Полный курс лекций 2009-го года (1130357), страница 2
Текст из файла (страница 2)
На рисунке 1-1 абонентские машины (далее А-машины или кратко АМ) показаны в видепрямоугольников, коммутирующие элементы - в виде кружков, а сплошными линиями - системы передачиданных.1.4.1. Системы передачи данныхСистема передачи данных обеспечивает передачу данных между машинами в сети. Эти машины необязательно абонентские. Система передачи данных состоит из каналов, каналообразующей аппаратуры,коммутирующих элементов (например, коммутаторов).Каналы передачи данных – это линии связи самой различной природы и каналообразующаяаппаратура. Каналы соединяют две или более коммуникационных машины, либо коммутатора. Как ужебыло сказано, эти машины, обеспечивают коммутацию потоков данных в сети. Линиями связи могут бытьобычные телефонные линии, представляющие собой витую пару медных проводов, либо коаксиальныйкабель, какой, например, используется для телевизионного антенного ввода у нас дома. Это может бытьволоконно-оптический кабель, где данные передаются с помощью электромагнитных импульсов в световомдиапазоне.
Это могут быть беспроводные радиочастотные каналы связи. Подробно эти линии связи и ихсвойства рассматриваются в главе 2.Каналообразующая аппаратура обеспечивает интерфейс междуустройством, например, А-машиной, К-машиной или коммутатором.линиейсвязииоконечнымНа сегодня отсутствует общепринятая классификация систем передачи данных. Для них, как и длясетей, есть три общепризнанных критерия, по которому их различают, это:§Способ коммутации потоков данных§Тип каналов§Топология системыВыделяют два основных способа коммутации потоков данных – коммутацию каналов икоммутацию пакетов.Коммутация каналов – метод управления потоком данных в реальном времени, для которогохарактерно следующее:§Темп передачи данных определяется передатчиком.§Канал передачи создается до начала передачи (установление соединения) и фиксируется на все времяпередачи.§Сохраняет порядок передаваемых данных.§Имеется большой опыт его создания.§Есть хорошо развитая инфраструктура.В то же время этот способ управления потоками данных отличается от других способов рядомнедостатков:§неэффективным использованием ресурсов§низкой надежностью§медленным установлением соединенияКоммутация пакетов - способ управления передачей, отличающийся следующими особенностями:§Высокая скорость установления соединения (передатчик сразу начинает передачу и не ждет физическогоустановления соединения).§Низкий уровень ошибок в канале.§Надежность.§Рациональное использование ресурсов.§Сильная зависимость времени передачи от загрузки сети.В общем случае, все каналы по типу можно разделить на:§Каналы «точка-точка».
Они соединяют между собой только две машины. Все потоки данных,протекающие по каналу этого типа, доступны лишь этим двум машинам.§Каналы с множественным доступом. Образуют линию передачи данных, общую для несколькихмашин. Короткое сообщение, называемое пакетом, отправленное какой-либо машиной и имеющееспециальную структуру, получают все другие машины, подключенные к этой линии.
В определенном полепакета указан адрес получателя. Каждая машина проверяет это поле. Если она обнаруживает в этом полесвой адрес, то она приступает к обработке пакета, в противном случае она просто игнорирует пакет.Системы передачи данных (СПД) с каналами с множественным доступом, как правило, имеют режим,когда один пакет адресуется всем машинам в сети. Это так называемый режим широкого вещания. Есть втаких сетях режим группового вещания: один и тот же пакет получают машины, принадлежащие копределенной группе в сети.СПД с каналами с множественным доступом можно разделить по методам выделения канала надинамические и статические:§Статические - временное разделение (time-shearing) канала между машинами; канал простаивает, еслимашине нечего передавать.§Динамические - централизованные и распределенные механизмы выделения канала по запросу.СПД с каналами «точка-точка» соединяют каждую пару машин индивидуальным каналом.
Преждечем пакет достигнет адресата, он может пройти через несколько промежуточных машин. В этих сетяхвозникает потребность в маршрутизации пакетов. От ее эффективности зависит скорость доставкасообщений, распределение нагрузки в сети.Системы СПД с каналами с множественным доступом, как правило, используют на географическинебольших территориях, СПД с каналами «точка-точка» - для построения крупных сетей, охватывающихбольшие регионы.Топология соединения маршрутизаторов - важный фактор конструкции транспортной среды.
Отнее зависит время задержки данных при передаче, перегрузки и многие другие параметрыфункционирования сети. На рисунке 1-2 показаны типичные топологии, встречающиеся при организациитранспортных сред.Рисунок 1-2. Топологии транспортной среды для соединений «точка-точка»: (а)Звезда; (b) Кольцо; (c) Дерево; (d) Полносвязная; (e) Пересекающиеся кольца;(f) Нестандартная1.4.2.
Абонентские машиныАбонентские машины обеспечивают работу приложений. Такая машина обязательно содержитсредства сопряжения и взаимодействия с СПД. «Чистых» абонентских машин не бывает. А-машинаобязательно содержит аппаратуру подключения к каналу и программное обеспечение, организующееприем и передачу данных по этому каналу.Не следует путать клиент-серверную организацию работы приложений в сети с собственно сетью.
Вкрайнем случае и клиент и сервер могут располагаться на одном и том же компьютере, который будетявляться А-машиной в сети. Клиент и сервер - это взгляд на распределение функций в прикладной системеи к сетям, вообще говоря, отношения не имеет. На рисунке 1-3 показана схема взаимодействия клиента исервера.Рисунок 1-3.
Схема «клиент-сервер»1.4.3. Сопряжение транспортных средНеобходимость в сопряжении транспортных сред возникает, когда нужно обеспечить взаимодействиеприложений, расположенных в разных сетях.Мосты и шлюзы – средства сопряжения транспортных сред (ТС) на разных уровнях.§Мост соединяет две однородные ТС.§Шлюз – две разные по архитектуре ТС.Шлюз - машина с надлежащим программным обеспечением, обеспечивающаяразнородными сетями и необходимое форматирование передаваемых данных.связьмеждуМножество соединенных сетей называется internet. Примером internet может служить набор LAN,соединенных через WAN.
Нельзя путать и internet и Интернет.Появление ноутбуков, КПК и PDA, используемых в автомобилях, самолетах, из гостиниц делаютактуальной проблему мобильного узла. Адрес дома и номер автомобиля – принципиально разные способыадресации.1.5. Классификация сетей ЭВМНа сегодня нет общепризнанной таксономии сетей. Есть два общепризнанных фактора для ихразличения: технология передачи данных и масштаб.
Технология передачи определяется системой СПД.Масштаб сети - другой критерий для классификации сетей (таблица 1-4).§многомашинный комплекс (система)§локальная сеть (комната, здание, комплекс)§городская сеть (город)§региональная сеть (страна, континент)§Интернет (планета)Таблица 1-4. Классификация сетей по территориальному масштабуРасстояние между процессорамиМестонахождение процессоровПример0,1 мМонтажная платаПотоковая вычислительная машина1мСистемаМногомашинный комплекс10 мПомещение100 мЗдание1 кмКомплекс зданий10 кмГород100 кмСтрана1000 кмКонтинентРегиональная сеть10000 кмПланетаИнтернетЛокальная сетьГородская сеть1.5.1.
Локальная сетьЛокальная вычислительная сеть (ЛВС) отличается от остальных по следующим характеристикам:§Размер: комната, корпус, группа корпусов (отсюда известна максимальная задержка при передаче)§Система передачи данных: как правило, канал с множественным доступом (вещание, скоростьпередачи от 10 Мбит/сек. до нескольких Гбит/сек., Ethernet)§топология ТС ЛВС (рисунок 1-5)·линейная·кольцо·деревоРисунок 1-5. Две вещательные сети: (a) Линейная топология; (b) Кольцо1.5.2.
Городская сетьГородская вычислительная сеть (MAN - Metropolitan Area Network) охватывает несколько зданий впределах одного города либо город целиком. Как правило, она поддерживает передачу как данных, так иголоса и иногда объединяется с кабельной телевизионной сетью. Не имеет коммутаторов, базируется наодном или двух кабелях.Основная причина выделения этой категории сетей состоит в том, что для них был созданспециальный стандарт IEEE 802.6 - DQDB - двойная магистраль с распределенной очередью (DistributedQueue Dual Bus).
Организация этой СПД показана на рисунке 1-6.Рисунок 1-6. Архитектура DQDB-сети городского масштаба1.5.3. Региональная сетьРегиональная вычислительная сеть (WAN - Wide Area Network) охватывает крупные географическиеобласти, такие как страны, континенты.Транспортная среда таких сетей строится на основе коммутации пакетов с помощью каналов типа«точка-точка». Часто в качестве СПД в таких сетях используют уже существующие системы связи,например, телефонные сети, спутниковые и радиосистемы.1.6.
Сетевое программное обеспечениеЗдесь мы рассмотрим иерархию сетевого программного обеспечения, т.е. того программногообеспечения, которое обеспечивает передачу данных между приложениями, работающими на абонентскихмашинах. Это программное обеспечение определяет функционирование транспортной среды, системыпередачи данных, взаимодействие абонентских машин с транспортной средой.1.6.1.
Иерархия протоколовСеть является сложной инженерно-технической системой. В целях борьбы с ее сложностьюпрограммное обеспечение сети, как правило, строго структурировано и организовано в виде иерархиислоев, или уровней. В разных сетях число уровней, их название, состав и функции могут быть разными.Однако во всех сетях назначение каждого уровня состоит в следующем:§обеспечить определенный сервис верхним уровням§сделать независимыми верхние уровни от деталей реализаций сервиса на нижних уровняхПрограммное обеспечение уровня n на одной машине обеспечивает связь с программнымобеспечением уровня n на другой машине. Правила и соглашения по установлению такой связи и ееподдержанию называются протоколом. Это показано на рисунке 1-7.Рисунок 1-7.
Иерархия протоколовУровень n на одной машине непосредственно с уровнем n на другой машине не взаимодействует. Онпередает данные нижележащему уровню. Эту мысль иллюстрирует рисунок 1-8. В этом примерепрезиденты двух стран, говорящие на разных языках,общаются не непосредственно, а через цепочкупомощников: переводчиков и секретарей, которые готовят, оформляют, переводят, передают и принимаютих глубокие мысли.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
