Архитектура компьютерных сетей

     МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ

     ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

     УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

     «БРАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» 
 

                             Кафедра «Строительное материаловедение и технологии» 

     Курсовая работа по дисциплине «Информатика» 
 
 
 
 
 
 
 

Архитектура компьютерных сетей 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Выполнил:

     Студент гр. СТ-10                                                                          Петрова АС 
 

     Проверил:

     Доцент  кафедры СМиТ                                                       Дворянинова Н.В. 
 
 
 
 
 

     Братск 2011

Содержание 

     I Введение …...………………………………………………………………...3 

     II Архитектура. Сетевой уровень модели OSI ………..………..……….......5 

     III Компьютерная сеть ……………………………………………………...11 

               Классификация …...…………………...…………………………...…13 

               Базовые топологии локальных компьютерных сетей ……………...15 

               Глобальные и локальные вычислительные сети …………………...16 

               Сетевые протоколы и уровни ………………………………………..17 

               Физический и канальный уровни …………………………………...20 

               Глобальная сеть Интернет …………………………………………...22 

     IV Заключение……………...………………………………………………..27 

     V Список литературы………………………………………………………..28 
 
 
 
 
 
 
 

I Введение 

     Вычислительные  системы различной архитектуры  являются аппаратной частью информационной технологии, достигшей к ХХ веку глобального характера и содержания. Мультипроцессорные системы, к которым относятся так же компьютерные сети, позволяют за счет изменения их архитектуры оптимизировать параметры основных процессов информационной технологии: обработка, накопление, передача данных и представление знаний.

     Под технологией в широком смысле понимают науку о производстве материальных благ, включающую три аспекта: информационный, инструментальный и социальный. Информационный аспект включает описание принципов и методов производства;  инструментальный - орудия труда, с помощью которых реализуется производство; социальный – кадры и их организацию.

     Технологию  рассматривают как последовательность действий над предметом труда в целях получения конечного продукта.

     Понятие «информационная технология» возникло в последние десятилетие ХХ века в процессе становления информатики. Особенность информационной технологии состоит в том, что в ней и предметом и продуктом является информация, а орудиями труда – средства вычислительной техники и связи. Информационная технология как наука о производстве информации возникла именно потому, что информация стала рассматриваться как вполне реальный производственный ресурс наряду с другими материальными ресурсами. Причем производство информации и знаний оказывает решающее влияние на модификацию и создание новых промышленных технологий.

          Потребность в передаче и обмене  информацией человечество испытывало уже на ранних стадиях своего развития. Если сначала для ускорения передачи информации использовались костры, курьеры, потом – почта, семафорный телеграф и прочее, то с появлением электрического телеграфа и телефона принципиально изменились возможности передачи информации. Изобретение радио и телевидения, а затем компьютера, цифровых систем связи и вычислительных сетей, создание в1978 года первого персонального компьютера и совершенно невероятное и исключительно быстрое его распространение и развитие именно в качестве инструментального средства накопления, преобразования и передачи информации позволили новым, автоматизированным информационным технологиям внедриться практически во все области человеческой деятельности.

     В основе автоматизированных информационных технологий лежат следующие технические достижения:

     Создание средств накопления больших объёмов информации на машинных носителях, таких как магнитные и оптические диски;

     Создание  различных средств связи, позволяющих  воспринимать, использовать и передавать информацию практически в любой точке земного шара;

     Создание  особенного персонального компьютера, позволяющего обрабатывать и отображать информацию, накапливать и генерировать знания.

     Наиболее  полно достоинства информационной технологии проявляется при её использовании в автоматизированных системах управления (АСУ). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

II Архитектура. Сетевой уровень модели OSI 

     Архитектура - спецификации связи, разработанные для определения функций сети и установления стандартов различных моделей вычислительных систем, предназначенных для обмена и обработки данных.  

     Сетевая модель OSI (open systems interconnection basic reference model - базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем, сокращенно ЭМВОС; 1978 г.) - абстрактная сетевая модель для коммуникаций и разработки сетевых протоколов. Предлагает взгляд на компьютерную сеть с точки зрения измерений. Каждое измерение обслуживает свою часть процесса взаимодействия. Благодаря такой структуре совместная работа сетевого оборудования и программного обеспечения становится гораздо проще и прозрачнее. 

     В настоящее время основным используемым стеком протоколов является TCP/IP, разработанный  ещё до принятия модели OSI и вне  связи с ней. 

     Для стандартизации сетей Международная  организация стандартов (OSI) предложила семиуровневую сетевую архитектуру. К сожалению, конкретные реализации сетей не используют все уровни международного стандарта. Однако этот стандарт дает общее представление о взаимодействии отдельных подсистем сети. 

     В литературе наиболее часто принято  начинать описание уровней модели OSI с 7-го уровня, называемого прикладным, на котором пользовательские приложения обращаются к сети. Модель OSI заканчивается 1-м уровнем — физическим, на котором определены стандарты, предъявляемые независимыми производителями к средам передачи данных:

• тип передающей среды (медный кабель, оптоволокно, радиоэфир и др.),
• тип модуляции сигнала,
• сигнальные уровни логических дискретных состояний (нуля и единицы).

 

     Любой протокол модели OSI должен взаимодействовать либо с протоколами своего уровня, либо с протоколами на единицу выше и/или ниже своего уровня. Взаимодействия с протоколами своего уровня называются горизонтальными, а с уровнями на единицу выше или ниже — вертикальными. Любой протокол модели OSI может выполнять только функции своего уровня и не может выполнять функций другого уровня, что не выполняется в протоколах альтернативных моделей. 

     Каждому уровню с некоторой долей условности соответствует свой операнд — логически неделимый элемент данных, которым на отдельном уровне можно оперировать в рамках модели и используемых протоколов: на физическом уровне мельчайшая единица — бит, на канальном уровне информация объединена в кадры, на сетевом — в пакеты (датаграммы), на транспортном — в сегменты. Любой фрагмент данных, логически объединённых для передачи — кадр, пакет, датаграмма — считается сообщением. Именно сообщения в общем виде являются операндами сеансового, представительского и прикладного уровней. 

     К базовым сетевым технологиям  относятся физический и канальный  уровни. 

     Для запоминания названий 7-и уровней модели OSI на английском языке рекомендуют использовать фразу "All people seem to need data processing", в которой первые буквы слов соответствуют первым буквам названий уровней. Для запоминания уровней на русском языке существует фраза: "Попробуй представить себе тачку, стремящуюся к финишу", первые буквы слов в которой так же соответствуют первым буквам названий уровне. 
 
 

     Семиуровневая сетевая архитектура: 

     Прикладной  уровень (Application Layer).  

     Уровень представления (Presentation Layer).  

     Сеансовый уровень (Session Layer).  

     Транспортный  уровень (Transport Layer).  

     Сетевой уровень (Network Layer).  

     Канальный уровень (Data Link).  

     Физический  уровень (Physical Layer).  

     Физический  уровень (Physical Layer) обеспечивает виртуальную линию связи для передачи данных между узлами сети. На этом уровне выполняется преобразование данных, поступающих от следующего, более высокого уровня (уровень управления передачей данных), в сигналы, передающиеся по кабелю.  

     В глобальных сетях на этом уровне могут  использоваться модемы и интерфейс RS-232-C. Характерные скорости передачи здесь определяются линиями связи и для телефонных линий (особенно отечественных) обычно не превышают 2400 бод.

     В локальных сетях для преобразования данных применяются сетевые адаптеры, обеспечивающие скоростную передачу данных в цифровой форме. Скорость передачи данных может достигать десятков и сотен мегабит в секунду.  

     Канальный уровень (Data Link) обеспечивает виртуальную линию связи более высокого уровня, способную безошибочно передавать данные в асинхронном режиме. При этом данные обычно передаются блоками, содержащими дополнительную управляющую информацию. Такие блоки называют кадрами.

     При возникновении ошибок автоматически  выполняется повторная посылка кадра. Кроме того, на уровне управления линией передачи данных обычно обеспечивается правильная последовательность передаваемых и принимаемых кадров. Последнее означает, что если один компьютер передает другому несколько блоков данных, то принимающий компьютер получит эти блоки данных именно в той последовательности, в какой они были переданы. 

     Сетевой уровень (Network Layer) предполагает, что с каждым узлом сети связан некий процесс. Процессы, работающие на узлах сети, взаимодействуют друг с другом и обеспечивают выбор маршрута передачи данных в сети (маршрутизацию), а также управление потоком данных в сети. В частности, на этом уровне должна выполняться буферизация данных. 

     Транспортный  уровень (Transport Layer) может выполнять разделение передаваемых сообщений на пакеты на передающем конце и сборку на приемном конце. На этом уровне может выполняться согласование сетевых уровней различных несовместимых между собой сетей через специальные шлюзы. Например, такое согласование потребуется для объединения локальных сетей в глобальные. 

     Сеансовый уровень (Session Layer) обеспечивает интерфейс с транспортным уровнем. На этом уровне выполняется управление взаимодействием между рабочими станциями, которые участвуют в сеансе связи. В частности, на этом уровне выполняется управление доступом на основе прав доступа. 

     Уровень представления (Presentation Layer) описывает шифрование данных, их сжатие и кодовое преобразование. Например, если в состав сети входят рабочие станции с разным внутренним представлением данных (ASCII для IBM PC и EBCDIC для IBM-370), необходимо выполнить преобразование.