Вариант телекоммуникационной сети, развертываемой на относительно небольшой территории. Модель взаимодействия открытых систем

1.  Цель работы

2.  Теоретические сведения

Локальная сеть является одним из вариантов телекоммуникационной сети, развертываемой на относительно небольшой территории. Международный комитет IЕЕЕ 802 (Институт инженеров по электронике и электротехнике США), специализирующийся на стандартизации в области локальных сетей (LAN – Local Area Network), дает следующее определение этим системам: «Локальные сети отличаются от других видов сетей тем, что они обычно ограничены умеренной географической областью, такой, как одно здание или группа рядом стоящих зданий, склад или университетский городок, и в зависимости от каналов связи осуществляют передачу данных в диапазонах скоростей от умеренных до высоких с низкой степенью ошибок... ».

Локальные сети используют обычно персональные компьютеры, что обеспечивает широкое применение их в управленческой  деятельности, делопроизводстве, информационно-справочных системах, при автоматизации технологических и производственных процессов.  Если в начальной стадии своего развития сети в основном применялись для осуществления межмашинного обмена, то в последующем они стали использоваться для передачи цифровой, текстовой, графической, речевой и мультимедиа информации.

При помощи общего канала связи сеть может объединять от десятков до сотен абонентских узлов, включающих персональные компьютеры, внешние запоминающие устройства, дисплеи, печатающие и копирующие устройства, кассовые и банковские аппараты.

Основными компонентами локальной сети являются: передающие среды, рабочие станции, интерфейсные платы, серверы. Сеть может также подключаться к другим локальным и глобальным (региональным, территориальным) телекоммуникационным сетям с помощью специальных устройств или  персональных компьютеров, дооснащенных соответствующими аппаратными и программными средствами.

Модель  взаимодействия  открытых  систем

С помощью сети соединяется разнообразное оборудование, поэтому проблема стандартизации и совместимости аппаратуры, выпускаемой различными производителями, является  наиболее острой. В компьютерных сетях основой стандартизации является многоуровневый подход к разработке сетевого взаимодействия. Универсальным языком сетевых специалистов служит семиуровневая модель взаимодействия открытых систем OSI (рис. 1).

Рис. 1. Взаимодействие уровней  модели  OSI

В  разработанной модели взаимодействия открытых систем используется универсальный прием решения сложных задач – декомпозиция, то есть разбиение одной задачи на несколько  более простых задач-модулей. Декомпозиция включает в себя определение функций каждого модуля для решения отдельной задачи и описание интерфейсов между отдельными модулями. В результате  появляется возможность изменения отдельных аппаратных или программных средств сетевого оборудования  с сохранением остальной части схемы. Например, смена операционной системы компьютера позволяет использовать тот же самый сетевой адаптер, который  ранее был установлен в машине.

Многоуровневое представление сетевого взаимодействия отражает иерархию обмена данными двух машин. При передаче сообщений оба участника сетевого обмена должны принять множество соглашений, не определенных до начала обмена данными.

Исходное сообщение в виде файла, письма электронной почты или в другой форме последовательно преобразуется, начиная с самого верхнего – прикладного, и заканчивая нижним – физическим, по которому происходит непосредственная передача потока бит по кабелю, например, оптоволоконному кабелю, витой паре, коаксиальному кабелю. Каждый уровень разбивает исходное сообщение на отдельные порции – кадры, которые состоят из заголовка и поля данных (рис 2). 

Рис. 2. Вложенность сообщений различных уровней

Когда сообщение по сети доходит до компьютера-адресата, оно принимается  его физическим уровнем и последовательно перемещается вверх в обратном порядке.  Каждый  уровень анализирует заголовок своего уровня. После удаления заголовка информация перемещается на вышележащий уровень.

Оборудование  компьютерных  сетей

Функции физического уровня реализуются всеми устройствами, подключенными к сети. В компьютере он выполняется сетевым адаптером или последовательным портом. Этот уровень характеризуется такими параметрами физических сред передачи данных, как полоса пропускания, волновое сопротивление, помехозащищенность. В современных локальных сетях используются кабели на основе витой пары и волоконно-оптические кабели. Для кабельных систем при проектировании выбираются характеристики электрических сигналов, передающих дискретную информацию, например, уровни напряжения или тока передаваемого по кабелю сигнала, тип кодирования, длительность фронтов импульсов. В компьютерных сетях применяются кабели, удовлетворяющие определенным международным или национальным стандартам.