Курынин Р.В., Машечкин И.В., Терехин А.Н. - Конспект лекций по ОС (1114685), страница 20
Текст из файла (страница 20)
дисплей с клавиатурой), печатающее устройство, внешнее запоминающееустройство (например, магнитная лента).Терминальные комплексы можно разделить на локальные и удаленные. Локальныетерминальные ТК имеют либо непосредственное подключение к ВС по локальному каналу связи,либо подключение через мультиплексор (устройство, позволяющее свести N каналов в один).Удаленные ТК подключаются к ВС через коммуникационную среду.
Изначально этой средойявлялись обычные телефонные сети, которые исторически основывались на аналоговом способепередачи информации; компьютерные сети основаны на цифровом (дискретном) способе передачиданных. Для передачи цифровой информации через аналоговые сети необходимы аналоговоцифровой и цифро-аналоговый преобразователи (модем — модулятор-демодулятор). Такимобразом, для удаленного соединения необходимы, как минимум, два модема.Линии связи/каналы. Существуют три критерия, по которым можно делить каналы.
Вопервых, все каналы можно поделить на коммутируемые и выделенные.Коммутируемый канал — это канал, выделяемый на весь сеанс работ терминальногоустройства. Примером здесь может служить телефонный разговор.Выделенный канал обеспечивает связь терминального устройства с ВС на постояннойоснове. И здесь существуют два подхода: с одной стороны, можно протянуть междутерминальным устройством и ВС физический провод (это дорого, но это наилучший способобеспечить выделенный канал), а с другой стороны, можно взять один из коммутируемыхмаршрутов телефонной сети (этот подход несколько дешевле предыдущего, но он особенно плохтем, что уменьшает количество коммутируемых маршрутов в телефонной сети, что, в конечномсчете, негативно сказывается на качестве ее работы «по прямому назначению» — на обеспечениителефонной связи).Во-вторых, все каналы можно поделить по количеству участников общения:− канал точка-точка — общение двух устройств;− многоточечный канал — общение многих устройств (например, при мультиплексировании).И, наконец, каналы можно делить по направлению движения информации в канале:− симплексный — канал работает в одном направлении (например, репродуктор громкой связина вокзале или в организациях);− дуплексный — двунаправленный канал (например, телефон);− полудуплексный — канал работает в двух направлениях, но в каждый момент временивозможна передача информации лишь в одном направлении (например, рация).1.2.9Компьютерные сетиРазвитие терминальных комплексов положило основу развития компьютерных сетей.
Иследующим шагом стала замена терминальных устройств компьютерами.Компьютерная сеть — это объединение компьютеров (или вычислительных систем),взаимодействующих через коммуникационную среду (1.2.9).Коммуникационная среда — каналы и средства передачи данных.Можно выделить следующие свойства компьютерных сетей. Во-первых, сеть можетсостоять из значительного числа связанных между собой автономных компьютеров. Двакомпьютера называются связанными между собой, если они могут обмениваться информацией.Требование автономности используется, чтобы исключить из рассмотрения компьютерныесистемы, в которых один компьютер может принудительно запустить, остановить другойкомпьютер или управлять его работой.69Рис. 57.Компьютерные сети.Во-вторых, компьютерная сеть предполагает возможность распределенной обработкиинформации, когда пользователь компьютерной сети может получать в качестве результата можетполучать данные, обработанные за счет интеграции этапов обработки данных на разныхкомпьютерах сети.Следующее свойство — расширяемость.
Компьютерная сеть должна обеспечиватьвозможность развития по протяженности, по расширению пропускной способности канала, посоставу и производительности компонентов сети.И, наконец, возможность применения симметричных интерфейсов обмена информациеймежду компьютерами сети, позволяющих произвольным способом распределять функции сети.Будем говорить, что логически компьютеры, составляющие сеть, состоят из абонентскихмашин (или основных компьютеров — хостов) и коммуникационных (или вспомогательных)компьютеров (шлюзы, маршрутизаторы и пр.).
Последние выполняют фиксированные функции пообеспечению функционирования сети. Это деление логическое. На практике может оказаться, чтоодна машина выполняет роль как абонентской машины, так и коммуникационной.Традиционно для функционирования компьютерных сетей используются 3 моделиорганизации каналов, или 3 модели сетей, — это сети коммутации каналов, сети коммутациисообщений и сети коммутации пакетов.
Сразу отметим, что большинство современных сетейявляются комбинациями этих основных моделей сетей.В сети коммутации каналов 2 абонента сети взаимодействуют при помощи сеанса связи,любой из которых является обменом сообщениями. Под сообщением будем понимать логическицелостный набор данных произвольного размера. Коммутация каналов происходит на весь сеанссвязи.К достоинствам данных сетей можно отнести следующие свойства:− канал находится всегда в состоянии готовности;− требования к коммуникационному оборудованию минимальны: по сути, нет требований кобеспечению буферизации;− обмены происходят порциями данных произвольной длины — сообщениями — что ведет куменьшению накладных расходов по передаче информации;− детерминированная пропускная способность сети.Среди недостатков данной модели можно отметить следующие:− дороговизна: любой выделенный канал требует больших материальных затрат;− наличие высокой избыточности в сети: должно быть либо много каналов, чтобы не былоколлизий, либо в сети будут коллизии.
При этом период ожидания свободного каналанедетерминирован;− неэффективность использования коммутационного канала: в отдельно взятом сеансе можетбыть низкая интенсивность обменов сообщениями;− при отказах и сбоях повторение переданной информации является сложной задачей.70Сети коммутации сообщений — это сети, которые оперируют термином «передачасообщения», а не «сеанс связи», т.е. один абонент другому отправляет сообщение. Выделениеканала для передачи каждого сообщения происходит поэтапно от одного узла к другому. Накаждом узле на пути следования принимается решение, свободен ли канал к следующему узлу.Если свободен, то сообщение передается далее, иначе происходит ожидание освобождения канала.К достоинствам и недостаткам данной модели можно отнести:− отсутствие выделенного канала и, соответственно, занятости ресурса коммутируемого каналана неопределенный промежуток времени, т.е.
устранена деградация системы, возникающаяпри организации сетей коммутации каналов;− в связи с тем, что сообщения могут быть произвольного размера, возникает необходимостьналичия в коммутационных узлах средств буферизации (в общем случае неизвестно, какоймощности, поскольку сообщение имеет произвольную длину). Таким образом, данная сетьимеет недетерминированные характеристики;− обеспечение буферизации требует дорогостоящего коммутационного оборудования;− необходимость повторения сообщения в случае сбоя при передаче, что само по себе являетсясложной задачей, хотя менее трудоемкой, чем для сетей коммутации каналов.Модель сети коммутации пакетов строится на предположении, что в основе лежит сеть,использующая ненадежные средства связи.
Функционирования данной сети состоит в следующем:любое сообщение дробится на блоки фиксированной длины, которые называются пакетами.Соответственно, на стороне отправителя происходит разбиение сообщения на пакеты, а на сторонеполучателя — сборка. Любой пакет помимо непосредственно самого сообщения (или его части)имеет служебную информацию (которая обычно представлена в заголовке пакета),обеспечивающую внутреннюю целостность пакета (контрольная сумма пакета и пр.), адреснуюсоставляющую (данные об отправителе и адресате), а также информацию для сборки.При передаче пакета используется следующая стратегия: любой узел, получив пакет,пытается сразу от него избавиться.
Поскольку любая сеть имеет фиксированную топологию, атакже фиксированные количество и расположение абонентов, то возможно просчитать еехарактеристики и предъявить требования к коммуникационным узлам. Данная модель допускаетбуферизацию в узлах передачи: пакет, придя на узел, может быть послан несколько позже, есливсе необходимые выходные каналы заняты. Но период занятости канала при известной стратегииобработки буфера предопределен, поэтому можно оценить предельный размер буфера, а такжепредельные периоды ожидания пакетов при передаче их по сети.
Таким образом, если известнастратегия передачи, пропускная способность является детерминированной величиной.Среди положительных свойств данной системы можно отметить ее детерминированность(детерминированность перемещений, детерминированность требований к коммуникационномуоборудованию), а также то, что при сбое достаточно заново послать потерянные пакеты, а не всесообщение целиком.К недостаткам модели можно отнести то, что по сети перемещается накладная информация,которая прибавляется к каждому пакету при разбиении сообщения. Еще одной проблемой,связанной с разбиением сообщения на пакеты, является их сборка — это аккумуляция пакетов, атакже сама сборка (необходимо обеспечить наличие всех переданных пакетов и их правильныйпорядок).1.2.10 Организация сетевого взаимодействия. Эталонная модель ISO/OSIТеперь речь пойдет об одном аспекте сетевого взаимодействия, который во многомявляется ключевым, причем важность этого аспекта прослеживается очень давно — с моментапоявления компьютерных сетей и их массового распространения.
Этот аспект связан состандартизацией, применяемой в вычислительной технике.На сегодняшний день почти все производственные или технологические процессы,которыми пользуется человек, строятся на достаточно глубокой эшелонированной71стандартизации. Стандартизация позволяет современным производствам и организациямпроизводственных процессов быть развиваемыми, ремонтоспособными, обслуживаемыми.Аналогичная картина и в вычислительной технике. Была введена стандартизация накомпьютерные комплектующие, а также на программные интерфейсы. Стандартизацияинтерфейсов дает возможность взаимозаменяемости компонентов и их работоспособности.Изначально компьютерные сети развивались на основе терминальных комплексов, которыестроились по внутрикорпоративным правилам.
Это означает, что коммуникационное программноеобеспечение, аппаратура сопряжения и пр. были «своими», и при необходимости модернизацииэтой сети возникали сложные физические и технологические проблемы.Развитие сетей определило массовость их использования. Возникла необходимостьсоздания сетей, которые могли бы достаточно прочно расширяться без привлечения существенныхпеределок, модернизироваться, в которых могли бы меняться ПО, добавляться новые службы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
