Скачать презентацию Лекция 3 Тема занятия Классификация ВС по ФСПД Скачать презентацию Лекция 3 Тема занятия Классификация ВС по ФСПД

ВССиТб Л3 маи.ppt

  • Количество слайдов: 59

Лекция 3 Тема занятия: Классификация ВС по ФСПД и способам коммутации Учебные вопросы: 1. Лекция 3 Тема занятия: Классификация ВС по ФСПД и способам коммутации Учебные вопросы: 1. 5 Классификация ВС по ФСПД 1. 6 Классификация ВС по способам коммутации 1. 7 Виды обеспечения в ВС 1

Классификация ВС Классификация ВС

1. 5 Классификация ВС по физическим средам передачи информации (ФСПД) 1. 5 Классификация ВС по физическим средам передачи информации (ФСПД)

Канал связи Информация между разнесенными в пространстве компьютерами передается по каналам (линиям) связи. В Канал связи Информация между разнесенными в пространстве компьютерами передается по каналам (линиям) связи. В канал связи (КС) входит: 1) физическая среда передачи данных (ФСПД), по которой передаются данные; 2) аппаратура передачи данных (АПД); 3) промежуточное оборудование канала связи (ПОКС). Состав КС иллюстрируется рис. 1. 7.

Состав канала связи Состав канала связи

Виды ФСПД подразделяются на проводные и беспроводные, давая названия соответствующим сетям (рис. 1. 1). Виды ФСПД подразделяются на проводные и беспроводные, давая названия соответствующим сетям (рис. 1. 1). Таким образом, различают проводные и беспроводные ВС. Словосочетание беспроводные ВС означает не полное отсутствие проводов в сети, а лишь наличие основных беспроводных компонентов телекоммуникационных связей в сети.

Виды ФСПД Когда в ВС беспроводных компонентов немного, например компьютерная клавиатура или сетевой принтер Виды ФСПД Когда в ВС беспроводных компонентов немного, например компьютерная клавиатура или сетевой принтер или только несколько компьютеров, а преобладает проводная среда, такие ВС могут называть гибридными.

Проводные сети подразделяют на ВС с проводными специфическими средами передачи информации и с проводными Проводные сети подразделяют на ВС с проводными специфическими средами передачи информации и с проводными не специфическими средами передачи информации. Последние среды – не специфические ВС заимствуют у других видов сетей - не вычислительных.

Проводные специфические ФСПД К проводным специфическим ФСПД относят: воздушные линии; коаксиальный кабель; кабель витая Проводные специфические ФСПД К проводным специфическим ФСПД относят: воздушные линии; коаксиальный кабель; кабель витая пара различных категорий; волоконно – оптический кабель.

Проводные специфические ФСПД Первые три, из перечисленных проводных ФСПД, передают информацию с помощью электрического Проводные специфические ФСПД Первые три, из перечисленных проводных ФСПД, передают информацию с помощью электрического тока или напряжения. В волоконно – оптических кабельных средах информация кодируется световыми импульсами. Воздушные линии в настоящее время применяют крайне редко из-за их низкой помехозащищенности и зависимости параметров от атмосферных условий. Предпочтение отдают кабельным ФСПД.

Кабельные ФСПД Кабель это – набор проводов, изоляционных и защитных оболочек, а также соединительных Кабельные ФСПД Кабель это – набор проводов, изоляционных и защитных оболочек, а также соединительных разъемов. Коаксиальные кабели широко использовались на начальном этапе развития ИС. Современные стандарты на сетевые технологии предусматривают применение витой пары – так называют четырехпарный кабель, каждая пара проводов в котором скручена для снижения проникновения в них помех.

Кабельные ФСПД Самые высокие показатели, с точки зрения обеспечения помехозащищенности и сверхскоростей передачи данных, Кабельные ФСПД Самые высокие показатели, с точки зрения обеспечения помехозащищенности и сверхскоростей передачи данных, обеспечивают волоконно оптические кабели

Проводные неспецифические ФСПД • • • К проводным неспецифическим ФСПД относят: телефонные линии проводных Проводные неспецифические ФСПД • • • К проводным неспецифическим ФСПД относят: телефонные линии проводных телефонных сетей; кабельные линии сетей кабельного телевидения (сети Home PNA); линии электропередач сетей энергоснабжения 380/220 В, 50 Гц (сети PLC – Power Line Communication).

Проводные неспецифические ФСПД Подобные ФСПД требует затрат на специальные модемы и согласующие устройства, но Проводные неспецифические ФСПД Подобные ФСПД требует затрат на специальные модемы и согласующие устройства, но позволяет экономить на кабельных системах. Как основной недостаток таких сред следует отметить возможный высокий уровень помех в них от электрических приборов, которые используют линии по своему основному назначению.

Источники помех в неспецифических ФСПД К источникам относятся телефоны, телеграфные аппараты, телевизоры, электродвигатели, люминесцентные Источники помех в неспецифических ФСПД К источникам относятся телефоны, телеграфные аппараты, телевизоры, электродвигатели, люминесцентные лампы и пр. Как следствие, необходимым является применение специальных фильтров, что удорожает сетевое оборудование

Беспроводные ФСПД Беспроводные сети организуют посредством использования радиоканала, инфракрасного или лазерного канала, каналов спутниковой Беспроводные ФСПД Беспроводные сети организуют посредством использования радиоканала, инфракрасного или лазерного канала, каналов спутниковой и сотовой связи. Применение таких видов сетей целесообразно в условиях трудности прокладки кабельных линий.

Радиоканал организуется подобно вещанию обыкновенных радиостанций. Пользователи настраивают приемники и передатчики на определенную частоту. Радиоканал организуется подобно вещанию обыкновенных радиостанций. Пользователи настраивают приемники и передатчики на определенную частоту. Чем выше частота, тем большая скорость передачи данных возможна. Однако, дальность связи является обратной функцией частоты.

Выбор диапазона радиочастот Использование диапазонов ДВ, СВ и КВ позволяет обеспечить дальнюю связь, но Выбор диапазона радиочастот Использование диапазонов ДВ, СВ и КВ позволяет обеспечить дальнюю связь, но при невысокой скорости передачи данных. Более скоростными являются диапазоны УКВ (FM) и, особенно, микроволновый диапазон СВЧ. Однако дальность возможной связи в этих диапазонах резко падает из-за ухудшения условий дифракции (огибания препятствий) электромагнитными волнами.

Дифракция радиоволн Дифракция возможна лишь для препятствий, сравнимых по размерам с длиной волны и Дифракция радиоволн Дифракция возможна лишь для препятствий, сравнимых по размерам с длиной волны и не превышающих их. Для микроволнового диапазона, например для частоты f=3 ГГц длина волны составляет λ=с/f=10 см, где с – скорость света. Таким образом, лишь препятствия, размеры которых меньше 10 см, способны огибать эти волны.

Возможность приема переотраженных радиоволн Положение ухудшается еще в большей степени в связи с тем, Возможность приема переотраженных радиоволн Положение ухудшается еще в большей степени в связи с тем, что при f>4 ГГц волны уже не отражаются ионосферой Земли, а уходят в космос. Поэтому прием отраженного ионосферой сигнала становится уже невозможным и условием устойчивой микроволновой связи является наличие прямой видимости между приемником и передатчиком.

Условия прямой видимости Для города такая связь возможна на расстояниях 1… 2 км, да Условия прямой видимости Для города такая связь возможна на расстояниях 1… 2 км, да и то при условии расположения антенн на зданиях и возвышенностях. На открытых пространствах это расстояние может увеличиваться до нескольких десятков км.

Инфракрасный канал способен обеспечить беспроводную связь в пределах небольшого помещения на расстояниях ≤ 30 Инфракрасный канал способен обеспечить беспроводную связь в пределах небольшого помещения на расстояниях ≤ 30 м. При этом. окружающие предметы не должны перекрывать луч передатчика, направленный на приемник. Чаще, таким образом связывают системный блок компьютера с беспроводными периферийными устройствами – клавиатурой, мышью, принтером.

Лазерный канал Более серьезные функции может выполнять лазерный канал передачи данных FSO (Free Space Лазерный канал Более серьезные функции может выполнять лазерный канал передачи данных FSO (Free Space Optics – оптика свободного пространства). Это новая быстро развивающаяся технология используется на удалениях 100… 800 м для организации связи через водную преграду, между зданиями, разделенными автомагистралями, и пр.

Лазерный канал Для организации FSO канала в двух направлениях необходимо два комплекта лазерных приемопередатчиков. Лазерный канал Для организации FSO канала в двух направлениях необходимо два комплекта лазерных приемопередатчиков. Каждый состоит из излучающего лазера и фотоприемника, установленных в пределах прямой видимости. По сравнению с радиоканалам лазерный обладает несомненным достоинством – существенно большей информационной безопасностью.

Лазерный канал Узкие лучи лазера делают невозможным перехват передаваемых сигналов, поскольку для этого потребовалось Лазерный канал Узкие лучи лазера делают невозможным перехват передаваемых сигналов, поскольку для этого потребовалось бы поместить приемник прямо на пути распространения сигнала. Основными недостатками FSO является зависимость от метеоусловий (туман, дождь, снегопад), а также трудности наведения узкого лазерного луча (~ 1 мм в диаметре) на фотоприемник.

Лазерный канал Для снижения влияния вибрации и колебаний зданий на точность наведения, луч специально Лазерный канал Для снижения влияния вибрации и колебаний зданий на точность наведения, луч специально расфокусируют. Уменьшение метеозависимости достигается применением многолучевости.

Спутниковый канал Спутниковые каналы позволяют организовать условия прямой видимости для микроволновых каналов связи на Спутниковый канал Спутниковые каналы позволяют организовать условия прямой видимости для микроволновых каналов связи на больших удалениях.

Каналы сотовой связи Развитие в последнее время систем сотовой мобильной телефонной связи позволяет использовать Каналы сотовой связи Развитие в последнее время систем сотовой мобильной телефонной связи позволяет использовать КС этих систем и для организации ВС. Эти сегодня бурно развиваются. В 2011 г только в России число абонентов сотовой связи превысило 224 млн. Во всем же мире число зарегистрированных владельцев сотовых телефонов превысило 5 млрд (десять лет назад их было ~500 млн).

1. 6 Классификация ВС по способам коммутации 1. 6 Классификация ВС по способам коммутации

Принципы коммутации информации По принципам коммутации данных ВС делят на сети с селекцией информации Принципы коммутации информации По принципам коммутации данных ВС делят на сети с селекцией информации и сети с маршрутизацией информации. В сетях с селекцией информации всем ее узлам доступна вся информация, передаваемая по сети. Каждый из компьютеров выбирает из этой информации только ту, которая ему предназначена. Чаще всего применяется в небольших сетях – ЛВС и малых РГС.

Сети с маршрутизацией информации В сетях с маршрутизацией передача информации потребителю осуществляется по определенным Сети с маршрутизацией информации В сетях с маршрутизацией передача информации потребителю осуществляется по определенным маршрутам, охватывающих не все узлы. Поскольку маршрутов может быть несколько, должна решаться задача оптимизации маршрута, например, выбор наиболее короткого маршрута или наиболее быстрого (транспортная задача).

Сети с маршрутизацией информации Сети с маршрутизацией делят на: сети с коммутацией каналов; сети Сети с маршрутизацией информации Сети с маршрутизацией делят на: сети с коммутацией каналов; сети с коммутацией сообщений; сети с коммутацией пакетов (кадров). В ВС с коммутацией каналов на время передачи сообщения коммутируется составной физический канал связи между абонентами.

Сети с коммутацией каналов Подобная коммутация осуществляется при осуществлении междугородней телефонной связи, когда сигнал Сети с коммутацией каналов Подобная коммутация осуществляется при осуществлении междугородней телефонной связи, когда сигнал от одного абонента проходит через ряд АТС, расположенных в разных городах на пути его следования. Канал передается в полное и безраздельное ведение корреспондирующих абонентов. По телефону один абонент слышит другого практически без задержки, как если бы он был рядом.

Сети с коммутацией каналов Для ВС такая ситуация подобна тому, как будто клавиатура одного Сети с коммутацией каналов Для ВС такая ситуация подобна тому, как будто клавиатура одного пользователя подсоединена к компьютеру другого и находится рядом. Достоинство такой коммутации – низкий и постоянный уровень задержки в КС, что позволяет качественно передавать данные, чувствительные к задержкам – голос, видио.

Сети с коммутацией каналов Однако этот способ коммутации совершенно не применим к ВС. Сегодня Сети с коммутацией каналов Однако этот способ коммутации совершенно не применим к ВС. Сегодня число пользователей только Интернет превысило 2 млрд человек. Обеспечить их всех индивидуальными каналами связи на длительное время практически невыполнимая задача.

Сети с коммутацией сообщений В ВС с коммутацией сообщений вся информация одного абонента формируется Сети с коммутацией сообщений В ВС с коммутацией сообщений вся информация одного абонента формируется в сообщение с присоединением адреса, и компьютер передает это сообщение целиком без его деления на мелкие дозы последовательно через промежуточные узлы. Такая коммутация подобна телеграфной связи, когда телеграмма абонента проходит через промежуточные узлы телеграфной связи. При этом физический канал не образуется, а выделяется конкретный маршрут.

Недостатки коммутации сообщений Основной недостаток коммутации сообщений существенно меньшая скорость продвижения сообщений больших размеров Недостатки коммутации сообщений Основной недостаток коммутации сообщений существенно меньшая скорость продвижения сообщений больших размеров по сравнению с малыми сообщениями. На каждом промежуточном узле сообщение не передается дальше по сети до тех пор, пока оно не будет принято этим узлом полностью. На это требуется время, тем большее, чем больше сообщение.

Недостатки коммутации сообщений Отсюда второй недостаток коммутации сообщений, связанный с первым – в промежуточных Недостатки коммутации сообщений Отсюда второй недостаток коммутации сообщений, связанный с первым – в промежуточных узлах при передаче больших сообщений должна выделяться буферная память большого размера. Это усложняет и удорожает коммутационное оборудование. В связи с этими недостатками, в настоящее время коммутация сообщений практически не применяется.

Сети с коммутацией пакетов В ВС с коммутацией пакетов (кадров) сообщение делится на ряд Сети с коммутацией пакетов В ВС с коммутацией пакетов (кадров) сообщение делится на ряд доз определенной длины, которые называют в разных технологиях пакетами или кадрами или ячейками. Эти дозы могут передаваться разными маршрутами или одним. В приемнике они собираются обратно в единое сообщение.

Достоинства коммутацией пакетов За счет малой длины пакетов не требуется объемная буферная память в Достоинства коммутацией пакетов За счет малой длины пакетов не требуется объемная буферная память в промежуточных узлах и, самое важное, может быть организована конвейерная передача больших сообщений – когда по различным линиям связи практически одновременно могут параллельно передаваться сразу несколько доз одного сообщения. Таким образом, за счет коммутации пакетов, скорость передачи сообщений может резко увеличиваться.

Достоинства коммутации пакетов Третье достоинство – коммутация пакетов позволяет обеспечить высокую пропускную способность сети Достоинства коммутации пакетов Третье достоинство – коммутация пакетов позволяет обеспечить высокую пропускную способность сети для пульсирующего трафика. В реальных ВС трафик очень неравномерен. Передача небольших сообщений с большой скоростью перемежается в них с работой пользователя с клавиатурой с медленным набором данных, а также с длительными паузами чтения сообщений с экрана.

Достоинства коммутации пакетов Поэтому в сети с коммутацией пакетов передача пакетов одного абонента может Достоинства коммутации пакетов Поэтому в сети с коммутацией пакетов передача пакетов одного абонента может осуществляться в паузы работы другого.

Недостатки коммутации пакетов Коммутация пакетов имеет и недостатки. К нам относится, прежде всего, неопределенность Недостатки коммутации пакетов Коммутация пакетов имеет и недостатки. К нам относится, прежде всего, неопределенность скорости и задержки передачи данных между абонентами сети. Задержки могут достигать ощутимых величин в моменты мгновенных перегрузок сети. Поэтому передача напряженного трафика современных голосовых и видео приложений может сопровождаться низким качеством их работы. .

Режимы продвижения пакетов при их коммутации ВС с коммутацией пакетов могут поддерживать два основных Режимы продвижения пакетов при их коммутации ВС с коммутацией пакетов могут поддерживать два основных режима их продвижения: дейтаграммный режим и режим виртуальных каналов дейтаграммный режим - обеспечивает независимую обработку пакетов даже при их пересылке между двумя конкретными абонентами, при этом продвижение пакетов может осуществляться различными маршрутами (технология TCP/IP, современные технологии Ethernet).

Режимы продвижения пакетов при их коммутации Режим виртуальных каналов - учитывает в сети поток Режимы продвижения пакетов при их коммутации Режим виртуальных каналов - учитывает в сети поток пакетов от одного абонента к другому и обеспечивает продвижение этого потока по единому виртуальному маршруту для всех этих пакетов (технологии X. 25, Frame Relay, ATM). .

Достоинства дейтаграммного режима Дейтаграммный режим обладает повышенной отказоустойчивостью, так как при выходе из строя Достоинства дейтаграммного режима Дейтаграммный режим обладает повышенной отказоустойчивостью, так как при выходе из строя ряда маршрутизаторов сети, пакеты будут просто продвигаться другими маршрутами. Именно дейтаграммный режим поддерживает технология ГЛС TCP/IP, являющаяся первоначально военной технологией. Она изначально создавалась для обеспечения отказоустойчивости распределенной системы государственного управления.

Недостатки дейтаграммного режима Однако, при передаче напряженных трафиков размытость маршрутов продвижения пакетов является недостатком, Недостатки дейтаграммного режима Однако, при передаче напряженных трафиков размытость маршрутов продвижения пакетов является недостатком, так как создает неопределенность задержек пакетов друг относительно друга и последовательности их прибытия

Достоинства режима виртуальных каналов В этом случае может быть более целесообразным второй режим – Достоинства режима виртуальных каналов В этом случае может быть более целесообразным второй режим – виртуальных каналов. Он ближе к телефонной идеологии коммутации каналов и поддерживается тремя другими технологиями ГЛС – X. 25, Frame Relay и ATM, разработкой которых занимались в свое время гиганты телефонной индустрии. .

1. 7 Виды обеспечения в ВС 1. 7 Виды обеспечения в ВС

Назначение ВС – поддержка простого и удобного коллективного доступа пользователей к распределенным общесетевым ресурсам, Назначение ВС – поддержка простого и удобного коллективного доступа пользователей к распределенным общесетевым ресурсам, при надежной защите от несанкционированного проникновения к ним.

Назначение ВС В ЛВС для этого создаются общие базы данных, банки знаний, фонды программных Назначение ВС В ЛВС для этого создаются общие базы данных, банки знаний, фонды программных средств. В ГЛС общего назначения (Интернет) формируется единое научное, образовательное, социальное и культурное информационное пространство, то есть все то, что образует современное понятие так называемого информационного общества.

Назначение ВС • Существует множество задач, нуждающихся в: • централизованных общих данных, • удаленном Назначение ВС • Существует множество задач, нуждающихся в: • централизованных общих данных, • удаленном доступе к базам данных, • передаче данных на расстояние • их распределенной обработке.

Примеры организаций и ведомств нуждающихся в ВС Силовые ведомства, банковские и другие финансовые структуры; Примеры организаций и ведомств нуждающихся в ВС Силовые ведомства, банковские и другие финансовые структуры; коммерческие системы, отражающие состояние рынка ( «спроспредложение» ); системы социального обеспечения; налоговые службы; дистанционное компьютерное обучение; системы резервирования авиабилетов; дистанционная медицинская диагностика; избирательные системы и др. Во всех этих приложениях необходимо, чтобы в ВС осуществлялся сбор, хранение и доступ к данным, гарантировалась защита данных от искажений и несанкционированного доступа.

Техническое обеспечение ВС Включает ЭВМ, средства связи, технологическое и телекоммуникационное оборудование. Основные требования к Техническое обеспечение ВС Включает ЭВМ, средства связи, технологическое и телекоммуникационное оборудование. Основные требования к техническому обеспечению: универсальность - возможность его использования для решения различных пользовательских задач; модульность, дающая возможность наращивания и изменения конфигурации сети.

Техническое обеспечение ВС В ВС различного назначения могут использоваться разные по своим характеристикам машины, Техническое обеспечение ВС В ВС различного назначения могут использоваться разные по своим характеристикам машины, от супер-ЭВМ до персональных и карманных компьютеров. Состав технологического и телекоммуникационного оборудования определяется сетевой технологией и особенностями конкретной ВС.

Информационное обеспечение ВС Информационное обеспечение сети представляет собой информационный фонд, ориентированный на решение конкретных Информационное обеспечение ВС Информационное обеспечение сети представляет собой информационный фонд, ориентированный на решение конкретных задач в сети. Он содержит общие массивы данных и массивы индивидуальных пользователей. В состав информационного обеспечения входят базы данных, банки знаний и тому подобные информационные массивы и ресурсы.

Программное обеспечение ВС Программное обеспечение сети предназначено для организации коллективного доступа и распределения ее Программное обеспечение ВС Программное обеспечение сети предназначено для организации коллективного доступа и распределения ее ресурсов. Цель сетевого ПО – обеспечить максимальную загрузку технических средств сети, координацию работы всех ее звеньев, автоматизацию решений основных сетевых задач. Основной компонент ПО – сетевая операционная система (ОС). Она представляет собой комплекс управляющих и обслуживающих сеть программ.

Функции сетевой ОС Функциями сетевой ОС являются: • установление последовательности решения задач; • обеспечение Функции сетевой ОС Функциями сетевой ОС являются: • установление последовательности решения задач; • обеспечение их общесетевыми ресурсами; • управление распределением ресурсов по элементам сети; • обеспечение достоверности вводимой и получаемой информации и др.

Специализированное ПО Наряду с сетевой ОС, важную роль играет и специализированное ПО: • автоматизированные Специализированное ПО Наряду с сетевой ОС, важную роль играет и специализированное ПО: • автоматизированные фонды алгоритмов и программ; • информационно поисковые системы; • специализированные библиотеки; • программы индивидуального и коллективного общения (чатов, видеоконференций); • программы сетевой информационной безопасности (межсетевые экраны и брандмауэры).