30958-1 (Информатика), страница 4

Цель создания - это обеспечение удобного и надежного доступа пользователей к ресурсам.

Сети позволяют решить 2 проблемы:

1. Неограниченный доступ пользователей к ЭВМ независимо от территориального расположения.

2. Возможность оперативного перемещения больших массивов информации для использования.

В сетях ЭВМ все машины могут работать автономно. Они могут автоматически связываться друг с другом под управлением ОС сети.

Для построения сети используется система передачи данных и каналообразующая аппаратура, относящаяся к 4-му уровню комплексирования:

- каналы связи

- мультиплексеры

- модемы

- адаптеры

Преимущества:

1. Параллельная обработка данных

2. Возможность создания распределенных БД

3. Возможность обмена большими объемами информации

4. Коллективное использование ресурсов

5. Гораздо больший перечень услуг

6. Повышение эффективности применения ЭВМ и ВТ

7. Оперативное перераспределение мощности и резервов

8. Сокращение расходов на приобретение и эксплуатацию технических и программных средств

9. Облегчение работ по совершенствованию сети

2. Классификация сетей

В настоящее время сети развиваются очень бурно, поэтому любая классификация старее очень быстро.

Сети - это достаточно сложные системы, и необходимо использовать временные классификации для их изучения.

Более важные признаки классификации:

1. Признак территориальной рассосредоточенности. Различают:

- Глобальные сети :

машины могут быть разнесены на 1000 км при этом используются сложные системы передачи данных

- Региональные:

Промышленные города или группа городов (подмосковье). Машины разнесены на десятки км. Для передачи данных - телефонная сеть.

- Локальные сети:

машины удалены на 10-100 метров в качестве сети выступают провода

2. По функциональной принадлежности сети различают:

- Информационные:

история сетей назначения к созданию

- Вычислительные:

наличие вычислительных сетей передача сигналов информации

- Информационно-вычислительные:

стали появляться чисто информационные сети (военные)

Увеличение роли передачи информации привело к усложнению ОС. В настоящее время операционные системы сети позволяют решать следующие задачи:

1. Удаленный ввод, вывод заданий.

2. Передача файлов между ЭВМ.

3. Доступ к удаленным файлам.

4. Работа с распределенными банками данных.

5. Одновременная передача текстовых и речевых данных.

6. Получение всевозможных справок о наличии ресурсов.

7. Защита данных и ресурсов от несанкционированных действий.

8. Распределение и обработка информации на нескольких ЭВМ.

3. Информационный признак.

Различают сети:

- с централизованными банками данных

- с распределенными банками данных

- с локальными банками данных

4. Структурный признак.

5 признак. По способу управления ресурсами сети. Различают:

- системы с жестким управлением

- сети с распределенным управлением

- сети со смешанным управлением

Все простейшие сети имеют централизованное управление. Они являются более простыми и дешевыми. По мере развития появляется необходимость децентрализации управления.

6 признак. По методам передачи данных в сетях. Различают 4 вида:

1. Передача данных по выделенным каналам связи

2. Связь с коммутацией каналов

3. Связь с коммутацией сообщений

4. Связь с коммутацией пакетов сообщений

3. Структуры вычислительных сетей.

Любая вычислительная сеть включает в себя в обязательном порядке три атрибута:

1. Базовые системы передачи данных СПД

2. Сеть ЭВМ

3. Абонентская сеть (клиентская сеть)

Обычно это сложившаяся телефонная сеть или радиосеть УКиС. К этой сети подключается вычислительная машина достаточно мощного класса. Большие ЭВМ сети обслуживают большие хранилища информации и проводит крупномасштабные вычисления. Кроме больших ЭВМ имеются средние предназначения для управления ресурсами и клиентами. Эти средние ЭВМ сети называются серверами сети.

В последнее время ЭВМ связываются друг с другом не только через УК, но и УКиС; оборудованные коммуникационными системами. Эти коммуникационные машины являются специализированными. Применение коммуникационных машин позволяет увеличить эффективность систем передачи данных.

Каждая ЭВМ имеет развитую абонентскую сеть. В настоящее время каждый абонент связан с сетью через ПК. Развитие сетей предполагает, что абонентская аппаратура должна быть очень дешевой, что это должен быть сетевой компьютер.

Эти три компонента позволяют формировать самые различные структуры сетей. Для того, чтобы изучать сети, лучше пользоваться понятием архитектура сети.

Архитектура сети включает в себя:

- логическую

- аппаратурную

- программную структуры

3.1. Логическая структура.

Рассмотрение логической структуры необходимо при решении задач исследовании.

Задачи исследования бывают 2-х видов: задачи анализа и задачи синтеза.

Логические структуры сети предполагает выделение следующих фрагментов:

- вычислительной машины

- выделение главной управляющей машины

- выделение вспомогательной машины

- коммуникационных

- территориального оборудования

Реальные структуры сети может отличаться от логической. В одной ЭВМ сети могут быть сосредоточены функции вычислительной машины главной управляющей машины и коммутационной машины.

3.2. Аппаратурная структура.

Из всех возможных структур аппаратурных структур наибольший интерес представляет топологическая структура.

Топологические структуры могут быть следующих видов:

1. Звездная

Системы этого типа широко распространены и как правило разработка любой сети начинается с этой топологии.

Достоинства этой структуры:

- уменьшение каналов связи

- простота построения и управления

- возможность использования перспективных методов передачи данных

- малые расходы на проектирование сети

Недостатки:

- большая уязвимость сети

- отсутствие резервных путей для доступа к сети

- увеличение задержек при перегрузках центральных ЭВМ

Обычно звездная топология с течением времени перерастает в иерархическую или своеобразную топологию, что в наибольшей степени отличает от сложившихся систем управления.

2. Распределенная, децентрализованная топология.

Вычислительная сеть получается путем связи ЭВМ линиями.

Достоинства:

- увеличивается надежность функционирования за счет путей доступа к ресурсам

- улучшение доступа к ресурсам, если они дублированы на каких-то машинах

- усложнение сети за счет увеличения каналов связи

3. Кольцевая структура

Образуется путем соединения из каналов связи кольцевых ЭВМ, эта структура наиболее надежна, на наиболее дорогостоящая. В современных сетях можно найти элементы всех перечисленных структур.

3.3. Программная структура.

Взаимосвязь вычислительных машин в сетях осуществляется автоматически по мере необходимости. Взаимосвязь идет между пользовательскими программами. Для каждого пользователя эта связь идет напрямую друг с другом. Процедуры связи между машинами очень сложны. Они включают в себя иерархию процедур взаимодействия. Функции каждого уровня в настоящее время стандартизированы Международным комитетом стандартов.

Уровни:

- пользовательский

- представление данных

- сеансовый

- транспортный

- сетевой

- управление информационным каналом

- физический канал

Набор процедур каждого слоя называется протоколом.

Семиуровневая система программного обеспечения позволяет связать любую физическую аппаратуру даже разноплатформенную. Все физические различия аппаратуры учитываются программными компонентами сети. Горизонтальные связи между элементами показывают связь уровней напрямую. Совокупность семантических (смысловых) и синтаксических (грамматических) правил, определяющих работу устройств в процессе связи называются протоколами. Все процедуры взаимодействия детализируются программными компонентами в нижележащих и представляются в более общем виде вышестоящих уровней.

1 уровень. Самый верхний - пользовательский или прикладной уровень. Объединяет все правила взаимодействия программ пользователя.

2 уровень. Представления. отвечает за представление данных подлежащих пересылке.

3 уровень. Сеансовый. организует проведение сеанса связи между прикладными процессами.

4 уровень. Транспортный. Управляет передачей данных от источника к адресату. Между 3 и 4 уровнями обычно производится складирование информации.

5 уровень. Сетевой. Отвечает за маршрутизацию, коммутацию и адресацию сообщений, после чего управляет потоками данных.

6 уровень. Уровень управления информационным каналом. Отвечает за подключение, поддержание и разъединение каналов связи.

7 уровень. Физический уровень. Обеспечивает электрическое, механическое и функциональное подключение к каналам связи.

Все семиуровневые модели отдельно располагаются коммуникационные машины, обеспечивающие сетевую службу (3 нижних уровня). Основу работы сетевой службы как правило составляет стандарт X25-ISO. Все дальнейшие информационные и коммуникационные технологии используют протоколы этого стандарта в виде основы. Семиуровневая система протоколов позволяет строить так называемые открытые системы OSI. Это название отражает способность систем подключать любое аппаратурное и программное оборудование не обязательно однотипное и одноплатформенное.

Операционная система сети реализующая эту структуру была предложена 15 лет назад и принципы ее построения заложены в ОС UNIX. Все современные существующие ОС (Windows NT, Netware) еще не дошли до UNIX.

4. Виды передачи данных в сетях.

4 вида:

1. По выделенным каналам связи. В этом случае прокладывается канал связи между абонентами. Выделенные каналы связи позволяют построить сеть наиболее простую по управлению и наиболее дорогую по затратам. Достоинством этого вида связи является передача сигналов в режиме реального времени. Однако коэффициент полезного действия этого режима очень низок - 3-6%. Обеспечить занятость этого канала невозможно. В настоящее время выделенные каналы используются только в системах военного назначения. Для крупных предприятий возможна установка собственного выделенного сервера, который обслуживает абонентов по выделенным каналам, но это очень дорого. С развитием спутниковых каналов связи появляется возможность организации выделенных каналов путем аренды.

4.2. Коммутация каналов.

Коммутация каналов пришла из телефонной сети. При большом числе пунктов коммутации задача установления соединений является очень сложной и длительной. Достаточно одному тракту в сети быть занято, приходиться вводить набор заново. После того как соединение состоялось идет передача данных. КПД этого режима где-то порядка 10%. Повышенная эффективность связана с тем, что отдельные части маршрута после освобождения используются в других соединениях. Здесь возможен режим реального времени, но перегрузка в сети может препятствовать соединению. Достоинство: можно использовать телефонную сеть.

4.3. Коммутация сообщений.

Предполагает установление соединений и тут же передачу ее целиком. Снижает основной недостаток предыдущего метода. Этот метод предполагает оснащение узлов коммуникационными машинами с развитой верхней памятью. Передача идет не в режиме реального времени, а по мере освобождения и готовности пунктов к приему данных. Время передачи может быть достаточно длинным, но загружаемость каналов связи более полной. КПД - 30%.

Этот способ передачи данных позволяет довести КПД до 50%. Этот режим передачи данных является более гибким. Он позволяет передавать пакет сообщений одновременно по многим направлениям параллельно, однако при этом возможно перемешивание сообщений в пакете, что требует дополнительных сортировок при восстановлении получаемого пакета. Кроме того, этот метод допускает мультиплексирование за счет передачи на отдельных участках сообщений из разных исходных пакетов в один промежуточный пакет.

Передача данных в любом из режимов осуществляется двумя режимами:

1 режим - дейтаграммный

2 режим - “виртуальный канал”