Schimb de date prin rețea locală. Lucrare practică în informatică „Transferul de informații între calculatoare

Probabil că aveți o mare varietate de dispozitive în rețeaua dvs. de acasă, fie că este vorba de computere Windows sau Linux, Macbook-uri sau telefoane Android. Și cel mai probabil veți dori să transferați fișiere între ele. În loc să copiați fișierele pe unități flash și să rulați din cameră în cameră, este mult mai convenabil să configurați pur și simplu foldere partajate în rețeaua locală. Acest lucru nu este greu de făcut.

Windows

În primul rând, să activăm posibilitatea de a partaja fișiere prin rețeaua locală în setări. Deschideți Panoul de control și accesați Rețea și Internet → Opțiuni de partajare. Selectați rețeaua la care sunteți conectat și activați opțiunile „Activați descoperirea rețelei” și „Activați partajarea fișierelor și a imprimantei”.

Acum faceți clic dreapta pe folderul pe care doriți să-l partajați și selectați Opțiuni. În opțiunile folderului, în fila Partajare, setați setările de acces, permițând tuturor utilizatorilor din rețeaua locală posibilitatea de a scrie și citi fișiere în folderul partajat.

Pentru a vedea folderele deschise în rețeaua locală, în Explorer, selectați Rețea în bara laterală.

macOS

Accesați Preferințe de sistem pe Mac și selectați Partajare. Activați Partajarea fișierelor și folderelor. Accesați „Opțiuni...” și bifați „Partajare fișiere și foldere prin SMB”.

Mai jos, în secțiunea „Foldere partajate”, puteți alege ce foldere să partajați. Dacă doriți ca utilizatorii rețelei locale să poată încărca fișiere în aceste foldere, în secțiunea Utilizatori, acordați acces de citire-scriere tuturor utilizatorilor.

Pentru a accesa fișierele din rețeaua locală, selectați Go din bara de meniu a Finderului și faceți clic pe Rețea.

Linux

Partajarea folderelor în Linux este foarte ușoară. Să luăm Ubuntu ca exemplu.

Partajarea folderelor Linux în rețeaua locală este oferită de Samba. Îl puteți instala folosind următoarea comandă:

sudo apt-get install samba samba-common system-config-samba

În managerul de fișiere, faceți clic dreapta pe folderul la care doriți să oferiți acces din rețeaua locală. Deschideți proprietățile folderului, accesați fila „Local Network Public Folder” și selectați „Publish this folder”.

Pentru a putea copia fișiere în acest folder de pe alt computer, selectați Permite altor utilizatori să modifice conținutul folderului.

Dacă nu doriți să vă introduceți din nou numele de utilizator și parola, bifați caseta de selectare „Acces pentru oaspeți”.

Puteți accesa folderele din rețeaua locală în Ubuntu selectând Rețea în bara laterală a managerului de fișiere Nautilus.

iOS

Vă puteți conecta la folderele partajate din rețeaua locală în iOS folosind FileExporer Free. Faceți clic pe butonul „+” și alegeți la ce dispozitiv doriți să vă conectați: Windows, macOS sau Linux. După căutarea dispozitivelor din rețeaua locală, FileExporer Free vă va oferi o listă de foldere partajate.

Metode de schimb de date în rețelele locale

Pentru a controla schimbul (controlul accesului la rețea, arbitrajul rețelei), sunt utilizate diferite metode, ale căror caracteristici depind în mare măsură de topologia rețelei.

Există mai multe grupuri de metode de acces bazate pe diviziunea în timp a canalului:

 centralizate şi descentralizate

 determinist şi aleatoriu

Accesul centralizat este controlat de la un centru de control al rețelei, cum ar fi un server. Metoda de acces descentralizat funcționează pe baza protocoalelor fără acțiuni de control din centru.

Accesul determinist oferă fiecărei stații de lucru un timp de acces garantat (de exemplu, timp de acces programat) la mediul de transmisie a datelor. Accesul aleatoriu se bazează pe egalitatea tuturor stațiilor din rețea și pe capacitatea acestora de a accesa mediul în orice moment pentru a transmite date.

Acces centralizat la canal mono

În rețelele cu acces centralizat, se folosesc două metode de acces: metoda polling și metoda delegației. Aceste metode sunt utilizate în rețelele cu un centru de control explicit.

Metoda sondajului.
Schimb de date pe un LAN cu topologie în stea cu un centru activ (server central). Cu o topologie dată, toate stațiile pot decide să transmită informații către server în același timp. Serverul central poate comunica doar cu o singură stație de lucru. Prin urmare, în orice moment este necesar să selectați doar un post de difuzare.

Serverul central trimite cereri către toate stațiile pe rând. Fiecare stație de lucru care dorește să transmită date (prima interogată) trimite un răspuns sau începe imediat transmisia. După încheierea sesiunii de transmisie, serverul central continuă sondajul în cerc. Stațiile, în acest caz, au următoarele priorități: prioritatea maximă este pentru cea care este cea mai apropiată de ultima stație care a finalizat schimbul.

Schimb de date într-o rețea cu topologie magistrală. Această topologie poate avea același control centralizat ca o stea. Unul dintre noduri (cel central) trimite cereri către toate celelalte, aflând cine dorește să transmită, apoi permite transmiterea către oricare dintre ele, după terminarea transmisiei, o raportează.
Metoda de transfer al autorității (jeton de trecere)
Un token este un pachet de servicii cu un anumit format în care clienții își pot plasa pachetele de informații. Secvența de transmitere a unui token prin rețea de la o stație de lucru la alta este stabilită de server. Stația de lucru primește permisiunea de a accesa mediul de transmisie a datelor atunci când primește un pachet de simboluri speciale. Această metodă de acces pentru rețelele cu topologii magistrală și stea este furnizată de protocolul ArcNet.

Acces descentralizat la canal mono

Să luăm în considerare metodele deterministe și aleatorii descentralizate de acces la mediul de transmisie a datelor.
Metoda deterministă descentralizată include metoda de trecere a simbolurilor. Metoda de transmitere a simbolurilor folosește un pachet numit token. Un token este un pachet care nu are o adresă și circulă liber prin rețea, poate fi liber sau ocupat.

Schimb de date într-o rețea cu topologie inel

1. Această rețea folosește metoda de acces „token passing”. Algoritmul de transfer este următorul:
a) un nod care dorește să transmită așteaptă un jeton liber, la primirea căruia îl marchează ca ocupat (schimbă biții corespunzători), își adaugă propriul pachet și trimite rezultatul mai departe în inel;
b) fiecare nod care primește un astfel de token îl acceptă și verifică dacă pachetul îi este adresat;
c) dacă pachetul este adresat acestui nod, atunci nodul setează un bit de confirmare special alocat în jeton și trimite jetonul modificat împreună cu pachetul în continuare;
d) nodul de transmisie își primește înapoi mesajul, care a trecut prin întregul inel, eliberează jetonul (îl marchează ca liber) și trimite din nou jetonul în rețea. În acest caz, nodul expeditor știe dacă pachetul său a fost primit sau nu.

Pentru funcționarea normală a acestei rețele, este necesar ca unul dintre calculatoare sau un dispozitiv special să se asigure că jetonul nu este pierdut, iar dacă jetonul este pierdut, acest computer trebuie să îl creeze și să îl lanseze în rețea.

Schimb de date într-o rețea cu topologie magistrală

În acest caz, toate nodurile au acces egal la rețea și decizia când să transmită este luată de fiecare nod local, pe baza unei analize a stării rețelei. Concurența apare între noduri pentru captarea rețelei și, prin urmare, sunt posibile conflicte între ele, precum și distorsiunea datelor transmise din cauza suprapunerii pachetelor.

Să ne uităm la cel mai frecvent utilizat acces multiplu cu detectie de coliziune (CSMA/CD). Esența algoritmului este următoarea:
1) un nod care dorește să transmită informații monitorizează starea rețelei și, de îndată ce este liber, începe transmisia;
2) nodul transmite date și monitorizează simultan starea rețelei (detecția purtătorului și detectarea coliziunilor). Dacă nu sunt detectate coliziuni, transferul este finalizat;
3) dacă este detectată o coliziune, nodul o amplifică (transmite mai mult timp) pentru a asigura detectarea de către toate nodurile de transmisie și apoi oprește transmiterea. Alte noduri de transmisie fac la fel;
4) după ce încercarea nereușită este terminată, nodul așteaptă o perioadă de timp selectată aleatoriu tback, apoi își repetă încercarea de a transmite, în timp ce controlează coliziunile.

În cazul unei a doua coliziuni, trearul crește. În cele din urmă, unul dintre noduri trece înaintea celorlalte noduri și transmite cu succes datele. Metoda CSMA/CD este adesea numită metoda cursei. Această metodă pentru rețelele cu topologie magistrală este implementată de protocolul Ethernet.

Scopul principal care este urmărit atunci când se conectează computere într-o rețea este capacitatea de a utiliza resursele fiecărui computer de către toți utilizatorii rețelei. Pentru a realiza această caracteristică, calculatoarele conectate la rețea trebuie să aibă mijloacele necesare de interacțiune cu alte computere din rețea.
Sarcina de partajare a resurselor de rețea include rezolvarea multor probleme - alegerea unei metode de adresare a computerelor și coordonarea semnalelor electrice la stabilirea comunicațiilor electrice, asigurarea transmiterii fiabile a datelor și procesarea mesajelor de eroare, generarea mesajelor trimise și interpretarea mesajelor primite, precum și multe alte sarcini la fel de importante .
Abordarea obișnuită pentru rezolvarea unei probleme complexe este de a o împărți în mai multe subprobleme. Un anumit modul este alocat pentru a rezolva fiecare subsarcină. În același timp, funcțiile fiecărui modul și regulile de interacțiune a acestora sunt clar definite.
Un caz special de descompunere a sarcinilor este o reprezentare pe mai multe niveluri, în care întregul set de module care rezolvă subsarcini este împărțit în grupuri ordonate ierarhic - niveluri. Pentru fiecare nivel este definit un set de funcții de interogare, cu ajutorul cărora modulele de la un anumit nivel pot fi accesate de modulele de la un nivel superior pentru a-și rezolva problemele.
Acest set de funcții îndeplinite de un anumit strat pentru un strat superior, precum și formatele de mesaje schimbate între două straturi vecine în timpul interacțiunii lor, se numește interfață.
Regulile de interacțiune între două mașini pot fi descrise ca un set de proceduri pentru fiecare nivel. Astfel de reguli formalizate care determină succesiunea și formatul mesajelor schimbate între componentele rețelei situate la același nivel, dar în noduri diferite, se numesc protocoale.
Un set consistent de protocoale la diferite niveluri, suficient pentru a organiza interconectarea, se numește stivă de protocoale.
La organizarea interacțiunii, pot fi utilizate două tipuri principale de protocoale. În protocoalele de servicii de rețea orientate pe conexiune (CONS), înainte de a face schimb de date, expeditorul și destinatarul trebuie mai întâi să stabilească o conexiune logică, adică să convină asupra parametrilor procedurii de schimb care vor fi valabile numai în cadrul acestei conexiuni. După finalizarea dialogului, ei trebuie să încheie această conexiune. Când se stabilește o nouă conexiune, procedura de negociere este efectuată din nou.
Al doilea grup de protocoale sunt protocoale fără stabilirea prealabilă a conexiunii (serviciu de rețea fără conexiune, CLNS). Astfel de protocoale sunt numite și protocoale datagramelor. Expeditorul transmite pur și simplu mesajul când este gata.

Model ISO/OSI

Doar pentru că un protocol este un acord între două entități care comunică, în acest caz două computere care lucrează într-o rețea, nu înseamnă că este neapărat un standard. Dar, în practică, atunci când implementează rețele, acestea tind să folosească protocoale standard. Acestea pot fi standarde de proprietate, naționale sau internaționale.
Organizația Internațională de Standardizare (ISO) a dezvoltat un model care definește în mod clar diferitele niveluri de interacțiune între sisteme, le dă nume standard și specifică ce activitate ar trebui să facă fiecare nivel. Acest model se numește model Open System Interconnection (OSI) sau model ISO/OSI.
În modelul OSI, comunicarea este împărțită în șapte straturi sau straturi (Fig. 1). Fiecare nivel tratează un aspect specific al interacțiunii. Astfel, problema interacțiunii este descompusă în 7 probleme particulare, fiecare dintre acestea putând fi rezolvată independent de celelalte. Fiecare strat menține interfețe cu straturile de deasupra și de dedesubt.
Modelul OSI descrie doar comunicațiile de sistem, nu aplicațiile utilizatorului final. Aplicațiile își implementează propriile protocoale de comunicare accesând facilitățile sistemului. Trebuie avut în vedere faptul că aplicația poate prelua funcțiile unora dintre straturile superioare ale modelului OSI, caz în care, dacă este necesar, interconectare, accesează direct instrumentele de sistem care îndeplinesc funcțiile straturilor inferioare rămase ale modelul OSI.

O aplicație de utilizator final poate folosi instrumente de interacțiune cu sistemul nu numai pentru a organiza un dialog cu o altă aplicație care rulează pe o altă mașină, ci și pentru a primi pur și simplu serviciile unui anumit serviciu de rețea.

Deci, să presupunem că o aplicație face o solicitare unui strat de aplicație, cum ar fi un serviciu de fișiere. Pe baza acestei solicitări, software-ul la nivel de aplicație generează un mesaj în format standard, care conține informații de serviciu (antet) și, eventual, date transmise. Acest mesaj este apoi transmis la nivelul reprezentativ.
Stratul de prezentare își adaugă antetul mesajului și transmite rezultatul în stratul de sesiune, care la rândul său își adaugă antetul și așa mai departe.
În cele din urmă, mesajul ajunge la nivelul cel mai de jos, fizic, care de fapt îl transmite de-a lungul liniilor de comunicare.
Când un mesaj sosește pe o altă mașină prin rețea, acesta se mută secvenţial de la un nivel la altul. Fiecare nivel analizează, prelucrează și șterge antetul nivelului său, îndeplinește funcții corespunzătoare acestui nivel și transmite mesajul la nivelul superior.
Pe lângă termenul „mesaj”, există și alte denumiri folosite de specialiștii în rețea pentru a desemna o unitate de schimb de date. Standardele ISO pentru protocoale de orice nivel folosesc termenul „unitate de date protocol” - Protocol Data Unit (PDU). În plus, sunt folosite adesea numele cadru, pachet și datagramă.

Funcții ale stratului modelului ISO/OSI

Nivelul fizic. Acest strat se ocupă cu transmiterea de biți pe canale fizice, cum ar fi cablul coaxial, cablul cu perechi răsucite sau cablul cu fibră optică. Acest nivel este legat de caracteristicile mediilor fizice de transmisie a datelor, cum ar fi lățimea de bandă, imunitatea la zgomot, impedanța caracteristică și altele. La același nivel se determină caracteristicile semnalelor electrice, cum ar fi cerințele pentru marginile impulsurilor, nivelurile de tensiune sau curent ale semnalului transmis, tipul de codare, viteza de transmisie a semnalului. În plus, aici sunt standardizate tipurile de conectori și scopul fiecărui contact.
Funcțiile stratului fizic sunt implementate în toate dispozitivele conectate la rețea. Pe partea computerului, funcțiile stratului fizic sunt realizate de adaptorul de rețea sau portul serial.
Nivel de legătură de date. Una dintre sarcinile stratului de legătură este de a verifica disponibilitatea mediului de transmisie. O altă sarcină a stratului de legătură este implementarea mecanismelor de detectare și corectare a erorilor. Pentru a face acest lucru, la nivelul de legătură de date, biții sunt grupați în seturi numite cadre. Stratul de legătură asigură că fiecare cadru este transmis corect prin plasarea unei secvențe speciale de biți la începutul și la sfârșitul fiecărui cadru pentru a-l marca și, de asemenea, calculează o sumă de control prin însumarea tuturor octeților cadrului într-un anumit mod și adăugând suma de control. la cadru. Când sosește cadrul, receptorul calculează din nou suma de control a datelor primite și compară rezultatul cu suma de control din cadrul. Dacă se potrivesc, cadrul este considerat corect și acceptat. Dacă sumele de control nu se potrivesc, se înregistrează o eroare.
Protocoalele stratului de legătură utilizate în rețelele locale conțin o anumită structură de conexiuni între computere și metode de adresare a acestora. Deși stratul de legătură de date asigură livrarea de cadre între oricare două noduri dintr-o rețea locală, face acest lucru numai într-o rețea cu o topologie de conexiune foarte specifică, exact topologia pentru care a fost proiectat. Topologiile tipice acceptate de protocoalele stratului de legătură LAN includ magistrală partajată, inel și stea. Exemple de protocoale de nivel de legătură sunt Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN.
Stratul de rețea. Acest nivel servește la formarea unui sistem de transport unificat care unește mai multe rețele cu principii diferite de transmitere a informațiilor între nodurile terminale.
Mesajele de nivel de rețea sunt de obicei numite pachete. Atunci când se organizează livrarea pachetelor la nivel de rețea, se folosește conceptul de „număr de rețea”. În acest caz, adresa destinatarului constă din numărul de rețea și numărul computerului din această rețea.
Pentru a transmite un mesaj de la un expeditor aflat într-o rețea către un destinatar situat pe o altă rețea, trebuie să efectuați un număr de transferuri de tranzit (hopuri) între rețele, alegând de fiecare dată ruta corespunzătoare. Astfel, o rută este o secvență de routere prin care trece un pachet.
Problema alegerii celei mai bune căi se numește rutare și soluția acesteia este sarcina principală a stratului de rețea. Această problemă este complicată de faptul că calea cea mai scurtă nu este întotdeauna cea mai bună. Adesea, criteriul de alegere a unei rute este timpul de transmitere a datelor de-a lungul acestui traseu depinde de capacitatea canalelor de comunicație și de intensitatea traficului, care se poate modifica în timp;
La nivel de rețea, sunt definite două tipuri de protocoale. Primul tip se referă la definirea regulilor de transmitere a pachetelor de date ale nodului final de la nod la router și între routere. Acestea sunt protocoalele care se referă de obicei atunci când oamenii vorbesc despre protocoale de nivel de rețea. Stratul de rețea include și un alt tip de protocol, numit protocoale de schimb de informații de rutare. Folosind aceste protocoale, routerele colectează informații despre topologia conexiunilor la internet. Protocoalele de nivel de rețea sunt implementate de modulele software ale sistemului de operare, precum și de software-ul și hardware-ul routerului.
Exemple de protocoale de nivel de rețea sunt protocolul de rețea IP a stivei TCP/IP și protocolul de rețea a stivei Novell IPX.
Stratul de transport. Pe drumul de la expeditor la destinatar, pachetele pot fi corupte sau pierdute. În timp ce unele aplicații au propria lor gestionare a erorilor, există altele care preferă să se ocupe imediat de o conexiune fiabilă. Sarcina stratului de transport este să se asigure că aplicațiile sau straturile superioare ale stivei - aplicație și sesiune - transferă date cu gradul de fiabilitate pe care îl necesită. Modelul OSI definește cinci clase de servicii furnizate de stratul de transport.
De regulă, toate protocoalele, începând de la nivelul de transport și mai sus, sunt implementate de software-ul nodurilor terminale ale rețelei - componente ale sistemelor lor de operare în rețea. Exemple de protocoale de transport includ protocoalele TCP și UDP ale stivei TCP/IP și protocolul SPX al stivei Novell.
Nivel de sesiune. Stratul de sesiune oferă gestionarea conversațiilor pentru a înregistra ce parte este activă în prezent și oferă, de asemenea, facilități de sincronizare. Acestea din urmă vă permit să introduceți puncte de control în transferuri lungi, astfel încât, în caz de eșec, să vă puteți întoarce la ultimul punct de control, în loc să începeți totul de la capăt. În practică, puține aplicații folosesc stratul de sesiune și este rar implementat.
Nivel de prezentare. Acest strat oferă asigurarea că informațiile transmise de stratul de aplicație vor fi înțelese de stratul de aplicație într-un alt sistem. Dacă este necesar, stratul de prezentare convertește formatele de date într-un format comun de prezentare, iar la recepție, în consecință, efectuează conversia inversă. În acest fel, straturile de aplicație pot depăși, de exemplu, diferențele sintactice în reprezentarea datelor. La acest nivel se poate realiza criptarea și decriptarea datelor, datorită cărora se asigură secretul schimbului de date pentru toate serviciile aplicației simultan. Un exemplu de protocol care funcționează la nivelul de prezentare este protocolul Secure Socket Layer (SSL), care oferă mesaje securizate pentru protocoalele stratului de aplicație ale stivei TCP/IP.
Stratul de aplicare. Stratul de aplicație este într-adevăr doar un set de diverse protocoale prin care utilizatorii rețelei accesează resurse partajate, cum ar fi fișiere, imprimante sau pagini Web hipertext și, de asemenea, își organizează colaborarea, de exemplu, folosind protocolul de poștă electronică. Unitatea de date pe care operează stratul de aplicație se numește de obicei mesaj.
Există o varietate foarte mare de protocoale de nivel de aplicație. Să dăm ca exemple cel puțin câteva dintre cele mai comune implementări ale serviciilor de fișiere: NCP în sistemul de operare Novell NetWare, SMB în Microsoft Windows NT, NFS, FTP și TFTP, care fac parte din stiva TCP/IP.

Protocoale de interacțiune cu aplicații și protocoale de subsistem de transport

Funcțiile de la toate nivelurile modelului OSI pot fi clasificate în una din două grupe: fie funcții care depind de o implementare tehnică specifică a rețelei, fie funcții care sunt orientate să lucreze cu aplicații.
Cele trei niveluri inferioare - fizic, canal și rețea - sunt dependente de rețea, adică protocoalele acestor niveluri sunt strâns legate de implementarea tehnică a rețelei și de echipamentele de comunicație utilizate.
Cele trei niveluri superioare - sesiune, prezentare și aplicație - sunt orientate spre aplicație și depind puțin de caracteristicile tehnice ale construcției rețelei. Protocoalele de la aceste straturi nu sunt afectate de nicio modificare a topologiei rețelei, înlocuirea hardware-ului sau migrarea către o altă tehnologie de rețea.
Stratul de transport este stratul intermediar, ascunde toate detaliile de funcționare a straturilor inferioare de straturile superioare. Acest lucru vă permite să dezvoltați aplicații care sunt independente de mijloacele tehnice direct implicate în transportul mesajelor.

Figura 2 prezintă straturile modelului OSI la care operează diferitele elemente de rețea.
Un computer cu un sistem de operare de rețea instalat pe el interacționează cu un alt computer utilizând protocoale de toate cele șapte niveluri. Calculatoarele realizează această interacțiune prin diverse dispozitive de comunicație: hub-uri, modemuri, poduri, comutatoare, routere, multiplexe. În funcție de tip, un dispozitiv de comunicație poate funcționa fie numai la nivelul fizic (repetor), fie la nivel fizic și link (bridge și switch), fie la nivel fizic, link și network, incluzând uneori și stratul transport (router). ).

Corespondența funcțională a tipurilor de echipamente de comunicație cu nivelurile modelului OSI

Cel mai bun mod de a înțelege diferențele dintre adaptoarele de rețea, repetoare, poduri/comutatoare și routere este să ne gândim la ele în termeni de model OSI. Relația dintre funcțiile acestor dispozitive și straturile modelului OSI este prezentată în Figura 3.

Un repetor, care regenerează semnalele, permițându-vă astfel să măriți lungimea rețelei, funcționează la nivel fizic.
Adaptorul de rețea funcționează la nivelurile fizice și de legătură de date. Stratul fizic include acea parte din funcțiile adaptorului de rețea care este asociată cu recepția și transmiterea semnalelor prin linia de comunicație, iar obținerea accesului la mediul de transmisie partajat și recunoașterea adresei MAC a computerului este deja o funcție a strat de legătură.
Bridge-urile își fac cea mai mare parte a muncii la nivelul de legătură de date. Pentru ei, rețeaua este reprezentată de un set de adrese MAC ale dispozitivelor. Ei extrag aceste adrese din anteturile adăugate la pachete la nivelul de legătură de date și le folosesc în timpul procesării pachetelor pentru a decide către ce port să trimită un anumit pachet. Podurile nu au acces la informații de nivel superior privind adresele de rețea. Prin urmare, ei sunt limitati în luarea deciziilor cu privire la posibilele căi sau rute pentru ca pachetele să circule prin rețea.
Routerele operează la nivelul de rețea al modelului OSI. Pentru routere, o rețea este un set de adrese de rețea a dispozitivelor și un set de căi de rețea. Routerele analizează toate căile posibile între oricare două noduri de rețea și o aleg pe cea mai scurtă. La alegere, pot fi luați în considerare și alți factori, de exemplu, starea nodurilor intermediare și a liniilor de comunicație, capacitatea liniei sau costul transmiterii datelor.
Pentru ca un router să îndeplinească funcțiile care îi sunt atribuite, acesta trebuie să aibă acces la informații mai detaliate despre rețea decât cele disponibile bridge-ului. Pe lângă adresa de rețea, antetul pachetului de nivel de rețea conține date, de exemplu, despre criteriile care ar trebui utilizate la alegerea unei rute, despre durata de viață a pachetului în rețea și despre protocolul de nivel superior căruia îi aparține pachetul. la.
Folosind informații suplimentare, un router poate efectua mai multe operațiuni de pachete decât un bridge/switch. Prin urmare, software-ul necesar pentru a opera routerul este mai complex.
Figura 3 prezintă un alt tip de dispozitiv de comunicație - un gateway, care poate funcționa la orice nivel al modelului OSI. Un gateway este un dispozitiv care realizează traducerea protocolului. Un gateway este plasat între rețelele care comunică și servește ca intermediar, traducând mesajele venite dintr-o rețea în formatul altei rețele. Gateway-ul poate fi implementat fie pur prin software instalat pe un computer obișnuit, fie pe baza unui computer specializat. Traducerea unei stive de protocoale în alta este o sarcină intelectuală complexă care necesită cele mai complete informații despre rețea, astfel încât gateway-ul folosește anteturile tuturor protocoalelor traduse.

Specificația IEEE 802

Cam în aceeași perioadă în care a fost introdus modelul OSI, a fost publicată specificația IEEE 802, care extinde efectiv modelul de rețea OSI. Această expansiune are loc la nivelul conexiunii de date și a straturilor fizice, care determină modul în care mai multe computere pot accesa o rețea fără a intra în conflict cu alte computere din rețea.
Acest standard detaliază aceste straturi prin ruperea stratului de legătură de date în 2 substraturi:
– Logical Link Control (LLC) – subnivelul de control al legăturii logice. Gestionează conexiunile dintre canalele de date și definește utilizarea punctelor de interfață logică, numite puncte de acces la servicii, pe care alte computere le pot folosi pentru a transmite informații către straturile superioare ale modelului OSI;
– Media Access Control (MAC) – substratul de control al accesului la dispozitiv. Oferă acces paralel pentru mai multe adaptoare de rețea la nivel fizic, are interacțiune directă cu placa de rețea a computerului și este responsabil pentru asigurarea unui transfer de date fără erori între computerele din rețea.

Prin stiva de protocol

O suită de protocoale (sau stivă de protocoale) este o combinație de protocoale care funcționează împreună pentru a asigura comunicarea în rețea. Aceste suite de protocoale sunt de obicei împărțite în trei grupuri, corespunzătoare modelului de rețea OSI:
– rețea;
– transport;
– aplicat.
Protocoalele de rețea oferă următoarele servicii:
– adresarea și rutarea informațiilor;
– verificarea erorilor;
– cerere de retransmitere;
– stabilirea regulilor de interacțiune într-un mediu de rețea specific.
Protocoale de rețea populare:
– DDP (Delivery Datagram Protocol). Protocolul de transfer de date Apple utilizat în AppleTalk.
– IP (Internet Protocol). Face parte din suita de protocoale TCP/IP care oferă informații de adresare și rutare.
– IPX (Internetwork Packet eXchange) și NWLink. Un protocol de rețea Novell NetWare (și implementarea de către Microsoft a acestui protocol) utilizat pentru rutarea și redirecționarea pachetelor.
– NetBEUI. Dezvoltat în comun de IBM și Microsoft, acest protocol oferă servicii de transport pentru NetBIOS.
Protocoalele de transport sunt responsabile pentru asigurarea transportului fiabil al datelor între computere.
Protocoale de transport populare:
– ATP (AppleTalk Transaction Protocol) și NBP (Name Binding Protocol). Sesiune AppleTalk și protocoale de transport.
– NetBIOS/NetBEUI. Primul stabilește o conexiune între computere, iar al doilea oferă servicii de transfer de date pentru această conexiune.
– SPX (Schimb de pachete secvențial) și NWLink. Protocolul Novell orientat spre conexiune utilizat pentru a furniza date (și implementarea de către Microsoft a acestui protocol).
– TCP (Transmission Control Protocol). Face parte din suita de protocoale TCP/IP responsabilă pentru livrarea fiabilă a datelor.
Protocoale de aplicație responsabile pentru interacțiunea aplicațiilor.
Protocoale de aplicare populare:
– AFP (AppleTalk File Protocol). Protocolul de gestionare a fișierelor de la distanță Macintosh.
– FTP (File Transfer Protocol). Un alt membru al suitei de protocoale TCP/IP, folosit pentru a furniza servicii de transfer de fișiere.
– NCP (NetWare Core Protocol – NetWare Basic Protocol). Shell client Novell și redirectoare.
– SMTP (Simple Mail Transport Protocol). Un membru al suitei de protocoale TCP/IP responsabil cu transmiterea poștei electronice.
– SNMP (Simple Network Management Protocol). Protocolul TCP/IP utilizat pentru gestionarea și monitorizarea dispozitivelor din rețea.

Tema 1.3: Sisteme deschise și modelul OSI

Tema 1.4: Bazele rețelelor locale

Tema 1.5: Tehnologii de bază ale rețelelor locale

Subiectul 1.6: Componentele software și hardware de bază ale unei rețele LAN

Rețele locale

1.5. Tehnologii de bază ale rețelelor locale

1.5.2. Metode de schimb de date în rețelele locale

Pentru a controla schimbul (controlul accesului la rețea, arbitrajul rețelei), sunt utilizate diferite metode, ale căror caracteristici depind în mare măsură de topologia rețelei.

Există mai multe grupuri de metode de acces bazate pe diviziunea în timp a canalului:

• centralizat și descentralizat;
• deterministă și aleatorie.

Accesul centralizat este controlat de la un centru de control al rețelei, cum ar fi un server. Metoda de acces descentralizat funcționează pe baza protocoalelor fără acțiuni de control din centru.

Accesul determinist oferă fiecărei stații de lucru un timp de acces garantat (de exemplu, timp de acces programat) la mediul de transmisie a datelor. Accesul aleatoriu se bazează pe egalitatea tuturor stațiilor din rețea și pe capacitatea acestora de a accesa mediul în orice moment pentru a transmite date.

Acces centralizat la canal mono

În rețelele cu acces centralizat, se folosesc două metode de acces: metoda polling și metoda delegației. Aceste metode sunt utilizate în rețelele cu un centru de control explicit.

Metoda sondajului

Schimb de date pe un LAN cu topologie în stea cu un centru activ (server central). Cu o topologie dată, toate stațiile pot decide să transmită informații către server în același timp. Serverul central poate comunica doar cu o singură stație de lucru. Prin urmare, în orice moment este necesar să selectați doar un post de difuzare.

Serverul central trimite cereri către toate stațiile pe rând. Fiecare stație de lucru care dorește să transmită date (prima interogată) trimite un răspuns sau începe imediat transmisia. După încheierea sesiunii de transmisie, serverul central continuă sondajul în cerc. Stațiile, în acest caz, au următoarele priorități: prioritatea maximă este pentru cea care este cea mai apropiată de ultima stație care a finalizat schimbul.

Schimb de date într-o rețea cu topologie magistrală. Această topologie poate avea același control centralizat ca o stea. Unul dintre noduri (cel central) trimite cereri către toate celelalte, aflând cine dorește să transmită, apoi permite transmiterea către oricare dintre ele, după terminarea transmisiei, o raportează.

Metoda de transfer al autorității (jeton de trecere)

Un token este un pachet de servicii cu un anumit format în care clienții își pot plasa pachetele de informații. Secvența de transmitere a unui token prin rețea de la o stație de lucru la alta este stabilită de server. Stația de lucru primește permisiunea de a accesa mediul de transmisie a datelor atunci când primește un pachet de simboluri speciale. Această metodă de acces pentru rețelele cu topologii magistrală și stea este furnizată de protocolul ArcNet.

Acces descentralizat la canal mono

Să luăm în considerare metodele deterministe și aleatorii descentralizate de acces la mediul de transmisie a datelor.

Metoda de acces deterministă descentralizată

Metoda deterministă descentralizată include metoda de trecere a simbolurilor. Metoda de transmitere a simbolurilor folosește un pachet numit token. Un token este un pachet care nu are o adresă și circulă liber prin rețea, poate fi liber sau ocupat.

Schimb de date într-o rețea cu topologie inel (metoda de acces deterministă descentralizată). Această rețea folosește metoda de acces „token passing”.

Algoritmul de transfer este următorul:

1. Un nod care dorește să transmită așteaptă un token liber, la primire pe care îl marchează ca ocupat (schimbă biții corespunzători), își adaugă propriul pachet și trimite rezultatul mai departe în inel.
2. Fiecare nod care primește un astfel de token îl acceptă și verifică dacă pachetul îi este adresat.
3. Dacă pachetul este adresat acestui nod, atunci nodul setează un bit de confirmare alocat special în jeton și trimite jetonul modificat împreună cu pachetul în continuare.
4. Nodul de transmisie primește înapoi mesajul care a trecut prin întregul inel, eliberează jetonul (îl marchează ca liber) și trimite jetonul înapoi în rețea. În acest caz, nodul expeditor știe dacă pachetul său a fost primit sau nu.

Pentru funcționarea normală a acestei rețele, este necesar ca unul dintre calculatoare sau un dispozitiv special să se asigure că jetonul nu este pierdut, iar dacă jetonul este pierdut, acest computer trebuie să îl creeze și să îl lanseze în rețea.

Schimb de date într-o rețea cu topologie magistrală (metodă de acces aleatoriu descentralizat)

În acest caz, toate nodurile au acces egal la rețea și decizia când să transmită este luată de fiecare nod local, pe baza unei analize a stării rețelei. Concurența apare între noduri pentru captarea rețelei și, prin urmare, sunt posibile conflicte între ele, precum și distorsiunea datelor transmise din cauza suprapunerii pachetelor.

Să ne uităm la cel mai frecvent utilizat acces multiplu cu detectie de coliziune (CSMA/CD).

Esența algoritmului este următoarea:

1. Un nod care dorește să transmită informații monitorizează starea rețelei și, de îndată ce este liber, începe transmisia.
2. Nodul transmite date și monitorizează simultan starea rețelei (detecția purtătorului și detectarea coliziunilor). Dacă nu sunt detectate coliziuni, transferul este finalizat.
3. Dacă este detectată o coliziune, nodul o amplifică (transmite mai mult timp) pentru a asigura detectarea de către toate nodurile de transmisie și apoi oprește transmiterea. Alte noduri de transmisie fac la fel.
4. După ce încercarea nereușită este terminată, nodul așteaptă o perioadă de timp selectată aleatoriu și apoi își repetă încercarea de a transmite, în timp ce monitorizează coliziunile. În cazul unei a doua coliziuni, trearul crește. În cele din urmă, unul dintre noduri trece înaintea celorlalte noduri și transmite cu succes datele. Metoda CSMA/CD este adesea numită metoda cursei. Această metodă pentru rețelele cu topologie magistrală este implementată de protocolul Ethernet.

(standarde 10Base-5 și 10Base-2).

În standardele 10Base-T și 10Base-F, fiecare dintre noduri (Fig. 2) este conectat la unul dintre porturile repetorului multiport - hub Hub (hub), a cărui funcționare se bazează pe principiul: hub-ul transmite un semnal primit pe unul dintre porturi către ieșirile tuturor porturilor hub-ului, cu excepția portului pe care a fost primit acest semnal. Conexiunea se face folosind perechi răsucite (10Base-T) sau cablu de fibră optică (10Base-F). Prin natura conexiunii, acest tip de LAN este implementat fizic ca o „stea” și, conform algoritmului de funcționare a hub-ului, păstrează toate caracteristicile topologiei magistralei.

În mod similar, rețeaua Token Ring, care utilizează tehnologia Token Ring, este configurată fizic ca o stea. Principiul concentrării unora dintre conexiunile inter-nod în structura internă a hub-ului poate fi dezvoltat pentru a obține performanțe mai mari prin procesarea paralelă a traficului intra-rețea prin conectarea segmentelor de nod la porturi. comutator Comutator (comutator), dar deocamdata aceasta este folosita in structurarea logica a retelei.

Schimbul de date prin rețeaua Ethernet are loc în conformitate cu următorul format de cadru:

Preambulul este un fel de semnal de sincronizare, pe parcursul a 7 octeți din care se transmite o secvență de 1 și 0 alternanți, care se termină (în al optulea octet) cu delimitatorul inițial de cadru 1010101 1 . După preambul, destinatarul este gata să analizeze adresa destinatarului mesajului.

Adresele destinatarului și expeditorului sunt adrese unice pentru fiecare dintre plăcile de rețea, specificate de producător. Acestea sunt așa-numitele fizic adrese. Locația acestor adrese la începutul cadrului ne convinge că este pur și simplu necesar să le cunoaștem, indiferent de locația destinatarului și a expeditorului în structura generală a rețelei distribuite.

CRC – câmp pentru protejarea informațiilor cu un cod ciclic.

În general, adresele fizice ar putea fi suficiente pentru schimb într-o rețea mică izolată, dar sunt complet insuficiente pentru organizarea unei sesiuni între noduri situate pe diferite subrețele. Acest lucru se întâmplă din simplul motiv că este imposibil să urmăriți miliarde de adrese de adaptoare, a căror compoziție se modifică dinamic din cauza adăugării de noi noduri în rețea sau a excluderii oricărei părți a acestora, a înlocuirii echipamentelor de rețea etc.

Astfel, în conformitate cu adresa fizică, fiecare dintre adaptoare decide dacă acceptă sau nu semnalul care acționează la intrarea sa, iar adresa IP determină pur și simplu locația nodului de rețea necesar.

Deoarece adresa IP a destinatarului mesajului este cunoscută inițial (sau poate fi determinată prin serviciul de nume de domeniu DNS), iar adresa fizică trebuie determinată, software-ul de rețea oferă o procedură standard de difuzare a unei cereri ARP, al cărei sens înseamnă: „Gazda cu așa și cutare adresă IP! Vă rugăm să furnizați adresa dvs. fizică.” Deși există și alte mijloace, cum ar fi stocarea unor colecții de adrese într-un cache și apoi preluarea lor atunci când este necesar, determinarea unei adrese fizice (numită rezoluție hardware a adresei) printr-o solicitare de difuzare este universală.

Structură și claseadrese IP

În primul rând, o adresă IP nu este adresa unui computer, ci placa de rețea a acestuia. Prin urmare, dacă un computer are mai multe plăci de rețea, atunci are același număr de adrese IP (Fig. 4).

Orez. 4

Adresa IP constă în prezent din 4 octeți, iar această combinație binară de 32 de biți poate fi scrisă în diferite moduri, de exemplu:

În binar: 10000110 00011000 00001000 01000010;

În zecimală: 2249721922;

În hexazecimal: Ох86180842;

În zecimală punctată: 134.24.8.66.

Datorită ușurinței mai mari de percepție, se obișnuiește să scrieți adresa IP sub forma: zecimal cu punct.

În structura sa, acesta este format din două părți: identificatorul de rețea (numărul) și identificatorul de nod care ocupă partea dreaptă (inferioară) a adresei. Pentru a putea distribui rațional spațiul de adrese între rețelele existente de diferite dimensiuni, se utilizează un sistem de clasificare a adreselor. După cum se poate observa din tabel, clasa A este prevăzută pentru numerotarea unui număr relativ mic de rețele foarte mari (N max = 127), fiecare dintre ele conține până la M max = 16.777.216 de noduri. Valoarea zero a bitului cel mai semnificativ identificatorul de rețea determină apartenența la clasa A.

În mod similar, clasa B conține până la N max = 16.384 de rețele cu numărul de noduri în fiecare până la M max = 65.536, iar clasa C include N max = 2.097.152 de rețele cu M max.< 256 узлов.

Prin determinarea valorii zecimale a octetului mare al identificatorului de rețea, puteți determina apartenența unei anumite clase după adresa IP.

Aici sunt luate în considerare convenții suplimentare privind utilizarea adreselor IP:

Dacă ID-ul rețelei constă din toate zerourile, aceasta înseamnă că nodurile de destinație și de origine sunt în aceeași rețea;