Вычислительные сети. Классификация вычислительных сетей. В зависимости от

Вычислительные сети. Классификация вычислительных сетей. В зависимости от территориального расположения сети делятся: - глобальные - региональные - локальные Иерархия компьютерных сетей

Глобальная – объединяет абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах. Взаимодействие может осуществляться с помощью телефонной линии связи, радиосвязи и спутниковой связи. Региональная – связывает абонентов на незначительном расстоянии, в рамках отдельной страны, отдельного региона, города. Локальная сеть – объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. Это сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов и т. д. Протяженность такой сети можно ограничить пределами 2 – 2, 5 км.

Процесс передачи данных. Режим передачи данных. Любая сеть включает в себя основные компоненты: - Передатчик – устройство источника данных; - Приемник – устройство принимающее данные; - Сообщение – цифровые данные определения формата, предназначенные для передачи; -Средства передачи – передающая среда и специальная аппаратура, обеспечивающая передачу сообщений. Приемником могут быть компьютер или какое – либо цифровое устройство. Сообщение – это может быть файл базы данных, таблица, ответ на запрос, текст или изображение.

Для обмена сообщений существуют следующие понятия: режим передачи, код передачи, тип синхронизации. Режим передачи: Симплексный режим передачи. Т. е. передача данных только в одном направлении. Где информация собирается с помощью датчиков, передается для обработки на ЭВМ. В вычислительных сетях такой режим практически не используется.

Полудуплексный режим – попеременная передача информации, когда источник и приемник последовательно меняются местами. Пример: Разведчик передающий в центр информацию, а затем принимающий инструкции из центра. Дуплексный режим.

Одновременные передача и прием сообщений. Этот режим является наиболее скоростным режимом работы и позволяет эффективно использовать вычислительные возможности быстродействующих ЭВМ, в сочетании с высокой скоростью передачи данных по каналам связи. Пример: телефонный разговор. Коды передачи информации: Коды – определены стандартом международной организации стандартов. Наиболее распространенным кодом передачи по каналам связи является код ASCП, принятый для обмена информацией во всем мире. отечественный аналог– код КОИ – 7)

Для передачи кодовой информации используется столько линий, сколько битов эта информация содержит. Каждый бит передается по отдельному проводу. Эта передача называется – параллельным кодом. Предпочтение такой передаче отдается для внутренней связи ЭВМ и для небольших расстояний. Эта передача обеспечивает высокое быстродействие, но обладает плохой помехозащищенностью. В вычислительных сетях передача параллельным кодом не используется. Для передачи кодовой комбинации по двухпроводной линии группа битов передается по одному проводу бит за битом. Эта передача называется последовательным кодом. Она медленнее но экономически выгодна для передачи на большие расстояния.

Типы синхронизации данных. Синхронизация данных – согласование различных процессов во времени, т. е. один из процессов может начаться только после того, как получит полностью данные от другого процесса, т. е. (идет время) такие процессы называются синхронными Синхронная передача данных.

Информация передается блоками, которые обволакивают специальные управляющие символы. В состав блока включаются специальные синхросимволы – обеспечивающие контроль состояния физической передающей среды, и символы, позволяющие обнаружить ошибки при обмене информации. В конце блока выдается контрольная последовательность, сформированная по специальному алгоритму. По этому же алгоритму формируется контрольная последовательность приеме информации из канала связи. Если обе последовательности совпадают – ошибок нет. Блок данных принят. Если этого нет – то ошибка. Это повторяется до положительного результата проверки, после чего фиксируется состояние аварии.

Синхронная передача – высокоскоростная и почти безошибочная. Используется в вычислительных сетях. Асинхронный процесс передачи данных

Данные передаются в канал связи как последовательность битов, из которой приеме необходимо выделить байты для последующей их обработки. Для этого каждый байт ограничивается стартовым и стоповым битами, которые позволяют произвести выделение байтов из потока передачи. Это снижает скорость передачи данных и пропускную способность канала связи. Но такая передача не требует дорогостоящего оборудования. И может применяться в вычислительных сетях при взаимодействии персональных ЭВМ.

Аппаратная реализация передачи данных. Технические устройства, выполняющие функции сопряжения ЭВМ с каналами связи, называются адаптерами или сетевыми адаптерами. Один адаптер обеспечивает сопряжение с ЭВМ одного канала связи. Кроме одноканальных адаптеров используются многоканальные устройства – называющиеся мультиплексоры передачи данных. Мультиплексоры – устройства сопряжения ЭВМ с несколькими каналами связи. При появлении сетей со сложной конфигурацией стали появляться связные процессоры.

Для передачи цифровой информации по каналу связи необходимо поток битов преобразовать в аналоговые сигналы, а приеме аналоговые сигналы в поток битов, которые может обрабатывать ЭВМ. Такие преобразователи – называются модем. Наиболее дорогим компонентом вычислительной сети является канал связи. Поэтому при построении вычислительных сетей (экономия на каналах связи) коммутируют несколько внутренних каналов связи на один внешний. Для этого применяют специальное устройство называется – концентратор – устройство, коммутирующее несколько каналов связи в один путем частотного разделения

В ЛВС, где физическая передающая среда представляет собой кабель, ограниченной длины, для увеличения протяженности сети используются устройства – Повторитель – устройство обеспечивающее сохранение формы и амплитуды сигнала при передаче его на большие расстояния, чем физическая среда. Существуют локальные и дистанционные повторители. Локальные позволяют соединить фрагменты сетей, расположенные на расстоянии до 50 м. Дистанционные до 2000 м.

Характеристики коммутационной сети, звенья данных. Для оценки качества коммутационной сети используются следующие характеристики: - скорость передачи данных по каналу связи; - пропускная способность канала данных; -надежность канала связи и методов. Скорость передачи данных – измеряется количеством битов информации, передаваемых за 1 сек. Времени. Пропускная способность – количество знаков, передаваемых по каналу связи за единицу времени – секунду. Достоверность – оценивается как отношение количества ошибочной информации к общему числу переданных знаков.

Допускается одна ошибка на миллион переданных знаков или на 10 миллионов переданных знаков. Надежность – это среднее время безотказной работы – час. Среднее время на отказ должно быть как минимум несколько тысяч часов. Звенья данных – два или более абонентов вычислительной сети, соединенных каналами связи. Два типа звеньев: Двухпунктовое звено данных, к каждой точке канала связи подключены либо одна ЭВМ, либо один терминал.

Многопунктовое звено данных, подключено несколько ЭВМ или терминалов. Используют два режима управления в звеньях данных: подчинения; соперничество.

Режим подчинения – это когда одна из ЭВМ имеет преимущество в установлении соединений. Эта ЭВМ называется центральной. Режим соперничества – это когда для всех абонентов равный статус в инициативе начала обмена сообщений. Обеспечивается высокая оперативность работы, но возникает проблема столкновения запросов в передающей среде. При такой ситуации вначале производится сброс состояния запроса для обеих ЭВМ, а затем посылают повторный запрос, но с разной временной задержкой для каждого абонента.

Основные формы взаимодействия абонентских ЭВМ.

Следующие формы взаимодействия между абонентскими ЭВМ. Терминал – удаленный процесс предусматривает обращение с терминалом одной из абонентских ЭВМ к процессу, находящемуся на другой абонентской ЭВМ сети. Терминал – доступ к удаленному файлу ; Можно открыть удаленный файл, модифицировать его или транспортировать его на любое внешнее устройство для дальнейшей работы с ним. Терминал – доступ к удаленной базе данных. -то же самое, что с удаленным файлом. Терминал – обмен между абонентами в диалоговом режиме

Электронная почта – каждая ЭВМ имеет свой почтовый ящик. Это специальный файл, куда записываются все сообщения в его адрес. Пользователь может в начале работы проверить свой “почтовый ящик”, распечатать полученное сообщение или передавать его дальше по сети.

Локальные вычислительные сети. Функциональные группы устройств в сети. Локальную вычислительную сеть можно рассматривать как совокупность серверов и рабочих станций. Сервер – компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей определенными услугами. (т. е. хранить данные, управлять базой данных и т. д. ) Сервер – источник ресурсов в сети. Рабочая станция – оснащена собственной операционной системой(MS DOS, Windows и т. д. ), обеспечивает пользователя всем необходимым инструментом для решения задач. Особое внимание следует уделить – файловому серверу. Файловый сервер хранит данные пользователей сети и обеспечивает им доступ к этим данным.

Это компьютер с большой емкостью оперативной памяти, жесткими дисками большой емкости. Он работает под управлением специальной операционной системы, которая обеспечивает одновременный доступ пользователям сети к расположенным на нем данным. Файл-сервер выполняет функции: хранение данных, их архивирование, синхронизацию изменений данных различными пользователями, передачу данных. Иногда одного файла - сервера не достаточно, тогда в сеть включают несколько файлов - серверов, или мини – ЭВМ.

Физическая передающая среда ЛВС. Физическая среда обеспечивает перенос информации между абонентами вычислительной сети. Эта среда представлена тремя типами кабелей: Витая пара проводов состоит из двух изолированных проводов, свитых между собой. Скручивание проводов уменьшает воздействие внешних электромагнитных полей на передаваемые сигналы. Простой вариант витой пары – телефонный кабель. Основной недостаток – плохая помехозащищенность и низкая скорость передачи информации. Повысить это можно за счет экранирования, но возрастает стоимость.

Коаксиальный кабель – большая помехоустойчивость, выше скорость 10 -50 Мбит/сек. Два типа коаксиального кабеля: толстый и тонкий. Толстый более прочен и передает сигналы нужной амплитуды на большие расстояния, чем тонкий. Но тонкий дешевле

Оптоволоконный кабель – идеальная передающая среда. Он не подвержен действию электромагнитных полей и сам практически не имеет излучения. Дорогой. Применяется в сетях, требующих повышенную секретность информации

Основные топологии ЛВС. Топология ЛВС – это усредненная геометрическая схема соединений узлов сети. Топологии вычислительных сетей могут быть различны, но для локальных сетей типичными являются три: кольцевая, шинная, звездообразная. Узел – любое устройство, непосредственно подключенное к передающей среде сети. Кольцевая топология

Информация передается от узла к узлу по кольцу. Такая топология является идеальной для сети, занимающей небольшое пространство. Последовательность дает низкую скорость, выход из строя одного узла нарушает целостность кольца. При такой топологии, используются любые виды кабелей. Шинная топология – одна из простых. В качестве передающей среды используют коаксиальный кабель. Данные от передающего узла сети распространяются по шине в обе стороны. Информация поступает на все узлы, но принимает сообщение только тот, которому адресовано Обслуживание параллельное

Такую сеть легко наращивать и адаптировать к различным системам. Такая сеть устойчива к различным неисправностям различных узлов.

Звездообразная топология. Центральный узел к которому подключены периферийные устройства. Каждый узел имеет свою отдельную линию связи с центральным узлом. Вся информация идет через центральный узел, который транслирует, переключает и указывает маршрут информационных потоков в сети. Такая топология упрощает взаимодействие узлов ЛВС друг с другом, позволяет использовать более простые сетевые адаптеры. Но вся работа зависит от центрального узла.