2011. Машбук (1114722), страница 22

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 22)

Во-первых,логически сеть может состоять из значительного числа связанных между собойавтономных компьютеров, каждый из которых обеспечивает решение определённыхзадач. Два компьютера называются связанными между собой, если они могутобмениваться информацией. Требование автономности используется, чтобы исключить израссмотрения компьютерные системы, в которых один компьютер может принудительнозапустить, остановить другой компьютер или управлять его работой.Во-вторых, компьютерная сеть предполагает возможность распределеннойобработки информации, когда пользователь компьютерной сети может получать вкачестве результата данные, обработанные за счет интеграции этапов обработки данныхна разных компьютерах сети.Следующее свойство — расширяемость сети. То есть компьютерная сеть должнаобеспечивать возможность развития по протяженности, по расширению пропускнойспособности каналов, по составу и производительности компонентов сети.И, наконец, возможность применения симметричных интерфейсов обменаинформацией между компьютерами сети.

Эти интерфейсы позволяют произвольнымспособом распределять функции сети между компьютерами.Будем говорить, что логически компьютеры, составляющие сеть, можноподразделить на абонентские машины (или основные компьютеры — хосты) икоммуникационные (или вспомогательные) компьютеры (шлюзы, маршрутизаторы ипр.) (Рис. 65). Последние выполняют фиксированные функции по обеспечениюфункционирования сети (выбор маршрута, передача информации и т.д.). Это делениелогическое – на практике может оказаться, что одна машина исполняет роль, какабонентской машины, так и коммуникационной.Рис.

65. Составляющие компьютерной сети.С точки зрения взаимодействия компьютеров в сети, традиционно дляфункционирования компьютерных сетей используются 3 модели организации каналов,или 3 модели сетей, — это сети коммутации каналов, сети коммутации сообщений исети коммутации пакетов. Сразу отметим, что большинство современных сетейявляются комбинациями этих основных моделей сетей.77Будем говорить, что два абонента сети осуществляют взаимодействие сеансамисвязи (каждый сеанс связи является последовательностью обменов сообщениями междуабонентами сети). Под сообщением будем понимать логически целостную порциюданных, имеющую произвольный размер. В сети коммутации каналов коммутацияканалов происходит на весь сеанс связи.К достоинствам данных сетей можно отнести следующие свойства:канал всегда находится в состоянии готовности;требования к коммуникационному оборудованию минимальны: по сути, неттребований к обеспечению буферизации;обмены происходят сообщениями, что ведет к уменьшению накладных расходов попередаче 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 небыло коллизий, либо в сети будут коллизии – при этом период ожидания свободногоканала недетерминирован;неэффективность использования выделенного коммутационного канала: в отдельновзятом сеансе может быть низкая интенсивность обмена сообщениями;при сбоях или отказах повторение переданной информации является сложной задачей.Сети коммутации сообщений — это сети, которые оперируют термином«передача сообщения», а не «сеанс связи».

Абонент-отправитель передаёт сообщение всеть по первому свободному каналу, который у этого абонента есть. Выделение каналадля передачи каждого сообщения происходит поэтапно (по мере продвижения сообщения)от одного узла к другому. На каждом 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 недостаткамданной модели можно отнести:отсутствие выделенного канала и, соответственно, занятости ресурса коммутируемогоканала на недетерминированный промежуток времени, т.е. устранена деградациясистемы, возникающая при организации сетей коммутации каналов;в связи с тем, что сообщения могут быть произвольного размера, возникаетнеобходимость наличия в коммутационных узлах средств буферизации (в общемслучае неизвестно, какой мощности, поскольку сообщение имеет произвольнуюдлину) – таким образом, данная сеть имеет недетерминированные характеристики(скорость передачи по сети и т.д.);обеспечение буферизации требует дорогостоящего коммутационного оборудования иПО;необходимость повторения сообщения в случае сбоя при передаче, что само по себеявляется сложной задачей, хотя менее трудоемкой, чем для сетей коммутации каналов.Модель сети коммутации пакетов строится на предположении использования всети ненадежных средств связи.

Функционирование данной сети состоит в следующем:каждое сообщение разбивается на блоки фиксированного размера, которые называютсяпакетами. То есть передача сообщения – это передача цепочки пакетов (движениепакетов по сети – аналогично предыдущей модели, но существенное различие междуэтими моделями заключается в детерминированности размера пакета). Соответственно, настороне отправителя происходит разбиение сообщения на пакеты, а на сторонеполучателя — сборка.

Любой пакет помимо непосредственно самого сообщения (или егочасти) имеет служебную информацию (которая обычно представлена в заголовке пакета),обеспечивающую внутреннюю целостность пакета (контрольная сумма пакета и пр.);адресную составляющую (данные об отправителе и адресате), а также информацию длясборки сообщения из пакетов.78При передаче пакета используется следующая стратегия: любой узел, получивпакет, пытается сразу от него избавиться. Поскольку любая сеть имеет фиксированнуютопологию, а также фиксированные количество и расположение абонентов, то возможнопросчитать ее характеристики и предъявить требования к коммуникационным узлам.Данная модель допускает буферизацию в узлах передачи: пакет, придя на узел, можетбыть послан несколько позже, если все необходимые выходные каналы заняты.

Но периодзанятости канала при известной стратегии обработки буфера предопределен, поэтомуможно оценить предельный размер буфера, а также предельные периоды ожиданияпакетов при передаче их по сети. Таким образом, если известна стратегия передачи,пропускная способность является детерминированной величиной.Среди положительных свойств данной системы можно отметить еедетерминированность (детерминированность перемещений, детерминированностьтребований к коммуникационному оборудованию), а также то, что при сбое достаточнозаново послать потерянные пакеты, а не все сообщение целиком.К недостаткам модели можно отнести увеличение трафика из-за того, что по сетиперемещается накладная информация, которая прибавляется к каждому пакету приразбиении сообщения на пакеты.

Как известно, эта служебная информация занимает 8090% пропускной способности канала. Еще одной проблемой, связанной с разбиениемсообщения на пакеты, является их сборка — это аккумуляция пакетов, а также самасборка (необходимо обеспечить наличие всех переданных пакетов и их правильныйпорядок).1.2.10 ОрганизацияISO/OSIсетевоговзаимодействия.ЭталоннаямодельС появлением компьютерных сетей появилась проблема организации сетевоговзаимодействия через коммуникационную среду двух и более компьютеров.Распределение функций между этими компьютерами могло быть как централизованным(например, архитектура терминального комплекса), так и децентрализованным (сеть,состоящая из равнозначных по ролям и по функциям компьютеров).

В рамках проблемыорганизации сетевого взаимодействия мы должны решать проблемы не толькоаппаратного взаимодействия устройств, но сопоставления взаимодействующих программ.При рассмотрении истории развития компьютерных сетей можно использоватьаналогию развития всей вычислительной техники. Изначально компьютер строился какуникальное техническое образование, в котором были уникальные, ориентированныеименно на этот компьютер компоненты. Архитектура и структура компьютера быламонолитной, т.е. не было чёткой структуризации компьютера. Всё это приводило к рядупроблем. Во-первых, было крайне сложно подключать к компьютеру новые устройства(должна была проводиться очень тяжёлая аппаратная проработка). Во-вторых, появлениеновых компьютеров практически зачёркивало всё то, что было для старых – отсутствовалапрограммная преемственность (переносимость программ).

Все эти проблемы привели кнеобходимости стандартизации (компьютерных комплектующих, программныхинтерфейсов). Стандартизация интерфейсов дает возможность взаимозаменяемостикомпонентов и их работоспособности. Стандартизация позволяет нам, во-первых,децентрализовать производство компьютера (появились независимые производителицентральной части, периферийного оборудования, программного обеспечения и т.д.), вовторых, появилась возможность достаточно простой стыковки адаптации, модернизациитехники. Та же самая проблема стандартизации прослеживалась и в программномобеспечении. В первую очередь подверглись стандартизации языки программирования.Описание любого языка нестрогое – 95% в нём совершенно чёткой и однозначнойдекларации синтаксиса и семантики языка, а 5% чётко не продекларированы, что моглоприводить ко многим проблемам.

Характеристики

Список файлов лекций