67588

Классификация и параметры сетей. Основные определения

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Компьютерные сети относятся к распределенным системам и удовлетворяют таким характеристикам распределенных систем как а наличие обмена информацией между узлами сети; б распределение ресурсов; в большая надежность; г большая производительность благодаря распараллеливанию вычислений.

Русский

2014-09-12

89 KB

2 чел.

Классификация и параметры сетей

Основные определения

Информационно-вычислительные сети являются сегодня мощным средством обработки информации. Они обеспечивают предприятиям необходимые ресурсы, коллективное пользование большими БД, математическое моделирование, передачу и обработку данных, речи, изображений и т.д.

Под информационно-вычислительной сетью (ИВС) понимают набор ЭВМ и периферийного оборудования, соединенных коммуникационными средствами, с помощью которых ЭВМ могут обмениваться информацией. Компьютерные сети относятся к распределенным системам и удовлетворяют таким характеристикам распределенных систем, как а) наличие обмена информацией между узлами сети; б) распределение ресурсов; в) большая надежность; г) большая производительность благодаря распараллеливанию вычислений. Распределенная система подразумевает взаимосвязанный набор автономных ЭВМ, процессов или процессоров.

В сетях объектом генерирования, переработки, хранения и использования является информация различного рода. Компонентами ИВС являются все вычислительные и периферийные устройства, такие как ЭВМ, принтеры, плоттеры, измерительное оборудование и т.д. Эти компоненты называются оконечным оборудованием данных (ООД или DTE – Data Terminal Equipment) (рис. 1.1).

Оконечное оборудование данных получает и/или принимает данные посредством использования аппаратуры канала данных (АКД или DCE – Data Circuit-Terminating Equipment) и канала передачи. Основной функцией АКД является преобразование сигналов между ООД и каналом. Как правило, в качестве АКД выступает модем. ООД и АКД вместе представляют собой станцию данных или узел сети.

Канал передачи может быть аналоговым, реализованным посредством коммутируемой телефонной сети общего пользования (КТСОП), цифровым (ISDN, каналы типа Т1/Е1) и радио-каналом. Передача сигналов в канал может быть реализована и без использования АКД, а посредством средств ООД, например, сетевого адаптера. В зависимости от типа канала, от используемых технических средств передачи данных и реализуемых протокольных функций применяются различные интерфейсы между ООД, АКД и каналом передачи, которые представляют собой входящие/исходящие цепи в ООД и АКД, разъемы, соединительные кабели.

Для описания функционирования ИВС пользуются такими понятиями, как процесс, сообщение, сеанс и сессия. Процесс – это конечная последовательность событий, выполняемых в системе обработки данных при определенных условиях для достижения заданной цели или результата. Процесс способен взаимодействовать с другими процессами. В современных системах обработки данных такое понятие как “транзакция” также представляет собой процесс.

Ввод данных, необходимых процессу, и вывод  данных производится в форме сообщения – последовательности данных, имеющих законченное смысловое значение. Ввод и вывод сообщений в процесс производится через логические (программно-организованные) точки, называемые портами. Промежуток времени, в течение которого взаимодействуют процессы, называется сеансом или сессией. Следует подчеркнуть, что в ЭВМ и комплексах взаимодействие процессов обеспечивается за счет доступа к общим данным и обмена сигналами прерывания. В вычислительных сетях единственная форма взаимодействия процессов – это обмен сообщениями.

Вычислительные сети классифицируются по ряду признаков (рис.1.2):

  1.  в зависимости от расстояния между связываемыми узлами;
  2.  в зависимости от топологии соединения узлов;
  3.  в зависимости от способа управления;
  4.  в зависимости от числа и типов используемых узлов сети;
  5.  в зависимости от прав собственности на сети;
  6.  в зависимости от используемых протоколов;
  7.  по способам коммутации.

Глобальные ИВС охватывают большое географическое пространство. Чаще всего глобальные ИВС строятся на базе спутников.

Региональные ИВС включают абонентов города, района, области.

Локальные ИВС (ЛВС) охватывают ограниченную территорию, обычно одно или несколько зданий.

Корпоративные ИВС – это достаточно новое направление. Это сети масштаба одного предприятия, представляющие собой совокупность связанных ЛВС (склады, бухгалтерия, цеха...). ЛВС и корпоративные сети – это основной вид вычислительных сетей, используемых в САПР.

На следующем рисунке (рис. 1.3) показаны пространственные размеры сетей.

                                      глобальные

                   региональные

локальные

    

0.1     1      10    100   1000  10000   км

Рис. 1.3. Классификация ИВС по протяженности

Особо выделяют глобальную сеть Internet – это сеть сетей со своей технологией. В Internet существует понятие интрасетей (Intranet) – корпоративных сетей в рамках сети Internet.

В зависимости от топологии среди ЛВС наиболее распространены шинная, кольцевая и звездообразная (рис. 1.4).

 Шинная ЛВС (Bus) – это локальная сеть, в которой связь между любыми двумя станциями устанавливается через один общий путь и передаваемые данные одновременно становятся доступными для всех узлов сети. Недостаток: при обрыве  участка сети выходит из строя весь сегмент сети.

Кольцевая ЛВС (Ring) – узлы связаны кольцевой линией передачи данных, и данные, проходя по кольцу, поочередно становятся доступными всем узлам сети. Недостатки: Возможны длинные маршруты и большое время на передачу информации.

Звездообразная (Star) – имеет центральный узел, от которого расходятся линии передачи данных к каждому из остальных узлов. Недостатки: слишком высокая централизация управления.

При архитектуре “клиент-сервер” выделяется один или несколько узлов, называемых серверами (рис. 1.5), выполняющих управляющие и специальные  обслуживающие функции, а остальные узлы (клиенты) являются терминальными. Сети “клиент-сервер” различаются по типу серверов, т.е. по характеру распределения функций между серверами (например файл-сервер, серверы БД).

В одноранговых сетях все узлы равноправны. Каждый узел такой сети может выполнять функции и клиента и сервера.

Совокупность аппаратно-программных средств одного узла сети принято называть абонентской системой, поэтому по числу и типу узлов сети разделяют на многосистемные и односистемные. Односистемные сети строятся на базе ЭВМ и комплексов ЭВМ с периферийным оборудованием, телетайпов, станков с программным управлением и т.д.

Многосистемные сети делятся на открытые и однородные. Открытая сеть соответствует эталонной модели взаимодействия открытых систем (ВОС) и поэтому обеспечивает взаимодействие ЭВМ любых фирм. ЭВМ, входящие в открытую сеть, должны поддерживать стандартный для сети набор протоколов. Такая сеть всегда имеет распределенное управление.

Однородные сети строятся на базе однотипных ЭВМ, а не однородные (гетерогенные) - на базе разнотипных ЭВМ.

Сети общего пользования - это такие как телефонные сети, сети передачи данных.

Способы коммутации

Под коммутацией данных понимается их передача, при которой канал передачи данных может использоваться попеременно для обмена информацией между различными узлами сети, в отличие от связи через некоммутируемые каналы, которые обычно закрепляются за определенным абонентами.

При коммутации каналов осуществляется соединение ООД двух или более станций и обеспечивается монопольное использование канала до тех пор, пока соединение не будет разомкнуто.

При коммутации сообщений создание физического канала между конечными узлами необязательно, и пересылка сообщений происходит без разрушения их целостности. Вместо физического канала имеется виртуальный канал, состоящий из физических участков, между которыми возможна буферизация сообщений.

При коммутации пакетов сообщение передается по виртуальному каналу, но оно разделяется на пакеты. При этом канал занят только во время передачи пакета и по ее завершении освобождается для передачи других пакетов.

Коммутация каналов

Коммутация каналов может быть пространственной и временной.

Пространственный коммутатор размера N х M – это матрица, в которой N входов подключены к горизонтальным шинам, а M входов – к вертикальным (рис. 1.6). В узлах сетки – коммутирующие элементы, причем в каждом столбце сетки может быть открыто не более чем по одному элементу. Основной недостаток такой схемы – большое число коммутирующих элементов. Для его устранения применяются многоступенчатые коммутаторы (рис. 1.7).

Временной коммутатор построен на основе буферной памяти. Запись производится в ее ячейки последовательным опросом входов, а коммутация осуществляется благодаря считыванию данных на выходы из нужных ячеек памяти. При этом происходит задержка на время одного цикла “запись-чтение”. В настоящее время преимущественно используется временная или смешенная коммутация.

Коммутация пакетов

Этот способ коммутации во многих случаях оказывается эффективным. Во-первых, в сетях сложной конфигурации ускоряется передача данных за счет того, что возможна параллельная передача различных пакетов одного сообщения на разных участках сети. Во-вторых, при появлении ошибки требуется повторная передача короткого пакета, а не всего сообщения.

В сетях с коммутацией пакетов различают два режима работы: режим виртуальных каналов и  дейтаграммный режим.

В режиме виртуальных каналов пакеты одного сообщения передаются в естественном порядке по установленному маршруту с возложенным временным мультиплексированием канала для передачи пакетов других сообщений. Предусматривается контроль правильности передачи данных путем посылки от получателя к отправителю подтверждающего сообщения. Этот контроль может осуществляться как во всех узлах, так и только конечных по двум способам: “старт-стаповым”, когда следующий пакет передается только в случае получения подтверждения о правильности приема предыдущего, и способом передачи “в окне”. Окно может включать несколько пакетов, и проверка идет сразу всего окна. Можно использовать переменный размер окна.

В дейтаграммном режиме сообщение делится на части (дейтаграммы), передаваемые независимо от других частей одного сообщения. Дейтаграммы могут передаваться по разным маршрутам и поступать в произвольной последовательности. Контроль правильности передачи предусмотрен только в конечном узле.


-
5-


A

В

“сервер”

“клиент”

прикладные программы

ООД

сетевые службы

аппаратура

приема/

передачи

узел сети (станция)

БД

АКД

среда передачи

- запрос

- ответ

Рис. 1.5. Архитектура: “клиент - сервер”

информационно-вычислительные сети

1

глобальные     (WAN)

локальные (LAN)

корпоративные

региональные

Internet

шина (Bus)

звезда (Star)

кольцо (Ring)

иерархическая

с произвольной 

структурой

“клиент-сервер”

одноранговые

файл-сервер

сервер БД

персональных ЭВМ

односистемные

многосистемные

открытые

(гетерогенные)

однородные

с централизованным управлением

с распределенным управлением

общего пользования (Public)

частные (Private)

коммутация каналов

коммутация пакетов

коммутация сообщений

2

2

3

4

7

5

Рис. 1.2. Классификация ИВС

Шина

Звезда

Кольцо

Иерархия

Рис. 1.4. Основные топологические структуры ЛВС

1

2

3

N

М

1

2

3

4

входы

выходы

Рис. 1.6. Пространственный коммутатор

2х2

узел сети

Рис. 1.7. Многоступенчатый коммутатор

3х3

2х2

ООД

АКД

АКД

ООД

модем аналоговый, устройство обслуживания канала ISDN, адаптер ISDN, модем цифровой

ПЭВМ, ГЭВМ,

терминал

канал передачи

аналоговый (КТСОП), цифровой ISDN,

радиоканал

модем

устройство сбора данных, кассовый аппарат, приемник сигналов навигационной системы

RS-232C (стык С2), V.24, V.35, RS-422F

стык С2 (C1-ТФ)

Рис. 1.1. Компоненты информационно-вычислительной сети


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

17921. ЕКОНОМІЧНЕ РАЙОНУВАННЯ І ТЕРИТОРІАЛЬНА ОРГАНІЗАЦІЯ ПРОДУКТИВНИХ СИЛ 148 KB
  Лекція 4 ТЕМА: ЕКОНОМІЧНЕ РАЙОНУВАННЯ І ТЕРИТОРІАЛЬНА ОРГАНІЗАЦІЯ ПРОДУКТИВНИХ СИЛ План викладу і засвоєння матеріалу 1. Територіальний поділ праці. 2. Економічне районування як метод регулювання територіальної організації господарства. 3. Фактори принципи...
17922. НАУКОВІ ОСНОВИ ДЕРЖАВНОЇ РЕГІОНАЛЬНОЇ ПОЛІТИКИ 175.5 KB
  Лекція 6 ТЕМА: НАУКОВІ ОСНОВИ ДЕРЖАВНОЇ РЕГІОНАЛЬНОЇ ПОЛІТИКИ План викладення і засвоєння матеріалу 1. Сутність обєкти і субєкти та принципи державної регіональної політики. 2. Цілі і завдання регіональної політики. 3. Рівні регіонального управління і їх фу
17923. ПРИРОДНИЙ ТА ТРУДОРЕСУРСНИЙ ПОТЕНЦІАЛ УКРАЇНИ 350 KB
  Лекція 7 ТЕМА: ПРИРОДНИЙ ТА ТРУДОРЕСУРСНИЙ ПОТЕНЦІАЛ УКРАЇНИ Розділ 1. ПРИРОДНО–РЕСУРСНИЙ ПОТЕНЦІАЛ УКРАЇНИ План викладення і засвоєння матеріалу 1. Структура природно – ресурсного потенціалу. Місце України в світових природних ресурсів і міра забезпе
17924. ЕКОНОМІКА РЕГІОНІВ УКРАЇНИ: СТАН І ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ 249.5 KB
  Лекція 11-12 ТЕМА: ЕКОНОМІКА РЕГІОНІВ УКРАЇНИ: СТАН І ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ План викладення і засвоєння матеріалу 1. Характеристика продуктивних сил економічних районів: Донецького Придніпровського ПівнічноСхідного Центрального Столичного Південного Прич
17925. МІЖНАРОДНІ ЕКОНОМІЧНІ ЗВЯЗКИ 167 KB
  Лекція 13 ТЕМА: МІЖНАРОДНІ ЕКОНОМІЧНІ ЗВ'ЯЗКИ План викладення і засвоєння матеріалу 1. Сутність і значення міжнародного поділу праці у формуванні зовнішньоекономічних зв'язків. 2. Основні форми економічного співробітництва країн світу. 3. Експортний потенціа
17926. ГОСПОДАРСЬКИЙ КОМПЛЕКС УКРАЇНИ, ЙОГО СТРУКТУРА І ТРАНС-ФОРМАЦІЯ В РИНКОВИХ УМОВАХ 136 KB
  Лекція 8 ТЕМА: ГОСПОДАРСЬКИЙ КОМПЛЕКС УКРАЇНИ ЙОГО СТРУКТУРА І ТРАНСФОРМАЦІЯ В РИНКОВИХ УМОВАХ План викладення і засвоєння матеріалу 1. Економіка України як єдиний народногосподарський комплекс. 2. Структура економіки її сутність та поняття. 3. Регіональні ...
17927. Анализ эффективности использования основных средств 84.5 KB
  Лекция 7. Анализ эффективности использования основных средств Основные средства – совокупность материальных активов в форме средств труда которые многократно участвуют в процессе производственнокоммерческой деятельности и переносят на продукцию свою стоимость ч...
17928. Платежные системы. Конспект лекций 3.65 MB
  Средством межфилиальных расчетов были авизо по МФО, которые складывались и направлялись в расчетно-кассовые центры (РКЦ) при Центральном банке. Авизо, как правило, пересылались средствами спецпочты (бумажные почтовые авизо) или телеграфом (телеграфные авизо).
17929. ТЕОРЕТИЧНІ ТА ОРГАНІЗАЦІЙНІ ОСНОВИ ФІНАНСОВОГО МЕНЕДЖМЕНТУ 284 KB
  Основний зміст фінансового менеджменту полягає в управлінні формуванням, розподілом і використанням фінансових ресурсів суб’єктів господарювання та оптимізації обороту їх грошових коштів