YourLib.net
Твоя библиотека
Главная arrow Информатика (Под общ. ред. А.Н. Данчула) arrow 5.2.4. Принципы функционирования ЛВС
5.2.4. Принципы функционирования ЛВС

5.2.4. Принципы функционирования ЛВС

   Главные функции сетей — передача информации и информационный доступ удаленных пользователей. Реализация этих функций возможна при условии использования адресатами открытых систем. Под открытой системой понимается система, архитектура которой общедоступна, т. е. существует набор аппаратных и программных средств, позволяющих коммутировать ее с другими платформами.
   Для обеспечения согласованного функционирования различных компьютеров в сети, т. е. для связи между открытыми системами, было признано целесообразным разделить все требуемые для этого функции на группы соответственно решаемым задачам. Так, одна из групп обеспечивает передачу данных, другая — установку соединений, третья — выполнение программ конечных пользователей и т. д. Каждая такая функция (или набор функций), отвечающая за строго определенные действия, оформляется в виде протокола — набора правил, по которым производится обмен данными между компьютерами, независимо от их архитектуры и используемой ОС. Таким образом, протокол определяет следующие действия:
   синхронизация — механизм распознавания начала блока данных и его конца;
   инициализация — установление соединения между взаимодействующими партнерами по сеансу связи;
   блокирование — разбиение передаваемой информации на блоки данных строго определенной длины (включая опознавательные знаки начала блока и его конца);
   адресация — обеспечивает идентификацию пользователей, обменивающихся друг с другом информацией во время взаимодействия;
   обнаружение ошибок — использование различных методов, например установка битов четности для вычисления контрольных битов с целью проверки правильности передачи данных;
   нумерация блоков — текущая нумерация блоков, позволяющая установить ошибочно передаваемую или потерянную информацию;
   управление потоком данных — служит для распределения и синхронизации информационных потоков, например если не хватает места в буфере устройства данных или данные не достаточно быстро обрабатываются периферийными устройствами (принтеры, плоттеры и т. п.), сообщения и / или запросы накапливаются с целью дальнейшей обработки;
   методы восстановления — используют в случаях прерывания процесса передачи данных (ошибки, сбои оборудования, помехи в СПД и т. д.) для возврата в точку прерывания и повторной передачи информации;
   разрешение доступа — распределение, контроль и управление ограничениями доступа к данным (например, «только передача»).
   Компьютеры для обмена данными через сеть должны использовать один и тот же протокол. Для координации совместной работы различных протоколов была разработана многоуровневая структура, где каждый протокол занимает свое место и взаимодействует с другими протоколами определенным образом. Можно сказать, что получился протокол взаимодействия протоколов, или система (модель) протоколов. Так, распределение протоколов по уровням для ЛВС определяется семиуровневой сетевой моделью взаимодействия открытых систем — OSI (Open Systems Interconnection), являющейся международным стандартом (рис. 5.9).
   Верхние уровни отвечают за взаимодействие прикладной программы с пользователем и поэтому ориентированы на прикладные процессы. Эти уровни не зависят от нижних и никак не связаны со способами доставки данных прикладным программам (см. табл. 5.2).

Рис. 5.9. Модель взаимодействия открытых систем 

Рис. 5.9. Модель взаимодействия открытых систем

   Нижние уровни обеспечивают передачу данных, включая упаковку, маршрутизацию, верификацию и формирование данных. Эти уровни игнорируют форматы данных.
   Процесс передачи данных между прикладными программами осуществляется в три этапа: установление соединения, пересылка данных и разъединение.
   Данные по сети передаются одинаковыми порциями, называемыми пакетами. В начале каждой порции находится некоторая служебная информация, называемая заголовком, а в конце добавляется завершитель. В локальной сети такая порция называется кадром или блоком данных (БД) и в общем виде может выглядеть следующим образом:

 Рисунок

   Следует отметить, что представленный формат кадра может несколько различаться в зависимости от используемого протокола канального уровня. В некоторых случаях (современные стандарты ЛВС) такое отличие может быть весьма существенным.
   По мере того как данные, отправленные прикладной программой, спускаются с одного уровня сетевой архитектуры на другой, к ним добавляется информация от протоколов каждого уровня. Данные, передаваемые между уровнями, называются сервисным блоком данных, а между компьютерами — протокольным блоком данных.

Таблица 5.2. Назначение уровней OSI

Таблица 5.2. Назначение уровней OSI

Таблица 5.2 (продолжение)

Таблица 5.2 (продолжение)

    
   Как уже отмечалось, работой ресурсов ЛВС управляет сетевая операционная система, инсталлированная на файловом сервере. Что же касается рабочих станций, входящих в состав ЛВС, то они могут функционировать под управлением различных ОС (Windows, Unix и т. д.). Поэтому для эффективной организации взаимодействия PC и контроля их действий в сети на каждой PC устанавливаются специальные резидентные программы.
   В общем виде программное обеспечение взаимодействия рабочих станций и файлового сервера состоит из двух компонентов: оболочки и протокола.
   Таким образом, эти два компонента, представляющие резидентные программы, функционируют на каждой рабочей станции. Протокол (IPX/SPX, NetBEUI или TCP/IP) управляет связью рабочих станций друг с другом и с файловым сервером.
   Программа-оболочка (например, NETX) воспринимает файловые запросы локальной операционной системы и адресует их файловому серверу с помощью протокола передачи данных, т. е. названные сетевые компоненты позволяют прикладным программам работать с ресурсами сети так же, как локальная ОС работает с ресурсами персонального компьютера.
   Другими словами, программа-оболочка выполняет роль стрелочника, переключая запросы прикладных программ пользователя с локальной ОС (ЛОC) на сетевую ОС (СОС), а протокол — роль локомотива, переправляющего эти запросы.
   Перенаправление вызовов функций ЛОC и является механизмом, который позволяет разделять ресурсы сети. Прикладная программа, запущенная на рабочей станции, обращается к функции ЛОC, например, для считывания сетевого файла, а программа- оболочка (резидент СОС) перехватывает это обращение и отправляет его на файловый сервер, который фактически выполняет операцию ввода-вывода и затем возвращает считанный файл PC.
   Сетевое программное обеспечение PC передает содержимое файла прикладной программе по правилам, принятым в ЛОC. Таким образом, прикладная программа даже не догадывается о том, что ее вызов функции ЛОС обрабатывался другой системой.
   Для передачи запроса на сервер или получения ответа от него программа-оболочка должна предпринять несколько шагов. Во-первых, она должна определить, нужно ли ей самой выполнять запрос на ввод-вывод или оставить его ЛОС. Программа-оболочка осуществляет это в момент открытия или создания файла, используя специальный символ, отображающий сетевую принадлежность накопителя.
   Подобная операция возможна благодаря тому, что сетевое программное обеспечение PC содержит внутреннюю таблицу для определения того, какие накопители являются сетевыми устройствами. После того как файл открыт или создан, программа-обо- лочка запоминает его идентификатор на время сеанса работы.
   Предположим, что сетевое программное обеспечение PC обнаружило запрос на чтение файла, расположенного на накопителе файлового сервера. Оно превратит вызов функции ЛОС в сетевое сообщение. Для разных протоколов формат и размеры этого сообщения различны, но основное назначение одинаково для всех сетевых ОС. Затем созданное сообщение посылается на файловый сервер через сетевой адаптер и среду передачи данных (рис. 5.10).
   На сервере сообщение, поступившее через приемный адаптер и его программное обеспечение (драйвер), передается СОС сервера, которая распознает сообщение как запрос на чтение файла. Если в это время сервером обрабатывается сообщение от другой PC (типичная ситуация в загруженных ЛВС), то СОС помещает запрос в очередь для последующей обработки. Когда подойдет его очередь, сообщение будет обработано частью СОС, управляющей файловой системой сервера.

 Рис. 5.10. Взаимодействие сетевых и локальных программных средств

Рис. 5.10. Взаимодействие сетевых и локальных программных средств

   После того как рабочая станция получает ответ от сервера, ее программное обеспечение предпринимает те же шаги, что и при передаче запроса, но в обратном порядке. Сетевой адаптер обрабатывает сообщения, содержащие ответы, передавая их сетевому программному обеспечению рабочей станции, которое передает управление ЛОС, помещая данные в буфер прикладной программы. Кроме того, ЛОС устанавливает регистры процессора так, чтобы указать число фактически прочитанных байтов данных, и возвращает управление прикладной программе в точке, непосредственно следующей после вызова функции ЛOC.

 
< Пред.   След. >