При организации многомашинных систем серьезным вопросом является обеспечение межмашинного обмена информацией.

Взаимодействие организуется:

1. Через систему ввода/вывода, а не через память

Здесь используется специализированное УВВ (многопортовое). Включает арбитр.

1. Связь на уровне КПДД

2. Локальная сеть

Сети

Классификация сетей

По типу технологии передачи данных

• тип вещание (от одного ко многим) – сообщение, отправленное одной машиной получают все машины сети

• тип точка-точка – каждая пара машин соединяется индивидуальным каналом

По топологии

Сетевая топология – физическая связность сети. Примеры: шина, кольцо, звезда, иерархия, ячеистая.

По масштабу

• локальные – находятся в частном ведении пользователя и расположены на ограниченной территории. Высокоскоростные каналы, устройства находятся недалеко друг от друга, топология регулярная (как правило шинная или кольцевая).

• городские – охватывают несколько зданий в пределах одного города или весь город в целом

• региональные – охватывают значительное географическое пространство (страна, континент). Каналы сравнительно медленные, устройства находятся на значительном расстоянии друг от друга, топология нерегулярная (ячеистая или иерархическая).

• глобальные – охватывают всю планету (Интернет)

Стандарты IEEE 802

Метод доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий (Ethernet)

Это метод доступа с состязанием. Каждый узел в любой момент может начать передачу пакета. Коллизия – сталкивание пакетов при одновременной передаче. Узлы сами обнаруживают коллизии и при обнаружении оба узла вводят задержку посылки пакетов случайным образом, а затем осуществляют повторную посылку пакетов.

Маркерная шина (Token bus, ArcNet)

Право использования среды передается от узла к узлу не состязательным путем, а организационно – с помощью маркера. Маркер перемещается по логическому кольцу физической шинной топологии с использованием адресации узлов.

Маркерное кольцо (Token Ring)

Представляет тополгию физического кольца. Для обеспечения доступа к сети на основе приоритетов используется маркер. Маркер может находится в двух состояниях – свободном и занятом. Свободный маркер передается от узла к узлу до тех пор, пока не найдется узел, у которого есть пакет для передачи. Далее этот узел изменяет состояние маркера не занятое и передает его далее по кольцу с пакетом данных. При прохождении через узел назначения пакет копируется, и маркер переходит в свободное состояние.

Скорость передачи данных протокола Token Ring: 4 Мб/с, 16 Мб/с.

Аппаратная поддержка

Ethernet

Используются следующие среды передачи:

• на толстом коаксиальном кабеле (10Base-5)

Максимальная длина сегмента кабеля – 500 метров, максимальное число узлов в сети – 100, минимальное расстояние между блоками доступа – 2.5м.

+: кабель хорошо экранирован, большая длина сегмента, большое количество узлов

–: высокая стоимость кабеля и его установки, усложнение организации сети за счет установки трансиверов, кабель громоздкий

• на тонком коаксиальном кабеле (10Base-2)

Максимальная длина сегмента кабеля – 185 метров, максимальное число узлов в сети – 30, минимальное расстояние между блоками доступа – 0.5м.

+: надежная проверенная технология, простая установка и расширение сети, хорошее экранирование кабеля (лучше, чем у витой пары)

–: кабель дороже витой пары, отсоединение любого кабеля полностью нарушает работоспособность сети

• на витой паре (10Base-T)

Концентратор (хаб) – устройство согласования и усиления электрических сигналов. Максимальная длина луча витой пары – 100 м.

+: простая локализация ошибок (кабели можно просто отсоединять), дешевый кабель

–: рост стоимости организации сети за счет установки хаба, кабель недостаточно защищен от помех, т.к. отсутствует экран

• на волоконно-оптической линии (10Base-F) – максимальная длина линии – 2км

Общее для всех сред – временное окно Ethernet (51.2с) – сигнал, посланный компьютером на одном конце сети, должен достигнуть компьютера на другом конце не более чем за половину этого времени.

Скорость передачи данных – 10Мб/с.

ArcNet

Сети ArcNet реализуют модель Token Bus. Строятся на основе активных и пассивных концентраторов. Активные концентраторы могут соединяться друг с другом (образовывать иерархию), с пассивными хабами и с конечными машинами. Пассивные концентраторы имеют 3 выхода и могут соединяться с только с активными концентраторами и с конечными узлами.

• Используемая среда передачи – коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель

• Максимальное число узлов – 255

• Максимальное расстояние между узлами – 600 м

• Максимальная скорость передачи 2.5 Мбит/с, в новом стандарте – 20 Мбит/с

Коммуникация в сетях

Уровневые протоколы

Уровень – компонент иерархической структуры. Уровень – поставщик сервиса и может состоять из нескольких сервисных функций. Каждый уровень преобразует полученную информацию.

Назначение:

• обеспечение логической декомпозиции сложной сети на меньшие части

• обеспечение симметрии реализации функций узлами сети

• обеспечение стандартного интерфейса между сетевыми функциями

7-уровневая модель протоколов взаимосвязи открытых систем (OSI):

1. физический уровень – отвечает за передачу неструктурированного потока данных по физической среде

2. канальный уровень – обеспечивает прием и передачу пакетов, определение аппаратных адресов

3. сетевой уровень – выполняет маршрутизацию и ведение учета

4. транспортный уровень – обеспечивает корректную сквозную передачу данных

5. сеансовый уровень – осуществляет проверку полномочий

6. уровень представления – выполняет интерпретацию данных

7. пользовательский уровень – предоставляет услуги конечному пользователю

Протоколы TCP/IP содержит 4 уровня:

• уровень сетевого протокола – Ethernet, Token ring

• уровень Интернета – IP

• транспортный уровень – TCP, UDP

• уровень приложений – FTP, SMTP, telnet, nfs – перечень файлов, электронная почта, терминал

Адресация в сетях TCP/IP

Чтобы однозначно передать сообщение, отправитель должен знать: способ соединения (транспортный уровень), адрес узла-адресата (IP-адрес), номер порта.

Адресация: нижний уровень (задается сетевыми аппаратными средствами) + IP-адрес + номер порта.

IP-адрес – уникальный адрес, идентифицирующий узлы в сети, управляемой протоколами TCP/IP. Состоит из сетевой части (обозначает логическую сеть) и машинной части (обозначает конкретную машину в сети).

Номера портов служат для определения процесса, который выполняется на данном узле и которому адресованы данные.

Маршрутизация в сетях TCP/IP

Сети можно объединять между собой с помощью мостов и коммутаторов.

Возникает проблема маршрутизации – выбор пути передачи пакета данных от отправителя к получателю.

В сети содержатся специальные устройства – маршрутизаторы. Маршрут – это последовательность маршрутизаторов, которые должен пройти пакет от отправителя к получателю. Маршрутизатор выбирает маршрут на основании своего представления о текущей конфигурации сети и критерии выбора маршрута.

Алгоритм маршрутизации управляется таблицей маршрутизации. Таблица маршрутизации состоит из строк, в которых записаны: IP-адрес сети-назначения, IP-адрес следующего узла, стоимость пути до назначения.