Архитектура информационно-вычислительных сетей

При физическом соединении двух и более компьютеров образуется компьютерная сеть. В общем случае, для создания компьютерных сетей необходимо специальное аппаратное обеспечение (сетевое оборудование) и специальное программное обеспечение (сетевые программные средства). Простейшее соединение двух компьютеров для обмена данными называется прямым соединением.

Основная задача при создании компьютерных сетей (слайд 4) – обеспечение совместимости оборудования по электрическим и механическим характеристикам и совместимости информационного обеспечения (программ и данных) по системе кодирования и формату данных. Решение этой задачи относится к области стандартизации и основано на так называемой модели OSI (модель взаимодействия открытых систем – Model of Open System Interconnections). Она создана на основе технических предложений Международного института стандартов ISO (International Standard Organization).

Открытая система: абонентская система, использующая при обменах информацией с другими абонентскими системами в масштабах сети унифицированный, согласно принятой модели взаимосвязи) набор стандартов. Это означает, что реальная абонентская система представляется для других партнеров сети единым стандартным образом, который не зависит от аппаратного состава ЭВМ, систем программирования, типов операционных систем, внешних устройств и т.д.

Согласно модели ISO/OSI архитектура компьютерных сетей представляется в виде совокупности иерархических уровней (общее число уровней – до 7). Самый верхний уровень – прикладной. На этом уровне пользователь взаимодействует с вычислительной системой. Самый нижний – физический. Он обеспечивает обмен сигналами между устройствами.

Для обеспечения необходимой совместимости на каждом из семи возможных уровней архитектуры компьютерной сети действуют специальные стандарты (соглашения) – протоколы. Они определяют характер аппаратного взаимодействия компонентов сети (аппаратные протоколы) и характер взаимодействия программ и данных (программные протоколы). Физически функции поддержки протоколов исполняют аппаратные устройства (интерфейсы) и программные средства (программы поддержки протоколов – их тоже называют протоколами).

В соответствии с используемыми протоколами компьютерные сети подразделяются:

– локальные (LAN – Local Area Network): единый комплект протоколов для всех участников; компактны по территориальному признаку;

– глобальные (WAN – Wide Area Network): объединяют как отдельные компьютеры, так и отдельные локальные сети, в том числе и использующие различные протоколы; география обширна.

Назначение всех видов сетей:

– обеспечение совместного использования аппаратных и программных ресурсов сети;

– обеспечение совместного доступа к ресурсам данных.

Например, все участники сети могут использовать одно устройство печати (сетевой принтер) или ресурсы жестких дисков одного выделенного компьютера (файлового сервера). Если все компьютеры сети общаются друг с другом на равных, то такие сети называются одноранговыми.

Для связи между собой нескольких локальных сетей, работающих по разным протоколам, служат специальные средства – шлюзы. Они могут быть аппаратными (шлюзовой сервер) и программными (компьютерная программа).

Режимы передачи данных в сети:

– симплексный – передача данных только в одном направлении (телевидение, радиовещание); информация может собираться с помощью датчиков, а потом передаваться для обработки на ЭВМ (телеметрия); в вычислительных сетях практически не используется;

– полудуплексный (поочередно двунаправленный) – обеспечивает попеременную передачу информации, источник и приемник информации последовательно меняются местами;

– дуплексный – одновременная передача и прием сообщений (телефонный разговор); наиболее скоростной режим работы, позволяет эффективно использовать вычислительные возможности быстродействующих ЭВМ.