65853

Вибір архітектури обчислювальної мережі. Загальна схема взаємодії локальних, міських та глобальних мереж. Вибір локальної обчислювальної мережі

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Мета: Вивчити cхему взаємозв’язку різних типів мереж: локальних міських та глобальних. На основі поставлених задач вміти обирати архітектуру обчислювальної мережі. Вибір локальної обчислювальної мережі Загальна схема взаємодії локальних міських і глобальних обчислювальних...

Украинкский

2014-08-09

373.5 KB

0 чел.

ЛЕКЦІЯ №14

Тема: Вибір архітектури обчислювальної мережі: Загальна схема взаємодії локальних, міських та глобальних мереж. Вибір локальної обчислювальної мережі

Мета: Вивчити cхему взаємозв’язку різних типів мереж: локальних, міських та глобальних. На основі поставлених задач вміти обирати архітектуру обчислювальної мережі. В контексті порівняння різних технологій мереж вміти обирати тип локальної мереж

ПЛАН

1. Загальна схема взаємодії локальних, міських і глобальних обчислювальних мереж

2. Вибір локальної обчислювальної мережі

  1.  Загальна схема взаємодії локальних, міських і глобальних обчислювальних мереж

Розробка систем розподіленої обробки даних передбачає поділ даних по різних, можливо, віддаленим вузлам. Часто архітектура розподіленої системи включає три рівня:

1. Локальні мережі (LAN - Local Area Networks) - мережі комп'ютерів, зосереджені на невеликій території. Протяжність мережі становить 1 ... 2 км. Як правило. LAN-мережа розташовується в одному або декількох сусідніх будинках і належить одній організації.

2. Міські мережі, мережі метрополій (MAN - Metropolitan Area Networks) - мережі, що об'єднують локальні мережі в межах міста. Протяжність сьогі - 100 ... 200 км.

3. Глобальні мережі (WAN - Wide Area Networks) об'єднують територіально розосереджені мережі LAN і MAN, а також вилучені комп'ютери. WAN-мережі охоплюють практично всі країни світу.

На рис. 24.1 представлена схема взаємозв'язку мереж IAN, MAN і WAN.

Рис 24.1 Схема взаемозвязку різних типів мереж

Мережі об'єднані між собою маршрутизаторами і комутаторами. Маршрутизатор, на відміну від комутатора (багатопортового моста), вибирає оптимальний шлях передачі даних.

Нижче розглянути різні рішення для зазначених вище типів мереж.

  1.  Вибір локальної обчислювальної мережі

В даний час при побудові 10-мегабітних локальних мереж Ethernet використовують в основному:

• мережі на тонкому коаксіальному кабелі;

• мережі на концентраторах;

• мережі на комутаторах.

Розглянемо кожне з цих рішень докладніше.

Мережі на тонкому коаксіальному кабелі. На рис. 24.2 показана типова структура мережі на тонкому коаксіальному кабелі, в якій дві мережі зв'язуються між собою через сервер (80). Це можливо, так як практично будь-яка мережева ОС має у своєму складі внутрішній маршрутизатор.

Для з'єднання станцій використовують кабель RG58. Його розрізають на відрізки. До кожного кінця відрізка прикріплюють ВМС-коннектор (обжимається), який вставляється в Т-коннектор. АТ-коннектор. в свою чергу, з'єднаний з мережевим адаптером (СА) станції. Мережевий адаптер являє собою плату, яка вставляється в розширювальний слот РС (WS) або сервера.

Рис 24.2 Типова структура на тонкому коаксіальному кабелі

Мережа може складатися з кількох сегментів. На двох кінцях сегмента встановлюють термінатори, один з яких заземлюється. Термінатор являє собою заглушку з провідникові 50 Ом, що з'єднує оплету з житловою коаксіального кабелю. Термінатори необхідні, щоб гасити сигнали при передачі пакетів (точніше кадрів) по мережі (тобто щоб не було відображення).

Сегменти мережі з'єднані повторювачами (repeater), які служать підсилювачами сигналів. Повторювачі не виконують «розв'язку» сегментів, т. з. по мережі нс можуть одночасно передаватися пакети між декількома парами станцій. Наприклад, в один і той же момент часу по сеіі не можна передавати дані між станціями WS 11 і S11, а також між станціями WS 12 і S12. Але сервер SO, додатково виконує роль маршрутизатора, виконує «розв'язку» мереж, т. з. по мережі одночасно можуть передаватися кадри між PC WS І і сервером Sl 1. а також між WS21 і S21.

У табл. 24.3 перераховані деякі важливі обмеження для локальних мереж на тонкому коаксіальному кабелі.

Таблиця 24.3 Деякі обмеження для мереж на тонкому коаксіальному кабелі

 

До сегментам мережі підключають PC, сервери, комутатори, апаратні маршрутизатори та інші специфічні пристрої (спеціальні мережні принтери, факс-сервери та ін.) На PC встановлюють мережеве ПО і додатки для роботи з базами даних. На серверах інсталюють мережеві ОС (NetWare. Windows NT, Unix), а також встановлюють додаткові продукти:

• програмний маршрутизатор для забезпечення доступу клієнтів до WAN-мережі;

• сервери СУБД для організації роботи клієнтів в архітектурі клієнт / сервер;

• сервери друку (вони входять до складу мережевих ОС) для організації доступу всіх (або частини) клієнтів мережі до невеликого числа принтерів;

• інші продукти.

За кордоном мережі на тонкому коаксіальному кабелі практично не використовують. В Росії вони досить поширені, хоча в даний час все частіше встановлюють мережі на кручений парі. Для об'єднання старих мереж (на коаксіалі) і нових мереж використовують концентратори і комутатори (див. рис. 10.2). При цьому комутатори можуть забезпечити підключення до MAN-мереж (FDDI і ATM) і WAN-мережам (Х, 25, Framerelay. ISDN та ін.)

У табл. 24.4 перераховані переваги та недоліки мереж на тонкому коаксіальному кабелі.

Таблиця 24.4 Переваги та недоліки мереж на тонком коаксіальному кабелі.

Переваги

Недоліки

Мережі дуже дешеві (мережеві адаптери можна придбати по вартості менше 30 долл)

Простота установки (для прокладки кабелі. Установки мережевих адаптерів і виконання з'єднань потрібна мінімальна кваліфікація персоналу)

Швидкість по мережі обмежується 10 Мбит/с (на сам перед практично менше, все залежить від мережевих адаптерів)

При обриві або короткому замиканні на відрізку кабелю з ладу виходить весь сегмент сету. Причому несправність можна виявити або за допомогою спеціального приладу (сканера), або вручну, послідовно перемішавши термінатор від кінця сегмента до його початку
3. При великому числі сегментів мережа перестає надійно працювати. Це пов'язано з тим. що заземлення сегментів не можуть бути ідеальними, т. е, виникають відображення сигналів При великому числі сегментів виникає інтерференція (накладення) відображених сигналів. що призводить до появи перешкод
4. Станція працює в середньому зі швидкістю 10 / N Мбіт / с (А "- число станцій, підключених до мережі)

Мережі на концентраторах (кручений пар). На рис. 24.5 показана типова структура мережі на концентраторах.

Концентратор - це свого роду системний блок, який має слоти розширення, куди можна вставляти модулі з портами. До цих портів можна підключати окремі станції (РС, сервери і т. д.), концентратори, комутатори і маршрутизатори. Для їх підключення використовують, як правило, виту пару, рідше оптоволокно. Мережі на тонкому коаксіальному кабелі підключають до порту 10Вазе2 концентратора.

В даний час багато фірм випускають найрізноманітніші концентратори: від найпростіших вартістю до 200 дол до більш складних концентраторів, що з'єднуються в стек, вартістю до 1000 дол

Простий концентратор виконує функцію повторювача Ethernet. Можна поєднати в каскад до чотирьох таких концентраторів. Слід розрізняти каскадування концентраторів від їх з'єднання в стек. При каскадування (див. рис. 24.5) концентратори з'єднують кручений парою або оптоволокном і, природно, їх можна рознести в просторі. При з'єднанні концентраторів в стек вони виступають як один пристрій з великим числом портів. Як правило, концентратори встановлюють один на одного в одному місці. Для їх об'єднання використовують спеціальні стекові порти.

Рис 24.5 Тонка структура на концентраторах

Концентратори (К 1 - К4 на рис. 24.5) не виконують розв'язку сегментів мережі, т. з. в один і той же момент часу не можуть передаватися пакети, наприклад, між РС VS12 і сервером S11, а також між VS31 і SЗІ.

Мережа на комутаторах. Комутатори ще називають багатопортових мостах. На рис. 24.8 показана типова структура мережі на комутаторах.

До комутатора можна підключати або окремі станції, або мережі (до портів, що підтримує безліч МАС-адрес). Комутатор, на відміну

Рис 24.8 Типова структура мережі на комутаторах

 

Рис24.9 Передача кадрів с буферизацією (а) і без буферизації (б)

від концентратора, виконує розв'язку портів, тобто одночасно можуть передаватися кадри, наприклад, між-PC WS 11 і сервером S11, а також між WS51 і С51.

Комутатори характеризуються такими особливостями функціонування:

• 10-мегабітний комутатор підтримує для кожного порту швидкість 10 Мбіт / с. Наприклад, якщо до кожного порту комутатора підключена лише одна станція, то кожна станція може працювати зі швидкістю 10 Мбіт / с.

• Багато комутатори можуть працювати в двох режимах: з буферизацією і без буферизації (рис. 10.5).

При передачі кадрів з буферизацією весь кадр спочатку запам'ятовується в буфері комутатора, а потім передається в порт призначення. Цей режим доцільно використовувати для ненадійного обладнання. В цьому випадку при помилці передачі кадру між станціями перезапит буде здійснюватися на рівні «станція комутатор» або «комутатор->станція». При передачі кадрів без буферизації комутатор приймає та аналізує заголовок кадру, а потім перенаправляє цей кадр в порт призначення. Тут швидкість передачі вище, але цей режим доцільно використовувати для надійного устаткування. При помилку передачі кадру між станціями перезапит буде здійснюватися на рівні «станція-> комутатор-> станція».

• На комутаторах можна створювати віртуальні мережі. У багатьох ОС сер-віри виконують трансляцію пакетів з повідомленням інших серверів про надані ними послуги (SAP-, RlP-пакети і т. д.). Трафік цих пакетів у мережі досить великий. Але часто до комутатора підключають логічно ізольовані групи станцій (на рис. 10.4 вони обведені контурами). Кожну з цих груп адміністратор мережі може описати як віртуальну мережу. Далі він повинен визначити режими фільтрації пакетів при їх широкомовних пакетів, в цьому випадку ці пакети будуть поширюватися в рамках однієї віртуальної мережі. Маршрутизацію пакетів між віртуальними мережами виконує комутатор.

• Комутатор може підтримувати одразу кілька процесів передачі.

Наприклад (див. рис. 24.9), він може одночасно передавати кадри з порту 1 в порт 2, з порту 3 в порт 4. з порту 5 в порт 6.

Звичайно, комутатори мають відчутну перевагу перед концентраторами. але вони в кілька разів дорожче.

Проблеми переходу До 100-MCI »бітним мереж

В даний час для побудови 100-мегабітних мереж використовують дві технології: Fast Ethernet і WOVG-AnyLan. Розглянемо кожен з цих варіантів.

Стандарт Fast Ethernet розроблений в 1995 р. і отримав назву ШЕЕ 802.3и. З легкої руки організації IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) Fast Ethernet іменується як 100BaseT. Це пояснюється просто: 100BaseT є розширенням стандарту lOBaseT з пропускною здатністю 10 Мбіт / с. Стандарт 100BaseT включає в себе протокол обробки множинного до ¬ ступа з розпізнаванням несучої і виявленням конфліктів CSMA / CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection). Fast Ethernet може працювати з використанням різних кабелів (табл. 24.10).

Збільшення частоти в 10 разів (з 10 Мбіт / с до 100 Мбіт / с) призводить до того, що максимальна відстань між двома точками сегмента зменшується в 10 разів, т. з. до 250 м для витої пари (якщо бути точніше, до 205 м), отже в сегмент можуть входити максимально два концентратора (рис. 10.6). Тому слід пам'ятати, що перехід на мережу 100ВаsеТ не можна розглядати як механічну заміну устаткування.

На рис. 24.11 показані відстані для кручений пари. При цьому можливі різні комбінації відстаней: 100 5100, 5100100, 70 65 70 і т. д. Тут тільки важливо, щоб максимальна довжина між двома найбільш віддаленими точками мережі не перевищувала б 205 м для витої пари, і 233 м - для оптоволокна при стандартному підключенні. Кожен з концентраторів (див. рис. 24.11)

Рис 24.11 Структура сегмента 100Base-T

можна наростити, підключивши інші концентратори в стек (до 255 портів на один стек). Якщо на додаток до концентраторів 100BaseT використовувати і комутатори, то мережу можна розширити далеко за межі одного комутованого сегмента.

Сегмент мережі 100VG-AnyLan (для стислості будемо називати його 100VG можна побудувати тільки по топології типу «зірка» (рис. 24.12).

Рис. 24.12. Структура сегмента 100 VG

В 100VG використовуються наступні типи кабелів:

1) чотири неекрановані виті пари (UTP) категорії 3 (3 ... 100 м);

2) дві пари UTP категорії 5 (5 ... 150 м);

3) дві екрановані кручені пари (STP) (до 100 м):

4) оптоволокно (до 1 км).

На рис. 24.12 показані відстані для неекранованої кручений пари категорії 3.

Якщо вузол бажає передати будь кадр, він формує і виставляє запит до центрального концентратора (ЦК). ЦК періодично здійснює циклічну перевірку своїх портів. Якщо до опитуваному порту підключений концентратор нижнього рівня, опитуються усі порти цього концентратора і т. д. Якщо немає більш пріоритетних запитів і сегмент вільний, то вузол, що виставив запит, починає передачу даних. При цьому кадр передається, на відміну від концентратора 100BaseT, тільки в порт призначення. Одночасно передаються дані тільки між однією парою вузлів. Втрати часу на періодичний опитування та проведення тестування з'єднання становить приблизно 4% від повного часу роботи. Необхідно щоб кожен концентратор мережі повинен бути налаштований на роботу з кадрами одного типу: Ethernet або Token Ring.

При переході від 10-мегабітних мереж до 100-мегабітний необхідно враховувати особливості цих мереж.

1. Існують обмеження на топологію сегмента, особливо для 100BaseT (див. рис. 24.11).

2. Проводку кабелю повинен здійснювати фахівець з використанням спеціального вимірювального обладнання.

3. 100-мегабітні мережі дорожче 10-мегабітних в кілька разів.

Контрольні питання

  1.  Опишіть загальна схему взаємодії локальних, міських і глобальних обчислювальних мереж. Чим вони відрізняються?
    1.  Обґрунтуйте вибір локальної обчислювальної мережі 10-мегабнтної мережі Ethernet. Перерахуйте варіанти, переваги, недоліки.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

21295. Мета та завдання дисципліни 88.5 KB
  CASEтехнологія являє собою методологію проектування ІС а також набір інструментальних засобів що дозволяють в наочній формі моделювати предметну область аналізувати цю модель на всіх етапах розробки і супроводу ІС і розробляти програми відповідно до інформаційними потребами користувачів. Поняття моделі та моделювання Модель це об'єкт або опис об'єкта системи для заміщення однієї системи оригіналу іншою системою для кращого вивчення оригіналу або відтворення будьяких його властивостей. Слово модель лат. При моделюванні...
21296. Діаграма варіантів використання (use case diagram) 504 KB
  Діаграма варіантів використання use case diagram Вступ Візуальне моделювання в UML можна уявити як певний процес поуровневого спуску від найбільш обший і абстрактної концептуальної моделі вихідної системи до логічної а потім і до фізичної моделі відповідної програмної системи. Для досягнення цих цілей спочатку будується модель у формі так званої діаграми варіантів використання use case diagram яка описує функціональне призначення системи або іншими словами те що система буде робити в процесі свого функціонування. Діаграма...
21297. Життєвий цикл програмного забезпечення 1.58 MB
  Життєвий цикл програмного забезпечення Одним з базових понять методології проектування ІВ є поняття життєвого циклу її програмного забезпечення ЖЦ ПЗ. Структура ЖЦ ПЗ за стандартом ISO IEC базується на трьох групах процесів: основні процеси ЖЦ ПЗ придбання поставка розробка експлуатація супровід; допоміжні процеси які забезпечують виконання основних процесів документування управління конфігурацією атестація оцінка аудит рішення проблем; організаційні процеси управління проектами створення інфраструктури проекту...
21298. Моделювання за допомогою методу Баркера 243 KB
  З їх допомогою визначаються важливі для предметної області об'єкти сутності їх властивості атрибути і відношення один з одним зв'язки. Графічне зображення сутності Кожна сутність повинна мати унікальний ідентифікатор. Кожен екземпляр сутності повинен однозначно ідентифікуватися і відрізнятися від всіх інших примірників даного типу сутності. Одна і та ж інтерпретація не може застосовуватися до різних імен якщо тільки вони не є псевдонімами; володіє одним або декількома атрибутами які або належать сутності або успадковуються через...
21299. Діаграми класів 160.5 KB
  При цьому можливе використання графічних зображень для асоціацій та їх специфічних властивостей таких як відношення агрегації коли складовими частинами класу можуть виступати інші класи. У цих розділах можуть зазначатися ім'я класу атрибути змінні та операції методи.1 Графічне зображення класу на діаграмі класів Обов'язковим елементом позначення класу є його ім'я. На початкових етапах розробки діаграми окремі класи можуть позначатися простим прямокутником із зазначенням тільки імені відповідного класу рис.
21300. Технології та інструментальні засоби проектування 62.5 KB
  Інструментальні засоби моделювання та проектування інформаційних систем Технології та інструментальні засоби проектування Технології та інструментальні засоби проектування CASEзасоби Computer Aided System Engineering складають основу проекту будьякої інформаційної системи. Методологія реалізується через конкретні технології та підтримують їх стандарти методики та інструментальні засоби які забезпечують виконання процесів життєвого циклу. Особливостями сучасних CASEзасобів є наочні графічні інструменти для створення моделей...
21301. Основы проектирования операционной части АЛУ 273.5 KB
  Рассмотрим все возможные комбинации знаков чисел и действий и сделаем ряд преобразований так чтобы знак результата совпадал со знаком первого операнда: 1. При отсутствии переноса из старшего разряда для представления результата в прямом коде все разряды результата включая знаковый инвертируется и к младшему разряду прибавляется единица. В блок схеме используются два типа блоков: Блоки выполнения действия над значениями исходных переменных с присваиванием результата новым переменным или одной из старых. В минимальном варианте операционная...
21302. Параллельная обработка данных 233.21 KB
  Автоматическое обнаружение параллелизма. Степень и уровни параллелизма. Виды параллелизма. Производительность параллельных ВС зависит от многих факторов и в значительной степени от архитектуры и структуры системы рисовать структуру параллельной системы и объяснять: от степени и уровня параллелизма в системе; от организации передачи данных между параллельно работающими процессорами; от системы коммутации; от взаимодействия процессоров и памяти; от соотношения между аппаратной и программной реализацией макрооперации.
21303. Структурная организация систем обработки данных 156.5 KB
  Организация систем вводавывода. Структура и функции системы вводавывода. Канал вводавывода. Способы организации системы вводаввода.