Компьютерные сети и телекоммуникации 4 1 Локальные

. Компьютерные сети и телекоммуникации 4. 1. Локальные сети: аппаратные средства, конфигурация. Организация обмена информацией в локальных сетях. 4. 2. Глобальные сети. Общие принципы организации, аппаратные средства и протоколы обмена информацией. Интернет.

Информационный процесс: • Если источником и получателем сообщения являются компьютеры, то такая система передачи информации формирует компьютерную сеть.

Возможности компьютерных сетей: • • обеспечивают параллельную обработку данных несколькими ЭВМ; поддерживают распределенные базы информации, когда данные, требуемые для решения прикладных задач, а также программы обработки этих данных распределяются по сети, разгружая ресурсы отдельных компьютеров и приближаясь к тем точкам сети, где они наиболее актуальны; обеспечивают возможность специализации отдельных ЭВМ для решения определенных задач; автоматизируют обмен информацией и программами между компьютерами сети; вычислительные мощности и средства передачи информации резервируются на случай выхода из строя отдельных из них; обеспечивают перераспределение вычислительных мощностей между пользователями сети в зависимости от изменения их потребностей и сложности решаемых задач; повышают уровень загрузки отдельных компьютеров и дорогостоящего оборудования.

Классификация компьютерных сетей: По функциональному назначению: • информационные (обеспечивают лишь обмен информацией любого рода), • вычислительные (решают задачи обработки данных, сопровождаемые обменом данными и программами между компьютерами сети), • информационно-вычислительные (совмещают обе функции).

По способам размещения информации в сети: • с централизованным хранением данных и программ: предполагает использование одного, наиболее мощного компьютера для хранения информации (сервером), другие компьютеры сети - рабочие станции. • с распределенным хранением данных и программ: информация распределяется по компьютерам сети.

По степени территориальной рассредоточенности • Глобальные сети охватывают территорию одной или нескольких стран, а также континентов. Расстояние между узлами сети достигает тысяч километров. • Региональные сети соответствуют городу, району. Узлы сети отдалены на десятки и сотни километров. • Локальные сети распространяются в рамках одного здания, их элементы удалены максимально на несколько километров.

Тип используемых ЭВМ • Однородные - в состав сетей входят компьютеры одного типа. • Неоднородные – в состав сетей могут входить компьютеры разных типов.

Топология: радиальная • Радиальная (УК – устройство коммутации – техническое устройство, возможно, компьютер, для сопряжения каналов связи). • Используется в системах управления с централизованным хранением информации, которое выполняет УК (в этом случае в его роли выступает ЭВМ). • Эта топология не надежна, так как выход из строя УК разрушает всю сеть. Кроме того, она характеризуется значительным потреблением кабеля, что повышает ее стоимость.

Топология: кольцевая • обеспечивает передачу информации по кольцу только в одном направлении, что уменьшает надежность сети. • Для повышения надежности сети при неисправности кабеля вводят дополнительное кольцо, что приводит к удорожанию сети.

Топология: многосвязная • Многосвязная топология наиболее сложная и дорогая, применяется очень редко для обеспечения высокой скорости и надежности.

Топология: общая шина • Топология типа общая шина использует в качестве обслуживающего устройства одну из ЭВМ, которая обеспечивает централизованный доступ к общей информации и ресурсам. Эта топология характеризуется низкой стоимостью, высокой гибкостью и скоростью передачи данных.

Топология: иерархическая • Иерархическая топология образуется с помощью нескольких топологий типа «общая шина» : они объединяются в дерево с корнем в виде ЭВМ, где размещаются самые важные компоненты сети. Эта топология используется в сложных системах с десятками и сотнями пользователей.

Метод передачи данных: с коммутацией каналов • Метод коммутации каналов требует предварительного установления прямого физического соединения между источником и получателем сообщения на все время передачи сообщения, что является недостатком данного метода.

Метод передачи данных: с коммутацией сообщений • Метод коммутации сообщений требует последовательное физическое соединение лишь между двумя соседними узлами:

Метод передачи данных: с коммутацией пакетов • Метод коммутации пакетов предполагает разбиение сообщения на части – пакеты – фиксированной длины, снабжаемые адресом получателя. После прихода на место назначения из пакетов формируется сообщение. Достоинством этого метода является то, что разные пакеты могут передаваться между узлами разными каналами связи (если это позволяет топология сети). Это приводит к сокращению общего времени передачи всего сообщения.

Проблема маршрутизации • возникает из-за разветвленности связей узлов сети. В этом случае передаваемые данные должны «знать» , как добраться до получателя сообщения. При этом в реальных сетях ставятся две дополнительные задачи: маршрут должен быть минимальным, а загруженность сети должна быть равномерной, т. е. никакие каналы связи не должны простаивать или нагружаться недостаточно интенсивно. Выделяются следующие методы маршрутизации: • централизованная. Выбор пути осуществляется центром управления сети – специально выделенным компьютером (роутер или маршрутизатор). При этом роутер поддерживает таблицы маршрутов, в которых для каждого компьютера сети отражаются возможные направления передачи данных в порядке убывания их предпочтительности; • распределенная. Решение принимается каждым узлом сети независимо на основании аналогичных таблиц, которые касаются только маршрутов, исходящих из данного узла.

Организация обмена информацией в сети • Вследствие сложности процесса передачи данных в сети и из-за широкого развития сетей по инициативе Международной организации по стандартизации - ISO (International Standard Organization) - приняты международные соглашения, регламентирующие различные вопросы взаимодействия узлов в сети. При этом определены следующие уровни взаимодействия в сети: • Физический, канальный - непосредственно связанную с каналами связи; • Сетевой, транспортный - прокладывают путь данным между отправителем и получателем сообщения и управляют передачей по этому пути; • Сеансовый, представительный, прикладной - связаны с организацией взаимодействия прикладных программ, с вводом, хранением, обработкой данных и выдачей результатов.

Уровни взаимодействия в сети физический. Обеспечивает электрические, механические и функциональные характеристики подключения к каналам связи. В 1994 году в Европе утвержден стандарт V. 32 для работы на любых каналах. В нем определены десять процедур, по которым модем после тестирования линии выбирает соответствующие несущие частоты и полосу пропускания. На этом уровне обеспечивается также преобразование сигналов из аналоговых в дискретные и обратно;

Уровни взаимодействия в сети • канальный. • Генерирует стартовый сигнал и организует начало передачи данных, проверяет полученную информация и исправляет ошибки, отключает канал при его неисправности и восстанавливает передачу после ремонта, генерирует сигнал окончания передачи и переводит канал в пассивное состояние. При обнаружении ошибки запрашивается ее передача. Для повышения скорости обмена данные сжимаются (эффективно кодируются);

Уровни взаимодействия в сети • сетевой. Выполняет маршрутизацию и адресацию информации, управляет потоками данных. По одному каналу могут передаваться данные от нескольких источников; • транспортный. Управляет в целом передачей данных от источника сообщения к получателю. Отвечает за стандартизацию обмена данными между программами, находящимися на разных компьютерах сети;

Уровни взаимодействия в сети • сеансовый. Организует и проводит сеанс связи между прикладными процессами, выполняемыми на компьютерах сети. Определяет правила диалога прикладных программ, рестарта, проверки прав доступа к сетевым ресурсам; • представительный. Интерпретирует и преобразует передаваемые между прикладными процессами данные к виду, удобному для прикладных процессов. Определяет форматы данных, алфавиты, коды представления специальных и графических символов; • прикладной. Выполняет прикладные программы и административное управление сетью.

Уровни взаимодействия в сети • Каждый из уровней выполняет «указания» уровня с большим порядковым номером, т. е. более высокого уровня. Каждый из уровней, помимо выполнения собственных функций, «подстраховывает» работу более низких уровней. Так, если канальный уровень пропустит ошибку, ее исправит транспортный. • Организация взаимодействия между одинаковыми уровнями различных компьютеров сети определяется соответствующим протоколом, название которого соответствует уровню.