл «gnuplot.tar.gz». Следует принять во внимание, что различные модификации клиентов (особенно графические) могут значительно отличаться по синтаксису друг от друга.

Разработка программного обеспечения для передачи результатов проектирования по СМП ПП на разработку конструкционных решений деталей и оснастки.

Введение.

Темой предлагаемого дипломного проекта является разработка программного обеспечения для передачи результатов проектирования по СМП ПП на разработку конструкционных решений деталей и оснастки.

В проекте предлагается программное обеспечение p-flex, разработанное для интеграции пакетов PCAD и T-FLEX для СМП.

Одним из недостатков PCAD-a является то, что он представляет лишь плоский (двухмерный) вид ПП. Для разработчиков деталей оснастки зачастую бывает необходимо знать объемные размеры ПП, т.к. от них напрямую зависят конфигурация и габариты проектируемого изделия. Разработанное программное обеспечение значительно облегчает контроль соответствия размеров, т.к. она полностью автоматизирует процесс передачи габаритов ПП (с учетом высоты!!! т.е. в трехмерном виде) из системы PCAD прямо в систему разработки деталей оснастки — T-FLEX. Разработчику нужно лишь вставить фрагмент, изображающий плату, предварительно подготовленный разработанной программой p-flex, прямо в свой сборочный чертеж T-FLEXа на предназначенное ей место и визуально проконтролировать соответствие размеров. Заметим, что использование предлагаемого ПО освобождает разработчика деталей оснастки от использования PCAD (тогда, как раньше ему приходилось вручную анализировать ПП в PCADе и исходя из ее размеров строить свою работу).

Помимо передачи габаритных параметров между системами, предлагаемое ПО помогает осуществлять контроль по КД, т.к. способна, по стандартному pdf-файлу системы PCAD, создать полный перечень элементов, содержащихся на ПП, по необходимой форме и поместить его в файл .dbf в виде базы данных. Электронный вид и форма перечня элементов позволяют легко использовать его для формирования текстовой конструкторской документации.

Кроме своего главного назначения разработанное ПО помогает продемонстрировать возможности системы T-FLEX как параметрической системы проектирования нового поколения, и показать ее преимущества в сравнении с AutoCADом.

Краткое описание маршрута проектирования ПП.

Ниже предлагается описание сквозного маршрута проектирования печатных плат (СМП ПП) от схемы электрической принципиальной до выхода на технологическое оборудование с использованием системы PCAD4.5 : структура маршрута и программное обеспечение.

Дается основная последовательность действий пользователя в процессе сквозного проектирования РЭУ для двуслойных и многослойных субблоков с двухсторонней установкой элементов штырьевых и планарных.

Отметим, что в СМП ПП не рассматриваются задачи, связанные с логическим моделированием принципиальных электрических схем.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

1.1 ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ сквозного маршрута проектирования ПП.

Программное обеспечение сквозного маршрута проектирования печатных плат (ПО СМП ПП) является интегрированным набором проблемно ориентированных программных пакетов, работающих в интерактивном режиме. Средства системы PCAD (предполагается возможность использования пакетов от версии 4.5) позволяют проектировать принципиальные электрические схемы, двухслойные и многослойные печатные платы. Программные средства, включенные в маршрут, позволяют получать, по информации спроектированной в системе PCAD, конструкторскую документацию (система “Восток” — для текстовой и PCAD — для графической), подготавливать и контролировать входную информацию для пакета программ выхода на технологическое оборудование (пакет программирования управляющей информации для маршрута).

Наличие большого числа взаимосвязанных пакетов и их баз данных обеспечивает сквозное проектирование РЭУ.

Результаты проектирования ПП можно передать в T-Flex CAD, полностью параметрическую (в отличии от других) систему проектирования для дальнейшей разработки деталей и оснастки, выработки конструкционных решений, а также контроля на соответствие габаритов ПП и элементов конструкции.

ПО СМП ПП состоит из нескольких пакетов программ и их баз данных связанных в единую базу данных проектируемого изделия, что позволяет свести к минимуму ввод исходной информации и избежать повторного задания параметров проекта, тем самым сокращает количество возможных ошибок при вводе исходных данных, время проектирования изделия и его стоимость, обеспечивает качество разработок.

Программное обеспечение сквозного маршрута проектирования ПП функционирует в среде MS-DOS на персональных компьютерах IBM PC/AT или PC/XT, с объемом памяти 640кб, а также на других ПЭВМ, полностью совместимых с указанными.

Для работы системы требуются:

— 10 мбт дисковой памяти на винчестере

— устройство ввода типа “мышь”.

Программное обеспечение системы позволяет проектировать ПП со следующими характеристиками и параметрами:

установка корпусов на плате — двусторонняя и односторонняя

тип устанавливаемых корпусов — штырьевые и планарные

размер платы — не более 500х500 мм (60х60 дюймов)

разрешающая способность ширины проводников и расстояний — 0.025 мм (0.001дюйма)

количество компонентов — не более 500

различных компонентов — не более 400

количество цепей в электрической схеме — не более 1000

общее количество контактов:

всех корпусов и отверстий — не более 32000

число проводниковых слоев — не более 50.

1.2СОСТАВ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ сквозного маршрута проектирования ПП..

В состав ПО СМП ПП входят: пакет программ системы PCAD (версия 4.5), пакет программ “Восток”, пакет программ подготовки и контроля выхода на технологическое оборудование и программы подготовки информации для КД и ТД на изготовление изделия, и средства сопряжения всех перечисленных пакетов для автоматизированной передачи информации о проектируемом изделии между ними (одним из них является преедлагаемый пакет p-flex для связи PCAD — T-FLEX).

Пакет программ системы PCAD содержит в своем составе три графических редактора PCCAPS, PCPLACE и PCCARDS и набор утилит и программ, выполняющих служебные функции.

Помимо стандартных программ PCAD версии 4.5 в состав ПО включен пакет программ, разработанных в НИИА для обеспечения выхода на технологическое оборудование, применяемое в НИИА. Разработанный пакет включает в себя программы корректировки, контроля, прорисовок топологии и формирования управляющей информации для технологических установок.

2.ЭТАПЫ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА.

Сквозной маршрут проектирования печатных плат включает в себя этапы: создание графического описания схемы электрической принципиальной со списком соединений средствами графического редактора PCCAPS, подготовки КД на схему, упаковку логических элементов в микросхемы, размещение их на конструктиве, проектирование топологии ПП и подготовки КД и УИ для технологического оборудования.

Предполагается, что пользователь знаком с основными принципами работы с MS DOS ПЭВМ.

В качестве программы-утилиты MS DOS рекомендуется использовать программу NORTON.

3. БАЗА ДАННЫХ СИСТЕМЫ PCAD

В ходе эксплуатации системы PCAD было выявлено, что при разработке РЭУ необходимо очень внимательно использовать, своевременно и тщательно корректировать все элементы базы проектирования относительно распределения информации по слоям, их расположению в таблице слоев графических редакторов системы PCAD назначению и парности. С особенным вниманием следует относится к формированию и корректировке КОНСТРУКТИВОВ для ПП, библиотечных ЭЛЕМЕНТОВ для схемы и платы, файлов .PS и .SSF, библиотечных и создаваемых при проектировании файлов-БЛОКОВ. При создании файлов-БЛОКОВ не включать лишних слоев.

При выборе библиотечных файлов для использования в проекте контролировать их корректность для топологической информации по таблице слоев и настройке слоев на принадлежность к проводниковым и парности слоев.

Особенно ВНИМАТЕЛЬНО при подготовке информации следует относиться к состоянию активности слоев, т.е. где формируемая информация оставит свой след, т.к. не всегда есть возможность ее перенести или проверить, где она сформирована. Так например, при подготовке конструктива для упаковки платы и размещения элементов, необходимо записать его с активным состоянием слоя COMP, для обеспечения правильного формирования таблиц при постановке элементов, независимо от стороны и способа их размещения: одно- или двухстороннего. Подробнее эти указания приведены в соответствующих инструкциях.

Кроме того известно, что при разработке РЭУ необходимо очень внимательно использовать, своевременно и тщательно корректировать библиотеки РЭК. Исправление неверно введенных РЭК на заключительных этапах проектирования дорого обходится, иногда приходится возвращаться к самому началу (к исправлению принципиальной схемы) от уже изготовленной печатной платы.

Описание РЭК в БД в общем случае состоит из двух частей:

— Условно — графическое обозначение РЭК (УГО) на электрической схеме (файлы с расширением .sym). УГО создается средствами схемного графического редактора PCCAPS. Правила и порядок создания УГО приведены в инструкции по созданию условно — графического обозначения РЭК для сквозного маршрута проектирования с использованием системы PCAD4.5 и выше

— Конструкторско — технологическое отображение РЭК (КТО) (файлы с расширением .prt), включающее информацию о выводах РЭК для подключения КП, отображение РЭК на сборочном чертеже ПП, а при использовании КТО при проектировании ПП по сквозному маршруту, также упаковочную информацию. КТО создается средствами топологического графического редактора PCCARDS.

— Отображение РЭК для p-flex передаваемое по сквозному маршруту проектирования в T-flex.(см.описание )

За состоянием, коррекцией и пополнением БД следит специальная группа во главе с администратором БД.

Перед началом работы с проектом, необходимо убедиться в том, что все компоненты, используемые в данном субблоке, присутствуют в БД.

По всем вопросам, связанным с использованием БД PCAD, пользователю следует обращаться к администратору БД или создать недостающие компоненты, пользуясь вышеуказанными инструкциями по созданию УГО и КТО (в этом случае всю ответственность за правильность и полноту информации для прохождения маршрута несет сам пользователь).

Перейдем теперь непосредственно к описанию работы по СМП ПП с использованием пакета PCAD.Для обеспечения проектирования РЭУ пользователь должен располагать следующим:

— набор пакетов программного обеспечения;

— ТЗ на проектирование РЭУ ;

— БД, в которой должны быть все используемые в проекте элементы.

Перед началом работ по ТЗ на рабочем диске в директории PCAD следует создать свой поддиректорий, имя которого, как правило, соответствует имени разрабатываемой ПП. В этом директории в дальнейшем будут находиться все файлы, необходимые для проектирования блока РЭУ. Все работы по проекту должны проводиться из этого директория. Настоятельно рекомендуется сохранять на ГМД ИСХОДНУЮ ИНФОРМАЦИЮ для КАЖДОГО ЭТАПА ПРОЕКТА и не менее ДВУХ последних КОПИЙ информации ТЕКУЩЕГО ЭТАПА.

Директории, содержащие программное обеспечение и БД, доступны для чтения и находятся в ведении администратора системы:

/PCAD/EXE — набор загрузочных модулей маршрута проектирования

/PCAD/UTIL — ПО подготовки и контроля УИ для выхода на технологическое оборудование

/PCAD/DRV — сопровождающие драйверы

/PCAD/LIB — библиотеки

/PCAD/… — базы данных

проведение текущих работ и запись информации о проекте в эти директории нежелательна и может привести к порче программного обеспечения.

По всем вопросам, связанным с установкой ПО для работы по маршруту, следует обращаться к администратору ПО маршрута.

4. ПОСТРОЕНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ И ПОДГОТОВКА ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ КОНСТРУКТОРУ.

Начальной фазой при проектировании РЭУ по сквозному маршруту является создание схемы электрической принципиальной, включающий в себя следующие этапы:

1.Создание схемы электрической принципиальной.

Программа PCCAPS, файл .sch.

ВНИМАНИЕ !

При создании электрической схемы всем компонентам схемы

должен быть присвоен атрибут PRT, содержащий имя КТО РЭК.

Эту информацию разработчик электрической схемы получает из учетной информации БД или от конструктора РЭУ и вносит в .sch файл на этапе создания схемы. Атрибут PRT может быть изменен при конструкторской доработке схемы.

2.Выделение списка электрических соединений.

Программа PCNODES, файл .nlt.

3.Объединение списков электрических соединений в один, в случае много листового описания.

Программа PCLINK, файл .xnl.

4.Проверку электрической схемы в плане нарушения общих правил построения электрических схем и требований сквозного маршрута проектирования.

Программа PCERC, файл протокола .erc.

5.Получение перечня элементов РЭУ.

Система Восток 3.1, файл .pe3.

Система P-FLEX, файл .dbf

6.Получение эскиза и КД электрической принципиальной схемы.

Выполнение перечисленных этапов проводится разработчиком РЭУ.

При проектировании РЭУ по сквозному маршруту проектирования конструктор РЭУ должен получить от разработчика электрической схемы следующую информацию:

— Список электрических соединений ( .nlt или .xnl файл );

— Распечатку перечня элементов;

— Эскиз электрической схемы (чертеж и/или .sch файл).

— Файлы-фрагменты с изображением ПП для передачи в T-FLEX

Если при проектировании РЭУ по сквозному маршруту разработчик выполняет упаковку платы и первоначальное размещение элементов, то конструктор РЭУ должен получить от разработчика электрической схемы следующую информацию:

— Распечатку перечня элементов;

— Эскиз электрической схемы (чертеж и/или .sch файл).

— Описание списка цепей и размещения компонентов на печатной плате ( .pkg или .plc файл );

— Файл описания упаковочной информации (.pkl файл).

Пользуясь переданной информацией — конструктор РЭУ проводит проектирование РЭУ, выполняя следующие этапы маршрута.

5. ПРОВЕРКА ВЫПОЛНЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЕ ТРЕБОВАНИЙ СКВОЗНОГО МАРШРУТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЭУ ( PCERC и PCFORM ), ПОДГОТОВКА КОНСТРУКТИВА ДЛЯ УПАКОВКИ И РАЗМЕЩЕНИЯ.

5.1ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ.

Перед началом обработки полученного от разработчика .nlt или .xnl файла конструктору необходимо провести входной контроль проверку выполнения в .nlt или .xnl файле требований сквозного маршрута проектирования.

5.1.1.Программа PCERC обеспечивает проверку правильности ввода электрической принципиальной схемы.

Входным файлом для программы PCERC является файл списка цепей в двоичном виде (.NLT и .XNL). В результате проверки формируется файл отчета (.ERC), который может быть выведен на экран или принтер.

Правила и порядок выполнения этого этапа:

— После загрузки программы PCERC по главному меню программы операция GCONFIGURE (конфигурация модуля) выполнить настройку, т.е. выбрать необходимые проверки.

Программа PCERC позволяет осуществить до десяти различных проверок электрической схемы изделия. Можно осуществить проверку сразу по всем правилам, только по одному из правил, или по нескольким правилам в любой комбинации.

До выполнения работ по проектированию топологии необходимо выполнить проверку наличия и правильности упаковки вентилей в корпус — проверка 8 Packaging consistency check (проверка упаковки).

В случае наличия в .nlt или .xnl ошибок, приводящих к некорректности дальнейшей обработки, конструктор должен сообщить об этом разработчику электрической схемы. Разработчик должен устранить указанные ошибки и передать конструктору новый вариант .nlt или .xnl файла (и .sch файла).

5.1.2.Программа PCFORM обеспечивает проверку наличия и правильности задания в компонентах атрибута PRT.

Наличие у КАЖДОГО компонента РЭУ PRT атрибута является обязательным условием для дальнейшей обработки.

Наличие в электрической схеме определенного количества компонентов периферии и правильность задания их опорных имен также является обязательным условием правильного получения БД РЭУ.

Входным файлом для программы PCFORM является файл списка цепей в двоичном виде (.NLT и .XNL). В результате для выполнения проверки сформировать файл отчета (.MAT) — список компонентов по опорным именам, который можно вывести на экран или принтер, для этого на запросы программы указать:

Attribute Keyword : Ввести имя передаваемого

в .mat файл атрибута

компонентов PRT

List Components By: NAME Пробелом установить

REFERENCE DESIGNATOR.

Для выполнения проверки просмотреть содержимое полученного .MAT файла.

.MAT файл содержит таблицу, включающую следующие графы:

ITEM — номер

QTY — количество вентилей

COMP-NAME — имя УГО (.SYM файла)

REFERENCE-DESIGNATOR — опорное имя вентилей

DESCRIPTION — выделенное значение атрибута

(PRT — имя КТО)

В одну строку (под один номер) попадает группа компонентов, у которых одинаковы все три значения: имя УГО, опорное имя вентиля, значение атрибута.

В таблице необходимо проверить следующее:

— ВСЕ компоненты должны иметь атрибут PRT;

— Значение PRT атрибута должно быть обязательно задано с расширением.

— Значение PRT атрибута для вентилей, входящих в один корпус, должно быть одинаковым.

Т.е. одно и то же опорное имя может встречаться более чем в одной строке только в том случае, если компонент является неоднородным. При этом значение PRT атрибута в данных строках должно быть ОБЯЗАТЕЛЬНО одинаковым.

Невыполнение хотя бы одного из указанных требований приводит к невозможности дальнейшей обработки .nlt или .xnl или к ее некорректности.

В этом случае конструктор должен сообщить об этом разработчику электрической схемы. Разработчик должен устранить указанные ошибки и передать конструктору новый вариант .nlt или .xnl файла (и .sch файла).

5.2ПОДГОТОВКА КОНСТРУКТИВА.

Последовательность действий.

1.Вызов PCCARDS

— командой DETL установить “детальный” режим работы графического редактора, пpи этом меню команд окрашено в зеленый цвет,

— командой VLYR проверить исходную таблицу слоев по рекомендациям пункта 3 для графического редактора PCCARDS, если таблица изменена, выйти из редактора, удалить из рабочей директории файла .cmd, .cm$, .dbg, повторить вызов PCCARDS.

2.Для обеспечения трассировки МПП проверить в таблице слоев наличие слоев для внутренних трасс: INT1, INT2,…,INTi. Пpоставить флаг трассировки S для всех внутренних трасс (SCMD/LPAR), а так же для COMP и SOLDER и обеспечить парность внутренних слоев.

3.Ввести в требуемых местах запреты на проведение трасс (DRAW/FREC, слои BARALL, BARCMP, BARSLD, BARIN1…), запрет на размещение межслойных отверстий (слой BARVIA) и запреты на размещение элементов (слои BARPLC, BARCMP, BARSLD). Толщина линии (W:0).

4.Для обеспечения двухстороннего размещения элементов объединить в паpы (SCMD/LPAR) следующие слои:

PADCOM-PADSLD, FLCOMP-FLSOLD, PIN-PINBOT,

SLKSCR-SLKBOT, REFDES-REFDBT, DEVICE-DVCBOT,

BARCMP-BARSLD, BARTOP-BARBOT, MSKGTP-MSKGBT

и т.п.

5.Обрисовка контура платы (DRAW/LINE).

Проводится на 2-х слоях:

а) SLKSCR (толщина линии W:10)

б) KONTUR (W:10)

Размещение контура платы производить так, чтобы левый нижний угол имел координату (0,0).

6.Обрисовка области трассировки (DRAW/RECT, DRAW/LINE).

BRDOUT (W:0) выполнить обрисовку поля трассировки прямоугольником или ломанной линией, только линия прорисовки должна быть непрерывной.

7.В центрах крепежных отверстий:

нарисовать следующие знаки (DRAW/LINE, CIRCLE):

— на слое KONTUR: перекрестье (W=0) и окружность требуемого радиуса (W=5).

— на слое SLKSCR: перекрестье (W=0) “+”.

8. Установить командой VLYR слой COMP 1 ABL A. В центpе каждого крепежного отверстия поставить компонент с именем OTV.PRT. Команда (ENRT/COMP).

9.Ввести ключ ФШ с именем KLUCH.PRT. Команда (ENTR/COMP). или Ключ — на слое TRO ввести вспышку (DRAW/FLSH, APER=10).

10.Завести уголки по контуру платы на слое TRO.

Команда DRAW/LINE толщина линии (W:16).

11.Установить сетку трассировки 50х50.

12.Командой SYMB установить символьный режим (меню окрасится в красный цвет). Задать нулевую точку (ENTR/ORG) в левом нижнем углу контура платы для обеспечения сверления отверстий .

13.Проименовать каждый компонент начиная с ключа ФШ.

Команда NAME/RSQE имя 1,2,…,N.

14. Установить командой VLYR слой COMP 1 ABL A.

SOLDER и все слои INTn ABL, слой BRDOUT ON, слои PIN, PINTOP, PINBOT и SLKSCR, SLKTOP, SLKBOT ON, для дополнительного контроля различными между собой по цвету. Остальные слои OFF.

Задать ширину проводника 10.

Команда EDIT/WIRE толщина линии (W:10).

15.Запомнить файл с расширением .PLA или .PCB.

Команда FILE/SAVE.

6. УПАКОВКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ В БД РЭУ ( PCPACK ).

Выполнение этого этапа проводится конструктором или разработчиком РЭУ, после согласования с конструктором способа установки КТО, получения или проверки правильности подготовки выбранного конструктива.

Программа PCPACK выполняет важную функцию упаковки логических элементов в микросхемы, в результате чего вместо образа электрической схемы (.SCH) появляется образ печатной платы (.PKG).

Упаковка электрической схемы в БД РЭУ обеспечивает передачу информации, содержащейся в электрической схеме, в .pkg файл — исходный для проектирования топологии РЭУ и является одним из основных этапов проектирования.

Упаковка электрической схемы в БД РЭУ требует:

— использование КТО, содержащих повентильную упаковочную информацию;

— конструктив ПП (.PCB).

— обязательного выполнения требований, проверка которых осуществлялась в разделе 5.

Для проведения упаковки электрической схемы в БД РЭУ необходимо выполнить следующее:

6.1.Подготовить БД проекта.

— Руководствуясь ТЗ на проектирование РЭУ, распечаткой перечня и технологическими ограничениями, а также учитывая размеры и выбранный способ установки элементов определить контур платы, расположение крепежных отверстий и расположение зон запрета трассировки на плате и их характер, выбрать конструктив из существующих в библиотечном наборе или подготовить его руководствуясь рекомендациями приведенными в разделе 5.1.

— Поместить все используемые в РЭУ КТО в библиотечную директорию проекта либо в директорию, из которой будет осуществляться запуск программы PCPACK (текущую директорию). Можно также поместить часть КТО в библиотечную директорию, а часть в текущую.

Примечание. В качестве библиотечной директории проекта может выступать только одна директория, поэтому ВСЕ КТО, используемые в РЭУ, должны быть помещены в одну из двух (библиотечную или текущую) или в обе из указанных директорий.

— Проверить наличие в БД КТО элементов, указанных в перечне.

Если необходимо выбрать или разработать способ установки для элементов требующих специальных условий использования или для экономии площади поля размещения, а также учитывая дополнительные требования ТЗ или технологии изготовления РЭУ. В случае необходимости, провести корректировку и дополнить БД КТО.

Для применения связи PCAD—> T-FLEX, рекомендуется заранее подготовить файлы .pdf, для используемых в проекте КТО (.prt), и передать их в подкаталог PDF программы p-flex.

7. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ РАЗМЕЩЕНИЕ РЭК НА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЕ (PCPLACE).

Редактор PCPLACE является одним из трех графических редакторов системы PCAD (PCCAPS, PCPLACE, PCCARDS) и предназначен для размещения РЭК на печатной плате. PCPLACE имеет много общего с графическим редактором PCCAPS.

Ниже будут описаны существенные особенности, присущие редактору PCPLACE.

Входным файлом для запуска размещения являются БД ПП, сформированные пакетами PCNLT или PCPACK (.PKG).

Прежде чем приступить к размещению элементов при двустороннем монтаже на ПП в редакторе PCPLACE, надо проверить и настроить в исходном файле .PKG таблицу слоев — определить пары слоев “верх-низ”, как описано в разделе 10.2.

Описание всех команд редактора PCPLACE приведено в Пакете документации по графическим редакторам входящим в систему PCAD версии 4.5 (см. pcadhelp).

При работе используется дюймовая система единиц — милсы:

1милс = 0.001дюйма = 0.025мм.

ПОДГОТОВКА ФАЙЛА ПРИ ДВУСТОРОННЕМ МОНТАЖЕ РЭК НА ПП.

Прежде чем приступить к размещению элементов при двустороннем монтаже на ПП в редакторе PCPLACE, надо проверить и в случае необходимости откорректировать в сходном файле .PKG таблицу слоев и определение пар слоев “верх-низ”. Для этого командой SCMD/LPAR графического редактора PCCARDS требуется объединить в пары с запретом для трассировки (признак S и тип переходного отверстия для указанной пары должны быть сняты) следующие слои:

PADCOM — PADSLD —

FLCOMP — FLSOLD —

SLKSCR — SLKBOT —

PIN — PINBOT —

DEVICE — DVCBOT —

REFDES — REFDBT —

DRCCOM — DRCSLD —

MSKGTP — MSKGBT —

MSKFTP — MSKFBT —

BARCMP — BARSLD —

BARTOP — BARBOT — для автоматического размещения компонентов

Подобное объединение позволяет выполнять командой CLYR/COMP (или командой FLIP в PCPLACE) перестановку компонента со стороны слоя COMP на SOLDER и наоборот с автоматическим переносом графической информации на альтернативные слои.

8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТОПОЛОГИИ ПП (PCCARDS.)

Следующий за размещением этап — трассировка. Как и размещение трассировку можно осуществлять либо автоматически, либо вручную, либо комбинируя оба эти способа. Исходный файл для трассировки — это файл xxx.PLC, полученный в результате размещения. Чаще всего приходится использовать общий случай, когда часть трасс проводится вручную, а остальные автоматически.

PCCARDS является последним из трех графических редакторов системы PCAD (PCCAPS, PCPLACE, PCCARDS). Этот мощный редактор предназначен для работы с топологией ПП, создания библиотек КТО РЭК, формирования наборов контактных площадок и конструктивов. Принцип работы PCCARDS во многом схож с работой других графических редакторов PCADа.

Как и в других графических редакторах системы PCAD в PCCARDS используется структура слоев для отображения информации на экране. В PCCARDS по СМП ПП используются, как рабочие, следующие основные слои:

PIN — соединительные контакты на верхней стороне ПП

PINBOT — соединительные контакты на нижней стороне ПП

BRDOUT — границы поля трассировки

SLKSCR — чертеж графических символов с верхней стороны ПП

SLKBOT — чертеж графических символов с нижней стороны ПП

DEVICE — название элемента на верхней стороне ПП

DVCBOT — название элемента на нижней стороне ПП

REFDES — опорные обозначения на верхней стороне ПП

REFDBT — опорные обозначения на нижней стороне ПП

ATTR — атрибуты

COMP — трассы со стороны элементов (верхний слой)

SOLDER — трассы с нижней стороны ПП

INT1,INT2,..INTi — трассы внутренних слоев.

MSKGTP,MSKGBT,MSKFTP,MSKFBT — графика маскирующих слоев ПП;

Первые 17 слоев стандартной таблице (п.3) зарезервированы для создания файлов контактных площадок (файлы .PS) и их подгрузки в .PCB, остальные — для проектирования и редактирования топологии ПП и создания библиотечных элементов.

Система PCAD позволяет проектировать многослойные ПП (МПП) с двусторонним монтажом РЭК на МПП. Для осуществления этой возможности в PCCARDS необходимо объединить в пары слои ПП, отмечающие “низ-верх” (п.5.2.4).

При работе используется, как правило, дюймовая система единиц — милсы, при разработке маршрута выбрано соответствие :

1милс = 0.001дюйма = 0.025мм.

Так как для передачи в T-Flex используются только данные о графике элементов и атрибуты, а также размещение на поле ПП, подробности работ по маршруту не приводятся.

9. ПРИМЕНЕНИЕ СПРОЕКТИРОВАННОЙ ТОПОЛОГИИ.

По спроектированной и проверенной .PCB информации можно

получить: графическую КД, УИ на фотоплоттер для изготовления ФШ и УИ на сверлильный станок для подготовки крепежных и переходных отверстий монтажа (сквозных и межслойных). А также передать информацию о спроектированной плате в системы Восток3.1, AutoCAD (,Спринт-КРР) и сравнить ее с исходным описанием схемы электрической принципиальной (.SCH файл).

Для передачи информации о спроектированной плате в среду системы “Восток” необходимо воспользоваться документацией:

— ВОСТОК-ПРИМЕНЕНИЕ Инструкция пользователю по применению системы программных средств Восток3.1.

— Инструкция пользователю по применению программных средств PCAD-VOSTOK

Для передачи информации о спроектированной плате в среду системы AutoCAD необходимо воспользоваться документацией:

— Инструкция пользователя NXACAD — передача изображения из PCAD в AutoCAD

Этапы получения графической КД, УИ для изготовления ФШ и УИ на сверлильный станок для подготовки крепежных и переходных отверстий монтажа (сквозных и межслойных) по сквозному маршруту проектирования ПП приведены ниже для выполнения работ в системе PCAD и общих специальных программ контроля подготовленной информации. Работа с программным обеспечением ориентированным на применяемое технологическое оборудование описана в отдельных документах:

— инструкции пользователю на “Автоматизированное рабочее место (АРМ) подготовки управляющих программ (УП) для СМ-600 по результатам сквозного маршрута проектирования печатных плат”.

Документация и инструкции пользователю к системе CAMbridge, к программе оптимизации описания топологии для ГИ ЭМ-5039 и к программе RT11.

Для передачи информации о спроектированной плате в среду системы T-Flex следует воспользоваться описанием пакета p-flex (см. Руководство по применеию программного обеспечения).

10. ПОЛУЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ (чертежей КД, УИ для фотошаблонов и сверловки) на проектируемый печатный узел.

Сквозной маршрут проектирования ПП обеспечивает получение следующих выходных конструкторско-технологических документов:

— послойные чертежи платы;

— управляющая информация для фотооригиналов слоев платы ;

— управляющая информация на станки с ЧПУ для сверления отверстий ;

— сборочный чертеж ячейки;

— сборочный чертеж платы печатной многослойной.

По .pcb БД топологии платы после проверки можно программными средствами СМП ПП получить и передать на технический контроль для получения учетных номеров (на хранение в архиве результатов проектирования ПП) все перечисленные выше документы кроме последнего, который в свою очередь формируется средствами редактора PCCARDS (в отдельном файле .PCB или в том же) по результатам подготовки предыдущих документов и содержит технические требования и чертеж сборки МПП. Эти БД: .pcb и документы — составляют БД проектируемой платы, должны храниться в архиве результатов проектирования по СМП ПП и могут использоваться при внесении изменений и доработке.

Формирование сборочных чертежей ячейки и МПП.

Для сборочного чертежа ячейки формирование выполняется по БД .PCB ПП в PCCARDS. Для подготовки информации необходимо включить слои содержащие всю информацию передаваемую на сборочный чертеж ячейки из файла .pcb спроектированной платы, именно это изображение может быть передано в T-flex.

Выбрать формат (например: FT2M2.PCB — формат A2, масштаб прорисовки 2:1 — для плат с размером конструктива не больше 170х110, а для конструктивов большего размера FT1M2.PCB).

Используя команды ZOUT, PAN и VIND уменьшить размер изображения платы на экране приблизительно до четверти линейного размеры экрана и разместить его по центру экрана для удобства компоновки поля чертежа.

Подгрузить в .PCB файл командой FILE/BKLD и разместить изображение формата вокруг конструктива платы с учетом возможности формирования выносных размеров, размещения блоков вид сбоку и технических требований для сборочного чертежа и оцифровки для послойного.

Подгрузить в .PCB файл командой FILE/BKLD и разместить изображение блоков: вид сбоку, технических требований для сборочного чертежа, необходимых сервисных блоков.

Отредактировать их при необходимости и дополнить недостающими элементами графики, используя слои назначенные для дополнительной информации КД чертежа (например: FORM1, FORM1B, FORM2, FORM2B, NADKDP, NADKDZ, KDIN1, … — для надписей в штампах и на поле с учетом их подключения по принадлежности чертежу/чертежам КД).

Для редактирования текстов в штампах формата выполнитьмаскирование компонентов. Отредактировать тексты в штампах формата, ТТ и выносную текстовую информацию — используя команды DROW/TEXT, MOVE, COPY, DEL, надписи в штампе и на поле чертежа, предназначенные только для сборочного чертежа перенести в слой SLKSCR (командой CLYR/IDEN).

ВНИМАНИЕ !!! команду DROW/TEXT применять для редактирования текста, т.е. установить курсор на строку текста и ввести или скорректировать содержание надписи без изменения ее атрибутов, а команды MOVE, COPY, DEL применять для изменения количества строк и их расположения.

Получить .PLT файл для прорисовки сборочного чертежа ячейки. Кроме слоев исходного .PCB файла для сборочного чертежа (SLKSCR и др.), включить в состоянии ON или ABL дополнительные слои КД формата для сборочного чертежа: FORMAT, FORTXT, FORM1 и т.п.

Сохранить подготовленную информацию в виде .PCB файла на рабочей дискете и для организации архива результатов проектирования ПП.

Для сборочного чертежа МПП формирование выполняется в БД .PCB МПП средствами PCCARDS на поле послойного чертежа слоя со стороны установки элементов (COMP — верхняя сторона платы). Если поля выбранного для этого чертежа формата недостаточно, можно загрузить в эту же базу дополнительный блок формата вне поля основных чертежей или подготовить дополнительный файл .PCB для сборочного чертежа МПП.

Так как для подготовки информации о сборке МПП необходимо

использовать данные получаемые при подготовке послойных чертежей и УИ сверловки отверстий, следует предварительно получить необходимую информацию для таблице отверстий и подготовки технических требований. Приемы выполнения работ и подготовки информации описаны выше, но следует использовать специальные слои. После дополнения шаблонов данными по спроектированной плате, сохранить информацию в файле .PCB и подготовить файл .PLT для прорисовки КД.

Описание технических требований к программе.

Предлагающийся к рассмотрению программный продукт предназначается для передачи информации о конструкции печатной платы из пакета PCAD в T-FLEX по сквозному маршруту проектирования для выработки дальнейших конструкционных решений и разработки деталей оснастки.

1. Состав программного обеспечения:

p-flex.exe : основной файл, осуществляющий всю работу;

gabarits.dbf : база данных в виде таблицы, куда заносятся все найденные параметры элементов, присутствующих в конструкции анализируемой платы. Этот файл создается при пeрвом запуске программы и постоянно пополняется новыми данными при дальнейшем анализе плат;

error.txt : этот файл создается при каждой обработке нового pdf-файла платы и содержит в текстовом виде имена элементов платы, на которые не были найдены габаритные размеры (т.е. не найден pdf-файл на элемент c таким названием в подкаталоге PDF).

f4.grb, plata.grb, 2d.grb : графические файлы-образы в формате T-FLEX, по кторым программа создает образ платы и элементов.

2. Технические характеристики :

программа разработана для IBM-совестимых компьютеров с процессорами 286-AT и выше. Для приемлемого быстродействия рекомендуется использовать компьютер с процессором не ниже чем 386-DX40;

программа предназначена для использования в среде MS-DOS4.0 или выше, но может, так же, работать под управлением WINDOWS в режиме эмуляции MS-DOS, либо в окне DOS;

для нормальной работы программы необходимо 400kb свободной памяти DOS (программа будет работать и с меньшим количеством памяти, но при большом количестве элементов на плате она выйдет в DOS с сообщением об ошибке);

программу можно запускать из любого удобного пользователю каталога, т.к. при запуске программа делает каталог, в котором находится, текущим;

(!)внимание: в каталоге, где располагается файл p-flex.exe пользователь обязательно должен создать подкаталог с названием PDF и именно в нем должны располагаться pdf-файлы элементов (полученные пользователем из prt-файлов с помощью программы pdfout.exe, из пакета PCAD), в противном случае программа не сможет обнаружить габаритные параметры элементов, присутствующих на плате.

3. Возможности программного пакета.

представленная на рассмотрение программа способна обрабатывать pdf-файлы (полученные программой pdifout.exe) в формате PCAD4.5, PCAD7, PCAD8 — т.е. со всеми версиями PCAD, применяемыми на данный момент — и обеспечивает передачу данных независимо от версии PCAD;

программа создает постоянно пополняющуюся в процессе работы базу данных, в которую заносятся основные атрибуты: имя ptr-файла элемента, его длина, высота, ширина, точка привязки и т.п.

программа создает файлы-фрагменты T-FLEX, которые представляют собой графический образ платы (содержащейся в анализируемом pdf-файле) в трехмерном виде (изометрии), что позволяет визуально оценить ее объемный размер и принять решения по разработке деталей и оснастки, с которыми связаны размеры этой платы; пользователь по своему желанию может задать ограничения на высоту элементов по верхней и нижней стороне платы, а элементы, выходящие за эти ограничения, будут выделены в T-FLEX красным цветом;

программа создает файлы-фрагменты T-FLEX, которые представляют собой графический образ платы (содержащейся в анализируемом pdf-файле) в двухмерном виде (плоском): спереди, сзади, справа, слева, сверху и снизу — что позволяет разработчику загрузить такой вид вместе с соответствующим видом корпуса и визуально проследить соответствие размеров;

программа имеет возможность, по желанию пользователя, подготовить перечень элементов по форме документа, содержащихся на анализируемой плате, в виде стандартного dbf-файла (для передачи на оформление текстовых документов и другую обработку);

программа изображает все элементы на плате, используя прилагаемую к ней графическую библиотеку в формате T-FLEX, в виде параллелепипедов с реальными размерами по высоте, длине, ширине и местоположением на плате (возможно создание подробной графической библиотеки на все элементы, что позволит абсолютно точно передавать их графический образ).

4. Требования к формату pdf-файлов.

Все требования к формату файлов следует учесть при создании БД PCAD по СМП ПП в PCCARDS, до получения файлов .pdf.

На слое KONTUR должен быть заведен контур печатной платы, т.к. именно там программа будет его искать. Если контур платы будет создан на каком-либо другомм слое, то для программы это равносильно его отсутствию вообще.

На слое атрибуты для каждого элемента должен быть заведен параметр Н=ххх.ххх, где ххх.ххх — высота данного элемента в мм. Именно исходя из этих параметров программа будет определять высоту при создании объемного образа элемента, а при отсутствии такого параметра элементу автоматически присваивается высота в 10мм.

Когда при анализе платы программа обнаруживает элемент, она производит проверку на наличие этого элемента на слое шелкографии и при отрицательном результате элемент просто игнорируется.

Руководство

по применению программного обеспечения.

1.Запуск.

Для запуска программы набрать в командной строке DOS имя программы — p-flex.exe (с указанием пути к ней в том случае если текущий каталог не является каталогом, в котором расположена программа) и через пробел имя pdf-файла анализируемой платы (полученного из pcb-файла с помощью программы pdfout.exe), например:

ххх.exe sample.pdf

На экране появится окно — главное меню:

Из этого меню пользователь сможет управлять всей дальнейшей работой программы выбирая те или иные пункты меню с помощью функциональных клавиш.

2.Функциональные клавиши.

-навигационные клавиши устанавливают курсор на нужный вам пункт меню;

-клавишей ENTER осуществляется выбор того пункта меню, на котором стоит курсор;

-клавишей INSERT в интерактивном режиме можно переключить режим замещения / вставки букв с раздвижкой строки;

-клавиша ESC, как правило, выполняет возврат к предыдущей функции или меню (аналогично пункту ВЫХОД).

3.Описание использования функциональных возможностей программы.

После запуска открывается главное меню программы, состоящее из пунктов, управляющих дальнейшей работой:

-АТРИБУТЫ — при выборе этого пункта становиться активным окно с атрибутами и пользователь может настроить атрибуты по своему усмотрению:

— Имя комплекта : указывае название каталога для системы T-FLEX, в котором расположены файлы f4.grb, plata.grb, 2d.grb, необходимые для формирования элементов платы средствами пакета T-FLEX по результатам работы p-flex.

— Ограничение сверху (снизу) : предельные значения параметров по высоте элементов с верхней и нижней стороны платы (если высота элемента больше этих параметров, то элемент будет выделен красным цветом).

— Толщина платы : параметр, определяющий толщину платы (т.к. в PCAD нет понятия о толщине платы, то этот параметр определяется пользователем, по умолчанию = 0).

— Имя pdf — файла : в этом пункте пользователь может ввести название pdf- файла PCAD-а, который он хочет обработать с указанием пути к нему. Если при запуске программы был указано имя файла pdf, в виде ключа, то оно автоматически попадает в этот пункт. При наборе имени файла программа проверяет существование такого файла по указанному пути и, если он не существует, то пользователь не имеет возможности выйти из окна АТРИБУТЫ до тех пор, пока не введет правильное имя файла иначе остается возможность выхода по esc ,без сохранения всех изменений, сделанных в этом окне.

-КОМПОНОВКА — данный пункт не активен при выборе, до тех пор, пока не будет указанно правильное имя анализируемого pdf- файла в окне АТРИБУТЫ (о чем свидетельствует горящее посреди экрана сообщение “Не вижу pdf-файла”). Если pdf- файл доступен, то при выборе этого пункта меню начинается его анализ : за скоростью этого процесса пользователь может следить по процентной линии, отображаемой на экране.

Внизу экрана отображается общее количество найденных на плате элементов а так же сообщение о результате поиска контура платы на слое KONTUR.

После завершения анализа платы программа выбирает габариты элементов из файла gabarits.dbf по их названию, а если не находит нужного, то выполняет поиск pdf-файла элемента (для prt, обработанного pdifout.exe) в подкаталоге PDF (который должен находиться в том же каталоге что и программа). При успешном поиске она анализирует этот файл, находит в нем габариты элемента и заносит их в базу gabarits.dbf. Т.е. если на анализируемой плате есть элементы со стандартным названием, но не стандартными (обновленными) габаритами, то необходимо удалить gabarits.dbf, а в подкаталог PDF скопировать все .pdf-файлы элементов платы, и тогда габариты всех элементов платы просканируются и файл подготовится заново. (В существующей версии каждый элемент по размерам округляется до параллелограмма, т.е. шар например станет кубом. Для точной графической передачи элементов в трехмерном виде требуется создание специальной графической библиотеки в формате T-FLEX, чему будет посвящена следующая версия программы.) Габариты элемента помещаются в базу gabaritrs.dbf. Т.е. если элемент встречался хотя-бы раз в какой-либо плате, то во всех последующих платах данные на него будут браться из базы без повторной обработки его PRT-файла.

Если контур платы был обнаружен, то при создании файлов для T-FLEX в них передадутся габаритные размеры платы, со слоя KONTUR, округленные по форме до прямоугольника (существующая версия не обрабатывает сложные контуры). Если-же контур найден не был то программой создается собственный прямоугольный контур платы по условию: расстояние от края платы до граничных элементов равно 10 мм.

После этого предлагается меню компоновки:

— Выход (или ESC) — выход в предыдущее (главное) меню, если этот пункт выбирается первым, то при выходе происходит отказ от создания файлов платы в формате T-FLEX;

— Трехмерная компоновка — при выборе этого пункта начинается процесс создания файлов изображения платы в трехмерном виде в формат T-FLEX. На экране отображается количество элементов, созданных в файлах T-FLEX , соответственно на нижний и верхней стороне платы. При этом создаются 3-и файла в формате T-FLEX: *****top.frg-файл элементов верхней стороны платы, *****bot.frg-файл элементов нижней стороны платы, *****plt.frg-файл контура платы (символом ***** обозначаются пять первых символов каждого файла, они общие для всех трех файлов, которые пользователь редактирует по своему усмотрению в пункте Имя файла). После завершения автоматически предлагается меню компоновки и пользователь, по желанию, может либо создать какой-либо другой вид платы, либо выйти в главное меню;

— Имя файла — при выборе этого пункта курсор переходит в окно с именем файла и позволяет изменить его по своему усмотрению;

— Описание — при выборе этого пункта создается стандартный dbf- файл, содержащий перечень всех элементов анализируемой платы.

— Двумерная компоновка — при выборе этого пункта предлагается меню с различными двумерными видами платы : спереди (F), сзади (A), слева (L), справа (R). Под каждым пунктом нарисована плата и стрелкой показано направление взгляда на неё.

При выборе нужного пункта происходит создание файлов двумерного изображения, соответствующего вида, в формате T-FLEX (создается файл *****2d#.frg , где ***** — имя задаваемое пользователем при выборе пункта “имя”, а # — символ признак вида : F, A, L, R).

После этого вновь предлагается меню компоновки.

Алгоритм и описание программы.

Программа разработана и написана в СУБД CLIPPER 5.2 с использованием стандартных форматов файлов баз данных.

Учитывая объем программы и сложность алгоритма, использовались методы структурированного программирования и текст программы разбит на несколько файлов, в которых выделены основные функции, таким образом, чтобы их легко было редактировать во время отладки.

1.Основная программа содержится в файле dbfill.prg, которая в своей работе использует процедуры и функции, описанные во вспомогательных программных файлах.

На первом шаге выполнения программа считывает имя pdf-файла, заданного в командной строке, делает текущим каталог в котором она находится, создает переменные, необходимые в работе как её, так и другим подпрограммам:

PARAMETERS fname //считать параметры командной строки

PUBLIC higt,higtd,pnow:=0,filelen,exit:=»,attr:=»,desc,bufer:=SPACE(65000), ; compon[0,9],nomcomp:=0

PUBLIC koef:=0.1,str,stolb,parts,znak,kontur[0],verkont:=0,parametr

PUBLIC errfile[0] // массив сообщений об ошибках

PRIVATE razm,filend,not,L,p1,str2,colo

PUBLIC tlplat:=7 //толщина платы

set cursor off

cls

colo:=setcolor(‘g+/b’)

tmppat:=dirname() //делает текущим каталог в котором наход.

pat:=LOWER(exename()) //исполняемый файл

c1:=RAT(‘tel’,pat)

pat:=LEFT(pat,c1-2)

DIRCHANGE (pat)

Далее вызывается функция, активизирующая главное меню программы, которая, в зависимости от выбранного пункта, передает управление той или иной процедуре:

IF fnameNIL

cls

setboxgrow(3)

wbox(0)

set date format ‘dd:mm:yyyy’

//открытие основного окна

ZAGOL(‘ОБРАБОТКА PDF-ФАЙЛА ‘+DTOC(DATE()))

SETCOLOR(‘N/G’)

wmenu:=wind(1,2,maxrow()-3,maxcol()-3,’Главное меню’,5)

perv:=1

SHOWTIME(0,72,’G/G’)

attrtmp:=’DEMO ‘

higttmp:=30.00

higtdtmp:=30.00

exittmp:=’ out’

GL() //выов фкнкции главного меню

WINCLOSE()

SETCOLOR(colo)

cls

ELSE

SETCOLOR(colo)

cls

@ 3,0 SAY ‘Не введено имя pdf файла!’

ENDIF

SETCOLOR(colo)

DIRCHANGE (tmppat) //возвращает сохраненный текущий каталог

SETCOLOR(‘g/n’)

@ MAXROW()-1,15 SAY ‘Shurasoft 1997 Mihail & Alexandr Company’

SETCOLOR(colo) //возвращение текущего цвета при выходе

?’ ‘

RETURN

//*****************************************************************

FUNCTION GL() //главное меню

CLEAR GETS

cglold:=setcolor(‘n/rg’)

@ 11,5 CLEAR TO maxrow()-2,maxcol()-6

@ 11,5 TO maxrow()-2,maxcol()-6 DOUBLE

set cursor off

set scoreboard off

readexit(.F.)

set cursor on

set date format to ‘dd.mm.yyyy’

setpos(12,(maxcol()/2)-4)

dispout(‘ АТРИБУТЫ ‘,’g+/b’)

@ 13,7 say «Имя комплекта…………………………..» color (‘W+/rg’) get attrtmp color(‘rg+/rg,n/w’)

@ 14,7 say «Ограничение по высоте сверху в mm…………» color (‘W+/rg’) get higttmp picture ‘@B 999.99’ color(‘gr+/rg,n/w’)

@ 15,7 say «Ограничение по высоте снизу в mm………….» color (‘W+/rg’) get higtdtmp picture ‘@B 999.99’ color(‘gr+/rg,n/w’)

setcolor(cglold)

set cursor off

mas:={{‘Атрибуты’, ‘Компоновка’, ‘Выход’},{«Редактирование атрибутов файла», «Скомпоновать файл в формате T-FLEX», «Выход в DOS»}}

str:=MENU (mas,14,perv)

perv=str

str1:=10

IF str=1 //если выбран пункт АТРИБУТЫ- запустить меню , //позволяющее изменить атрибуты

set cursor on

read

set cursor off

ELSEIF str=2 //если выбран пункт КОМПОНОВКА- запустить //процедуру анализа pdf- файла

WSELECT(0)

SETCOLOR(‘n/bg’)

PUBLIC pnow:=0,filelen,desc,bufer:=SPACE(65000),compon[0,9],nomcomp:=0

PUBLIC kontur[0],verkont:=0,parametr

PUBLIC errfile[0] // массив сообщений об ошибках

CREATDB()

wzapis:=wind(2,3,maxrow()-7,maxcol()-6,»Компоновка»,5)

higt:=higttmp

higtd:=higtdtmp

attr:=alltrim(attrtmp)

CONT()

winclose()

wselect(wmenu)

ELSEIF str=0 //если не выбран не один пункт

perv=4

ENDIF

IF str3

wselect(wmenu)

GL()

ENDIF

RETURN

//*****************************************************************

FUNCTION CONT() //функция анализуирующая pdf- файл

PUBLIC kolkomp,koltop:=0,kolbot:=0,dx,dy //выделенме параметров эле-//ментов

//dx,dy -поправка на 0

desc:=FOPEN(fname)

filelen:=FSEEK(desc,0,2)

prflen:=filelen

FSEEK(desc,0,0)

CLS

?’ИДЕТ ПОИСК КОМПОНЕНТ…’

not:=SEARCHCOMP(@koef) //вызов функции которая выполняет всю работу по анализу текста pdf- айла , находит имена, обозначения, габариты всех элементов, находящихся на плате и упаковывает их в виде файла базы данных

kolkomp:=0

IF len(not)>0

kolkomp:=not[1]

koltop:=not[2]

kolbot:=not[3]

ENDIF

FCLOSE(desc) //закрытие pdf файла

//*****ОБРАБОТКА ПАРАМЕТРОВ У НАЙДЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ****

IF kolkomp>0

AUTOKONTUR(kolkomp) //выделение контура платы по максимальным габаритам элементов на ней

ENDIF

//*******ВЫБОР ВИДА ПЛАТЫ******************************

exit:=alltrim(exittmp)

CLEAR GETS

st:=1

cls

DO WHILE (st4) //Предлагается меню, где можно выбрать направление взгляда на плату

cglold:=setcolor(‘n/rg’)

@ 9,12 CLEAR TO 11,maxcol()-13

@ 9,12 TO 11,maxcol()-13 DOUBLE

set cursor off

set scoreboard off

readexit(.F.)

set cursor on

@ 10,14 say «Имя получаемоемого файла……» color (‘w+/rg’) get exittmp picture ‘NNNNN’ color(‘gr+/gr,n/w’)

setpos(10,50)

dispout(‘.frg’,’w+/gr’)

setcolor(cglold)

mas:={{‘Двумерная’,’Трехмерная ‘,’Имя файла’,’Выход’},{«Создание файла вида сбоку(двумерное изображение)»,»Создание файла вида со стороны(трехмерное изображение)»,’Изменить имя получаемоемого файла’,’Выход в главное меню’}}

st:=MENU (mas,13,st)

IF st=1

@ 9,0 CLEAR TO maxrow(),maxcol()

set cursor off

TO2D(kolkomp) //пересчет точек привязки в трехмерные координаты

PRINTINFO()

ERRF()

inkey(6)

cls

ELSEIF st=2

@ 9,0 CLEAR TO maxrow(),maxcol()

set cursor off

TO3D(kolkomp) //пересчет точек привязки в трехмерные

координаты

PRINTINFO()

ERRF()

inkey(6)

cls

ELSEIF st=3

set cursor on

read

exit:=alltrim(exittmp)

set cursor off

ELSEIF st=0

st=4

ENDIF

ENDDO

RETURN

//*****************************************************************

FUNCTION INP(dl,pods,typ) //вспомогательная функция для ввода

данных с клавиатуры

oldcol:=col()

oldrow:=row()

er:=space(maxcol()-col())

IF typ’n’

FOR L=1 TO 2

ACCEPT pods TO tmp

IF LEN(tmp)dl

L=1

@ oldrow+1,oldcol SAY er

SETPOS(oldrow,oldcol)

ELSE

tmp=ALLTRIM(tmp)

L=2

ENDIF

NEXT

ELSEIF typ=’n’

FOR L=1 TO 2

ACCEPT pods TO tmp

IF LEN(tmp)y[5]})

FOR L:=1 TO st0

compon[l,4]=compon[l,4]+dx

// compon[l,5]=0

// compon[l,8]=0

IF compon[L,2]=’bot’

compon[L,5]=compon[L,5]-compon[L,3]-tlplat //для эл. нижней

стороны

ENDIF

NEXT

tkont2:=kontur[2]

tkont4:=kontur[4]

kontur[2]=-10

kontur[4]=kontur[2]

//*******СОЗДАНИЕ ФАЙЛОВ-ФРАГМЕНТОВ************

IF kolkomp>0

SETPOS(MAXROW()-1,0)

?’Идет создание файла элементов на нижней стороне:’

dlin:=ALLTRIM(STR(kontur[3]-kontur[1]))

nn:=FILECR2D(kolkomp,’top’,dlin)

??nn

ENDIF

FOR L:=1 TO st0 //обратный пересчет координат для приведения

// массива габаритов в исходный вид

IF compon[L,2]=’bot’

compon[L,5]=compon[L,5]+compon[L,3]+tlplat //для эл. нижней

стороны

ENDIF

compon[l,4]=compon[l,4]-dx

NEXT

kontur[2]=tkont2

kontur[4]=tkont4

ELSEIF st=2

TO2DZAD(st0)

ELSEIF st=3

ELSEIF st=4

ENDIF

winclose()

RETURN

//****************************************************

FUNCTION AUTOKONTUR(L1) // выделение контура платы по

максимуму

minY:=compon[1,5]

maxY:=minY

minX:=compon[1,4]

maxX:=minX

IF verkont=0

PUBLIC kontur[4]

FOR L:=2 TO L1

IF compon[L,4]>maxX

maxX:=compon[L,4]

ELSEIF compon[L,4]maxY

maxY:=compon[L,5]

ELSEIF compon[L,5]n[n,1]-название элемента(строка)

// compon[n,2]-сторона установки(‘top’ или ‘bot’)

// compon[n,3]-высота элемента(число)

// compon[n,4]-координата х-точки привязки(число)

// compon[n,5]-координата у-точки привязки(цифра)

// compon[n,6]-поворот элемента(число от 0 до 3)

// compon[n,7]-ширина элем.(число)

// compon[n,8]-длина элем.(число)

// compon[n,9]-обозначение элемента(строка)

tmz1:=SEAR()

setcolor(olsear)

RETURN tmz1

FUNCTION INSERTCOMP() //выделение параметров элементов из строки текста

USE ‘gabarits.dbf’ //открытие базы данных с размерами элементов

FOR L=1 TO LEN(compon) //выделение координат точки привязки

элемента

IF compon[L,1]=NIL

L=LEN(compon)

kolkomp:=L-1

ELSE

kolkomp:=len(compon)

str2=ALLTRIM(compon[l,4])

IF compon[l,2]’bot’

koltop=koltop+1

ELSEIF compon[l,2]=’bot’

kolbot=kolbot+1

ENDIF

p1=At(‘ ‘,str2)

compon[l,4]=VAL(SUBSTR(str2,0,p1-1))*koef //выделение х точки привязки

str2=LTRIM(SUBSTR(str2,p1,30))

p1=At(‘ ‘,str2)

IF p1=0

p1=AT(‘}’,str2)

ENDIF

compon[l,5]=VAL(SUBSTR(str2,0,p1-1))*koef //выделение у точки привязки

SCROLL(10,0,MAXROW(),MAXCOL(),1)

st0:=compon[l,1]+compon[l,2]+’ X=’+STR(compon[l,4])+’ Y=’+STR(compon[l,5])+’ Ro=’+str(compon[l,6])

gab:=GABARIT(compon[L,1],L) //вызов данных о размерах элемента

ENDIF

NEXT

USE //закрытие базы данных с размерами элементов

RETURN {kolkomp,koltop,kolbot}

//****************************************************

FUNCTION GABARIT(st0,nn) // определение габаритов элемента по его имени

PRIVATE naiden:=0,gabar:={0,0,0} //по заданному имени элемента

возвращает массив из 3 чисел /ширина/длина/высота/

WHILE naiden=0

LOCATE FOR name=st0+SPACE(10-LEN(st0))

IF FOUND()=.T.

gabar[1]:=SHIR*koef

gabar[2]:=DLIN*koef

IF compon[nn,3]=0

compon[nn,3]=Vis*koef

IF Vis=0

compon[nn,3]=90*koef

ENDIF

ENDIF

EXIT

ELSE

gabar[1]=0

gabar[2]=0

gabar[3]=0

hcomp:=0

dat:=POISK(st0) //поиск данных о новом элементе и занесение его

// в базу

IF VALTYPE(dat)’C’

APPEND BLANK

REPLACE NAME WITH st0

REPLACE SHIR WITH gabar[1]/koef

REPLACE DLIN WITH gabar[2]/koef

REPLACE VIS WITH hcomp/koef

REPLACE X WITH dat[1]/koef

REPLACE Y WITH dat[2]/koef

gabar[1]:=SHIR*koef

gabar[2]:=DLIN*koef

IF compon[nn,3]=0

compon[nn,3]=Vis*koef

ENDIF

ELSE

EXIT

ENDIF

ENDIF

ENDDO

ROT(X*koef,Y*koef,gabar[1],gabar[2],nn)

RETURN gabar

//****************************************************

FUNCTION ROT(a,b,shc,dlc,L)//функция учитывающая поворот элемента относительно оси и производящая соответствующий пересчет его координат

IF compon[L,6]=0 //учет поворота элемента

IF compon[L,2]=’bot’

compon[L,4]=compon[L,4]+shc-a

compon[L,5]=compon[L,5]-b

ELSE

compon[L,4]=compon[L,4]+a

compon[L,5]=compon[L,5]-b

ENDIF

compon[L,7]=shc

compon[L,8]=dlc

ELSEIF compon[L,6]=1

IF compon[L,2]=’bot’

compon[L,4]=compon[L,4]+b

compon[L,5]=compon[L,5]-a

ELSE

compon[L,4]=compon[L,4]+b

compon[L,5]=compon[L,5]+a-shc

ENDIF

compon[L,7]=dlc

compon[L,8]=shc

ELSEIF compon[L,6]=2

IF compon[L,2]=’bot’

compon[L,4]=compon[L,4]+a

compon[L,5]=compon[L,5]+b-dlc

ELSE

compon[L,4]=compon[L,4]-a+shc

compon[L,5]=compon[L,5]+b-dlc

ENDIF

compon[L,7]=shc

compon[L,8]=dlc

ELSEIF compon[L,6]=3

IF compon[L,2]=’bot’

compon[L,4]=compon[L,4]-b+dlc

compon[L,5]=compon[L,5]+a-shc

ELSE

compon[L,4]=compon[L,4]-b+dlc

compon[L,5]=compon[L,5]-a

ENDIF

compon[L,7]=dlc

compon[L,8]=shc

ENDIF

RETURN

//****************************************************

//Функция которая последовательно считывает pdf- файл кусками по 65000 байт (т.е. после анализа 1-го куска в 65000 байт считывается следующий и т.д.

FUNCTION READF() //чтение куска файла 65000 с текущей позиции

PRIVATE bait:=CHR(10),seek,contr,sost:=’ ‘,buf

bufer=SPACE(65001)

contr:=FREAD(desc,@bufer,65000)

IF contr