додати матеріал

приховати рекламу

Обчислювальні мережі 2

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

Зміст

1. Мережі

2. Класифікація мереж.

3. Способи комутації.

4. Комутація каналів.

5. Види зв'язку та режими роботи мереж передачі повідомлень.

6. Протоколи.

7. Еталонна модель взаємозв'язку відкритих систем.

Література

  1. Мережі

Комунікаційна мережа - система, що складається з об'єктів, що здійснюють функції генерації, перетворення, зберігання і споживання продукту, званих пунктами (вузлами) мережі, і ліній передачі (зв'язків, комунікацій, з'єднань), що здійснюють передачу продукту між пунктами.

Відмітна особливість комунікаційної мережі - великі відстані між пунктами в порівнянні з геометричними розмірами ділянок простору, займаних пунктами. В якості продукту можуть фігурувати інформація, енергія, маса, і відповідно розрізняють групи мереж інформаційних, енергетичних, речових. У групах мереж можливий поділ на підгрупи. Так, серед речових мереж можуть бути виділені мережі транспортні, водопровідні, виробничі та ін При функціональному проектуванні мереж вирішуються завдання синтезу топології, розподілу продукту по вузлах мережі, а при конструкторському проектуванні виконуються розміщення пунктів у просторі та проведення (трасування) з'єднань.

Інформаційна мережа - комунікаційна мережа, в якій продуктом генерування, переробки, зберігання і використання є інформація.

Обчислювальна мережа - інформаційна мережа, до складу якої входить обчислювальне устаткування. Компонентами обчислювальної мережі можуть бути ЕОМ та периферійні пристрої, які є джерелами і приймачами даних, переданих по мережі. Ці компоненти складають кінцеве обладнання даних (ООД або DTE - Data Terminal Equipment). Як ООД можуть виступати ЕОМ, принтери, плоттери і інше обчислювальне, вимірювальне і виконавче обладнання автоматичних і автоматизованих систем. Власне пересилання даних відбувається за допомогою середовищ і засобів, що об'єднуються під назвою середовище передачі даних.

Підготовка даних, переданих або одержуваних ООД від середовища передачі даних, здійснюється функціональним блоком, званим апаратурою закінчення каналу даних (АКД або DCE - Data Circuit-Terminating Equipment). АКД може бути конструктивно окремим або вбудованим в ООД блоком. ООД і АКД разом являють собою станцію даних, яку часто називають вузлом мережі. Прикладом АКД може служити модем.

  1. Класифікація мереж

Обчислювальні мережі класифікуються за низкою ознак.

У залежності від відстаней між зв'язуваними вузлами розрізняють обчислювальні мережі:

територіальні - охоплюють значну географічний простір;

серед територіальних мереж можна виділити мережі регіональні і глобальні, що мають відповідно регіональні або глобальні масштаби; регіональні мережі іноді називають мережами MAN (Metropolitan Area Network), а загальна англомовне назва для територіальних мереж - WAN (Wide Area Network);

локальні (ЛОМ) - охоплюють обмежену територію (звичайно в межах віддаленості станцій не більше ніж на кілька десятків або сотень метрів один від одного, рідше на 1 ... 2 км); локальні мережі позначають LAN (Local Area Network);

корпоративні (масштабу підприємства) - сукупність пов'язаних між собою ЛВС, що охоплюють територію, на якій розміщено одне підприємство чи установа в одному або декількох близько розташованих будівлях. Локальні і корпоративні обчислювальні мережі - основний вид обчислювальних мереж, які використовуються в системах автоматизованого проектування (САПР).

Особливо виділяють єдину у своєму роді глобальну мережу Internet (реалізована в ній інформаційна служба World Wide Web (WWW) перекладається на російську мову як всесвітня павутина); це мережа мереж зі своєю технологією. У Internet існує поняття интрасетей (Intranet) - корпоративних мереж в рамках Internet.

Розрізняють інтегровані мережі, неінтегрованих мережі і підмережі.

Інтегрована обчислювальна мережа (интерсеть) являє собою взаємозалежну сукупність багатьох обчислювальних мереж, які в інтермережі називаються підмережами.

В автоматизованих системах великих підприємств підмережі включають обчислювальні кошти окремих проектних підрозділів. Інтермережі потрібні для поєднання таких підмереж, а також для об'єднання технічних засобів автоматизованих систем проектування і виробництва в єдину систему комплексної автоматизації (CIM - Computer Integrated Manufacturing). Зазвичай інтермережі пристосовані для різних видів зв'язку: телефонії, електронної пошти, передачі відеоінформації, цифрових даних і т.п., і в цьому випадку вони називаються мережами інтегрального обслуговування.

Розвиток інтермережі полягає в розробці засобів сполучення різнорідних підмереж і стандартів для побудови підмереж, спочатку пристосованих до об'єднання в пару.

Підмережі в інтермережі об'єднуються відповідно до обраної топологією за допомогою блоків взаємодії.

У залежності від топології з'єднань вузлів розрізняють мережі шинної (магістральної), кільцевої, зоряної, ієрархічної, довільної структури.

Серед ЛВС найбільш поширені

шинна (bus) - локальна мережа, в якій зв'язок між будь-якими двома станціями встановлюється через один спільний шлях і дані, передані будь-якою станцією, одночасно стають доступними для всіх інших станцій, підключених до цієї ж середовищі передачі даних (остання властивість називають широкомовного);

кільцева (ring) - вузли пов'язані кільцевої лінією передачі даних (до кожного вузла підходять тільки дві лінії); дані, проходячи по кільцю, по черзі стають доступними всім вузлам мережі;

зоряна (star) - є центральний вузол, від якого розходяться лінії передачі даних до кожного з решти вузлів.

У залежності від способу управління розрізняють мережі:

"Клієнт / сервер" - у них виділяється один або декілька вузлів (їх назва - сервери), які виконують в мережі керуючі або спеціальні обслуговуючі функції, а інші вузли (клієнти) є термінальними, в них працюють користувачі. Мережі клієнт / сервер розрізняються за характером розподілу функцій між серверами, іншими словами за типами серверів (наприклад, файл-сервери, сервери баз даних). При спеціалізації серверів по певних додатків маємо мережу розподілених обчислень. Такі мережі відрізняють також від централізованих систем, побудованих на мейнфреймах;

однорангові - у них всі вузли рівноправні; оскільки в загальному випадку під клієнтом розуміється об'єкт (пристрій або програма), запитувач деякі послуги, а під сервером - об'єкт, що дає ці послуги, то кожен вузол у тимчасових мережах може виконувати функції і клієнта, і сервера .

Нарешті з'явилася сетецентріческая концепція, відповідно до якої користувач має лише дешеве обладнання для звернення до віддалених комп'ютерів, а мережа обслуговує замовлення на виконання обчислень і отримання інформації. Тобто користувачеві не потрібно купувати програмне забезпечення для вирішення прикладних завдань, йому потрібно лише сплачувати за виконані замовлення. Подібні комп'ютери називають тонкими клієнтами або мережевими комп'ютерами.

У залежності від того, однакові або неоднакові ЕОМ застосовують в мережі, розрізняють мережі однотипних ЕОМ, звані однорідними, і різнотипних ЕОМ - неоднорідні (гетерогенні). У великих автоматизованих системах, як правило, мережі виявляються неоднорідними.

Залежно від прав власності на мережі останні можуть бути мережами загального користування (public) або приватними (private). Серед мереж загального користування виділяють телефонні мережі ТфОП (PSTN - Public Switched Telephone Network) і мережі передачі даних (PSDN-Public Switched Data Network).

Мережі також розрізняють залежно від використовуваних в них протоколів і за способами комутації.

  1. Способи комутації

Під комутацією даних розуміється їх передача, при якій канал передачі даних може використовуватися поперемінно для обміну інформацією між різними пунктами інформаційної мережі на відміну від зв'язку через некомутовані канали, зазвичай закріплені за певними абонентами.

Розрізняють такі способи комутації даних:

комутація каналів - здійснюється з'єднання ООД двох або більше станцій даних і забезпечується монопольне використання каналу передачі даних до тих пір, поки з'єднання не буде розімкнуте;

комутація повідомлень - характеризується тим, що створення фізичного каналу між кінцевими вузлами необов'язково і пересилання повідомлень відбувається без порушення їх цілісності; замість фізичного каналу є віртуальний канал, що складається з фізичних ділянок, і між ділянками можлива буферизація повідомлення;

комутація пакетів - повідомлення передається по віртуальному каналу, але воно поділяється на пакети, при цьому канал передачі даних зайнятий тільки під час передачі пакета (без порушення його цілісності) і після її завершення звільняється для передачі інших пакетів.

  1. Комутація каналів

Комутація каналів може бути просторової і тимчасової.

Просторовий комутатор розміру N * M являє собою сітку (матрицю), в якій N входів підключені до горизонтальних шин, а M виходів - до вертикальних (рис. 2).

У вузлах сітки є комутуючі елементи, причому в кожному стовпці сітки може бути відкрито не більше ніж по одному елементу. Якщо N <M, то комутатор може забезпечити з'єднання кожного входу з не менш ніж одним виходом, інакше комутатор називається блокуючим, тобто не забезпечує з'єднання будь-якого входу з одним з виходів. Звичайно застосовуються комутатори з рівним числом входів і виходів N * N.

Недолік розглянутої схеми - велика кількість комутуючих елементів у квадратній матриці, рівне N 2. Для усунення цього недоліку застосовують многоступенние комутатори.

Достатньою умовою відсутності блокувань входів є рівність k> 2 * n-1. Тут k - число блоків у проміжному каскаді, n = N / p; p - число блоків у вхідному каскаді. У наведеній на рис. 1.3 схемою ця умова не виконана, тому блокування можливі. Наприклад, якщо потрібно виконати з'єднання a1-d1, але раніше скоммутирован з'єднання a2-b2-c4-d3, a3-b3-c1-d2, то для a1 доступні шини b1, с3 і С5, проте вони не ведуть до d1.

У многоступенних комутаторах істотно зменшено кількість перемикальних елементів за рахунок деякого збільшення затримки. Так, при заміні одноступенного комутатора 1000 * 1000 трехступенним з n = 22 і k = 43 число перемикачів зменшується з 10 6 до 2 * 46 * 22 * 43 +43 * 46 * 46, тобто приблизно до 0,186 * 10 6.

Тимчасової комутатор побудований на основі буферної пам'яті, запис проводиться в її осередки послідовним опитуванням входів, а комутація здійснюється завдяки зчитування даних на виходи з потрібних елементів пам'яті. При цьому відбувається затримка на час одного циклу "запис-читання". В даний час переважно використовуються тимчасова або змішана комутація.

  1. Види зв'язку та режими роботи мереж передачі повідомлень

Початковими видами повідомлень можуть бути голос, зображення, текст, дані. Для передачі звуку традиційно використовується телефон, зображень - телебачення, тексту - телеграф (телетайп), даних - обчислювальні мережі. Передача документів (тексту) може бути кодової або факсимільного. Для передачі в єдиному середовищі звуку, зображень і даних застосовують мережі, звані мережами інтегрального обслуговування.

Кодова передача повідомлень між накопичувачами, що знаходяться у вузлах інформаційної мережі, називається телетекса (на відміну від телекса - телетайпному зв'язку), а факсимільний зв'язок називається телефаксом. Види телетекса: електронна пошта (E-mail) - обмін повідомленнями між двома користувачами мережі, обмін файлами, "дошка оголошень" і телеконференції - широкомовна передача повідомлень.

Встановлення з'єднання між відправником та одержувачем з можливістю обміну повідомленнями без помітних тимчасових затримок характеризує режим роботи on-line ("на лінії"). При суттєвих затримок із запам'ятовуванням інформації в проміжних вузлах маємо режим off-line ("поза лінією").

Зв'язок може бути односторонньою (симплексного), з поперемінної передачею інформації в обох напрямках (полудуплексной) або одночасної в обох напрямках (двостороння).

  1. Протоколи

Це набір семантичних і синтаксичних правил, що визначає поведінку функціональних блоків мережі при передачі даних. Іншими словами, протокол - це сукупність угод щодо способу представлення даних, що забезпечує їх передачу в потрібних напрямках і правильну інтерпретацію даних усіма учасниками процесу інформаційного обміну.

Оскільки інформаційний обмін - процес багатофункціональний, то протоколи поділяються на рівні. До кожного рівня відноситься група споріднених функцій. Для правильної взаємодії вузлів різних обчислювальних мереж їх архітектура повинна бути відкритою. Цим цілям служать уніфікація і стандартизація в галузі телекомунікацій та обчислювальних мереж.

Уніфікація і стандартизація протоколів виконуються низкою міжнародних організацій, що поряд з різноманітністю типів мереж породило велике число різних протоколів. Найбільш широко поширеними є протоколи, розроблені для мережі ARPANET і застосовувані в глобальній мережі Internet, протоколи відкритих систем Міжнародної організації зі стандартизації (ISO-Intrenational Standard Organization), протоколи Міжнародного телекомунікаційного союзу (International Telecommunication Union-ITU, раніше називався CCITT) і протоколи Інституту інженерів з електротехніки та електроніки (IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers). Протоколи мережі Internet об'єднують під назвою TCP / IP. Протоколи ISO є семиуровневой і відомі як протоколи базової еталонної моделі взаємозв'язку відкритих систем - ЕМВОС).

  1. Еталонна модель взаємозв'язку відкритих систем

Базова ЕМВОС - це модель, прийнята ISO для опису загальних принципів взаємодії інформаційних систем. ЕМВОС визнана всіма міжнародними організаціями як основа для стандартизації протоколів інформаційних мереж.

У ЕМВОС інформаційна мережа розглядається як сукупність функцій, які діляться на групи, звані рівнями. Поділ на рівні дозволяє вносити зміни в засоби реалізації одного рівня без перебудови коштів інших рівнів, що значно спрощує і здешевлює модернізацію засобів у міру розвитку техніки.

ЕМВОС містить сім рівнів. Нижче наведено їх номери, назви і виконувані функції.

7-й рівень - прикладної (Application): включає засоби управління прикладними процесами; ці процеси можуть об'єднуватися для виконання поставлених завдань, обмінюватися між собою даними. Іншими словами, на цьому рівні визначаються і оформляються в блоки ті дані, які підлягають передачі по мережі. Рівень включає, наприклад, такі засоби для взаємодії прикладних програм, як прийом і зберігання пакетів в "поштових скриньках" (mail-box).

6-й рівень - представницький (Presentation): реалізуються функції подання даних (кодування, форматування, структурування). Наприклад, на цьому рівні виділені для передачі дані перетворюються з коду ЕBCDIC в ASCII і т.п.

5-й рівень - сеансовий (Session): призначений для організації та синхронізації діалогу, що ведеться об'єктами (станціями) Мережі. На цьому рівні визначаються тип зв'язку (дуплекс або напівдуплекс), початок і закінчення завдань, послідовність і режим обміну запитами і ответаамі взаємодіючих партнерів.

4-й рівень - транспортний (Transport): призначений для управління наскрізними каналами в мережі передачі даних; на цьому рівні забезпечується зв'язок між кінцевими пунктами (на відміну від наступного мережевого рівня, на якому забезпечується передача даних через проміжні компоненти мережі). До функцій транспортного рівня відносяться мультиплексування і демультиплексування (складання-розбирання пакетів), виявлення і усунення помилок в передачі даних, реалізація замовленого рівня послуг (наприклад, замовленої швидкості та надійності передачі).

3-й рівень - мережевий (Network): на цьому рівні відбувається формування пакетів за правилами тих проміжних мереж, через які проходить вихідний пакет, і маршрутизація пакетів, тобто визначення та реалізація маршрутів, по яких передаються пакети. Іншими словами, маршрутизація зводиться до утворення логічних каналів. Логічним каналом називається віртуальне з'єднання двох або більше об'єктів мережевого рівня, при якому можливий обмін даними між цими об'єктами. Поняттю логічного каналу необов'язково відповідність якогось фізичного з'єднання ліній передачі даних між зв'язуваними пунктами. Це поняття введено для абстрагування від фізичної реалізації з'єднання. Ще однією важливою функцією мережевого рівня після маршрутизації є контроль навантаження на мережу з метою запобігання перевантажень, негативно впливають на роботу мережі.

2-й рівень - канальний (Link, рівень ланки даних): надає послуги з обміну даними між логічними об'єктами попереднього мережевого рівня і виконує функції, пов'язані з формуванням і передачею кадрів, виявленням та виправленням помилок, що виникають на наступному, фізичному рівні. Кадром називається пакет канального рівня, оскільки пакет на попередніх рівнях може складатися з одного чи багатьох кадрів.

1-й рівень - фізичний (Physical): надає механічні, електричні, функціональні та процедурні засоби для встановлення, підтримки і роз'єднання логічних з'єднань між логічними об'єктами канального рівня; реалізує функції передачі бітів даних через фізичні середовища. Саме на фізичному рівні здійснюються подання інформації у вигляді електричних або оптичних сигналів, перетворення форми сигналів, вибір параметрів фізичних середовищ передачі даних.

У конкретних випадках може виникати потреба в реалізації лише частини названих функцій, тоді відповідно в мережі є лише частина рівнів. Так, у простих (нерозгалужених) ЛВС відпадає необхідність у засобах мережевого і транспортного рівнів. У той же час складність функцій канального рівня робить доцільним його поділ в ЛВС на два підрівня: керування доступом до каналу (МАС - Medium Access Control) та управління логічним каналом (LLC - Logical Link Control). До подуровню LLC на відміну від підрівня МАС відноситься частина функцій канального рівня, не пов'язаних з особливостями середовища передачi.

Передача даних через розгалужені мережі відбувається при використанні інкапсуляції / декапсуляціі порцій даних. Так, повідомлення, яке прийшло на транспортний рівень, ділиться на сегменти, які даються заголовки і передаються на мережний рівень. Сегментом зазвичай називають пакет транспортного рівня. Мережевий рівень організує передачу даних через проміжні мережі. Для цього сегмент може бути розділений на частини (пакети), якщо мережа не підтримує передачу сегментів цілком. Пакет забезпечується своїм мережевим заголовком (тобто відбувається інкапсуляція). При передачі між вузлами проміжної ЛВС потрібно інкапсуляція пакетів в кадри з можливою розбивкою пакета. Приймач декапсулірует сегменти і відновлює вихідне повідомлення.

Література

    1. Оліфер В.Г., Оліфер Н.А. «Комп'ютерні мережі. Принципи, технології, протоколи, 2-е изд »СПб, Пітер-прес, 2002

    2. Новиков Ю. «Локальні мережі: архітектура, алгоритми, проектування». Москва, ЕКОМ, 2000

    3. Кульгин М. «Технологія корпоративних мереж. Енциклопедія ». СПб, Питер, 2001

    4. Оліфер В.Г., Оліфер Н.А. «Мережеві операційні системи» Пітер, 2006

    5. І. М. Норенков «Телекомунікаційні технології та мережі», 1999

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Реферат | 67.8кб. | скачати

Схожі роботи:
Обчислювальні мережі
Локальні обчислювальні мережі
Локальні обчислювальні мережі 2
Обчислювальні машини комплекси системи та мережі
Локальні і глобальні обчислювальні мережі технологія їх функціонування
Локальні обчислювальні мережі Операційна система NetWare фірми Novell
Обчислювальні машини
Електронно обчислювальні машини
Електронно-обчислювальні машини
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru