Тема: Вычислительные сети 1. ВСт —

Тема: Вычислительные сети 1. ВСт - назначение и классификация (Р. 521 -528). 2. Методы передачи данных по каналам связи (Характеристика процесса передачи данных. М. 207 -211). 3. Архитектура взаимодействия открытых систем (Эталонная модель взаимодействия систем. М. 219 -224). 4. Локальные вычислительные сети (М. 226 -229). 5. Глобальная сеть Интернет (Р. 529 -538).

1. ВСт - назначение и классификация Вычислительной сетью называется многомашинная система, состоящая из территориально рассредоточенных ЭВМ, связанных между собой каналами передачи данных. Основное назначение ВСт – обеспечение надежного, удобного и неограниченного доступа пользователей к распределенному по фиксированной территории общесетевым ресурсам (аппаратные, программные, информационные) и организация коллективного их использования.

ВСт дает возможность: 1. Создать централизованный банк данных, к которому имеют доступ многочисленные пользователи. 2. Повысить надежность обработки и получение информации. 3. Оперативно перераспределять нагрузку между ЭВМ сети и снижать пиковую нагрузку на вычислительные средства. 4. Создать специализированные рабочие станции или узлы для решения задач определенного класса. 5. Совместно решать сложные задачи сразу в нескольких машинах сети. 6. Предоставления большого перечня услуг, в том числе таких как электронная почта, телеконференции, электронные доски объявлений, дистанционное обучение.

Вычислительная сеть состоит из ЭВМ с абонентскими терминалами (узлов сети), каналов связи, системного интерфейса и узлов коммуникации. Каналом связи называют физическую среду и аппаратные средства, осуществляющие передачу информации от одного узла коммутации к другому (магистральный канал связи) либо к абоненту связи (абонентский канал связи). Под физической средой понимают пространство или материал обеспечивающие распространение сигналов: многожильные кабели, витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконные кабели, радиорелейные линии (эфир).

Рис. 1. Витая пара проводов Рис. 2. Коаксиальный кабель

Рис. 3. Оптоволоконный кабель

Системный интерфейс – совокупность программных и технических средств, обеспечивающие доступ к сети, то есть это устройство согласования, включающая в себя сетевой интерфейс (сетевое ПО и линейные адаптеры) и межсетевой интерфейс (шлюзы, маршрутизаторы, мосты, повторители).

• Шлюз – устройство, позволяющее организовать обмен данными между двумя сетями, использующими различные протоколы взаимодействия. • Маршрутизатор, или роутер, – устройство, соединяющее сети разного типа, но использующее одну операционную систему.

• Мост – устройство, соединяющее две сети, использующие одинаковые методы передачи данных • Концентратор – устройство, коммутирующее несколько каналов связи на один путем частотного разделения. • Повторитель – устройство, обеспечивающее сохранение формы и амплитуды сигнала при передаче его на большее, чем предусмотрено данным типом физической передающей среды, расстояние.

Узел или центр коммутации, оснащенный устройствами передачи данных, осуществляет прием, хранение, передачу информации, управляет выбором маршрутов передачи данных в сети, оценивает работоспособность сети, контролирует правильность полученных сообщений и др. Перечисленные функции зависят от способа коммутации.

Рис. 4. Обобщенная структура компьютерной сети

• Абоненты сети – объекты, генерирующие или потребляющие информацию в сети. • На базе физической передающей среды строится коммуникационная сеть, которая обеспечивает передачу информации между абонентскими системами

• Совокупность абонента и станции принято называть абонентской системой. Для организации взаимодействия абонентов необходима физическая передающая среда. • Станция – аппаратура, которая выполняет функции, связанные с передачей и приемом информации.

Классификация вычислительных сетей В зависимости от территориального расположения абонентских систем вычислительные сети можно разделить на три основных класса: • глобальные сети (WAN – Wide Area Network); • региональные сети (MAN – Metropolitan Area Network); • локальные сети (LAN – Local Area Network).

Рис. 5. Иерархия компьютерных сетей

• Пример. Компьютерная сеть Internet является наиболее популярной глобальной сетью. В ее состав входит множество свободно соединенных сетей. Внутри каждой сети, входящей в Internet, существуют конкретная структура связи и определенная дисциплина управления. Внутри Internet структура и методы соединений между различными сетями для конкретного пользователя не имеют никакого значения.

Основные топологии ЛВС • Топология ЛВС - это усредненная геометрическая схема соединений узлов сети Рис. 6. Сеть кольцевой топологии

Рис. 7. Сеть шинной топологии

Рис. 8. Сеть звездообразной топологии

2. Методы передачи данных по каналам связи (Характеристика процесса передачи данных). Режимы передачи данных Любая коммуникационная сеть должна включать следующие основные компоненты: передатчик, сообщение, средства передачи, приемник. • Передатчик – устройство, являющееся источником данных. • Приемник – устройство, принимающее данные. • Приемником могут быть компьютер, терминал или какое-либо цифровое устройство. • Сообщение – цифровые данные определенного формата, предназначенные для передачи. • Это может быть файл базы данных, таблица, ответ на запрос, текст или изображение. • Средства передачи – физическая передающая среда и специальная аппаратура, обеспечивающая передачу сообщений.

Существуют три режима передачи: симплексный, полудуплексный и дуплексный. Симплексный режим – передача данных только в одном направлении.

Полудуплексный режим - попеременная передача информации, когда источник и приемник последовательно меняются местами.

Дуплексный режим – одновременные передача и прием сообщений

Типы синхронизации данных Процессы передачи или приема информации в вычислительных сетях могут быть привязаны к определенным временным отметкам, т. е. один из процессов может начаться только после того, как получит полностью данные от другого процесса. Такие процессы называются синхронными

В то же время существуют процессы, в которых нет такой привязки и они могут выполняться независимо от степени полноты переданных. Такие процессы называются асинхронными. Синхронизация данных – согласование различных процессов во времени. В системах передачи данных используются два способа передачи данных: синхронный и асинхронный.

При синхронной передаче (рис. 9. ) информация передается блоками, которые обрамляются специальными управляющими символами Рис. 9. Синхронная передача данных

Синхронная передача – высокоскоростная и почти безошибочная. Она используется для обмена сообщениями между ЭВМ в вычислительных сетях. Синхронная передача требует дорогостоящего оборудования.

При асинхронной передаче (рис. 10) данные передаются в канал связи как последовательность битов, из которой приеме необходимо выделить байты для последующей их обработки. Рис. 10. Асинхронная передача данных