Лекции 2010-го года (1130544), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Нарисунке 1-1 абонентские машины (далее А-машины или кратко АМ) показаны в видепрямоугольников, коммутирующие элементы - в виде кружков, а сплошными линиями системы передачи данных.1.4.1. Системы передачи данныхСистема передачи данных обеспечивает передачу данных между машинами в сети. Этимашины не обязательно абонентские.
Система передачи данных состоит из каналов,каналообразующей аппаратуры, коммутирующих элементов (например, коммутаторов).Каналы передачи данных – это линии связи самой различной природы иканалообразующая аппаратура. Каналы соединяют две или более коммуникационныхмашины, либо коммутатора. Как уже было сказано, эти машины, обеспечиваюткоммутацию потоков данных в сети. Линиями связи могут быть обычные телефонныелинии, представляющие собой витую пару медных проводов, либо коаксиальный кабель,какой, например, используется для телевизионного антенного ввода у нас дома. Этоможет быть волоконно-оптический кабель, где данные передаются с помощьюэлектромагнитных импульсов в световом диапазоне.
Это могут быть беспроводныерадиочастотные каналы связи. Подробно эти линии связи и их свойства рассматриваютсяв главе 2.Каналообразующая аппаратура обеспечивает интерфейс между линией связи и оконечнымустройством, например, А-машиной, К-машиной или коммутатором.На сегодня отсутствует общепринятая классификация систем передачи данных. Для них,как и для сетей, 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, длякоторого характерно следующее:• Темп передачи данных определяется передатчиком.• Канал передачи создается до начала передачи (установление соединения) ификсируется на все время передачи.• 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 способоврядом недостатков:• неэффективным использованием ресурсов• низкой надежностью8• медленным установлением соединенияКоммутация пакетов - способ управления передачей, отличающийся следующимиособенностями:• Высокая скорость установления соединения (передатчик сразу начинает передачу ине ждет физического установления 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. Всепотоки данных, протекающие по каналу этого типа, доступны лишь этим двуммашинам.• Каналы с множественным доступом. Образуют линию передачи данных, общуюдля нескольких машин. Короткое сообщение, называемое пакетом, отправленноекакой-либо машиной и имеющее специальную структуру, получают все другиемашины, подключенные к этой линии. В определенном поле пакета указан адресполучателя.
Каждая машина проверяет это поле. Если она обнаруживает в этомполе свой адрес, то она приступает к обработке пакета, в противном случае онапросто 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 называемыйрежим широкого вещания. Есть в таких сетях режим группового вещания: один и тот жепакет получают машины, принадлежащие к определенной группе в сети.СПД с каналами с множественным доступом можно разделить по методам выделенияканала на динамические и статические:• Статические - временное разделение (time-shearing) канала между машинами; каналпростаивает, если машине нечего передавать.• Динамические - централизованные и распределенные механизмы выделения каналапо запросу.СПД с каналами «точка-точка» соединяют каждую пару машин индивидуальным каналом.Прежде чем пакет достигнет адресата, он может пройти через несколько промежуточныхмашин.
В этих сетях возникает потребность в маршрутизации пакетов. От ееэффективности зависит скорость доставка сообщений, распределение нагрузки в сети.Системы СПД с каналами с множественным доступом, как правило, используют нагеографически небольших территориях, СПД с каналами «точка-точка» - для построениякрупных сетей, охватывающих большие регионы.Топология соединения маршрутизаторов - важный фактор конструкции транспортнойсреды. От нее зависит время задержки данных при передаче, перегрузки и многие другиепараметры функционирования сети. На рисунке 1-2 показаны типичные топологии,встречающиеся при организации транспортных сред.9Рисунок 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 обязательносодержит средства сопряжения и взаимодействия с СПД. «Чистых» абонентских машин небывает. А-машина обязательно содержит аппаратуру подключения к каналу ипрограммное обеспечение, организующее прием и передачу данных по этому каналу.Не следует путать клиент-серверную организацию работы приложений в сети ссобственно сетью. В крайнем случае и клиент и сервер могут располагаться на одном итом же компьютере, который будет являться А-машиной в сети. Клиент и сервер - этовзгляд на распределение функций в прикладной системе и к сетям, вообще говоря,отношения не имеет.
На рисунке 1-3 показана схема взаимодействия клиента и сервера.Рисунок 1-3. Схема «клиент-сервер»101.4.3. Сопряжение транспортных средНеобходимость в сопряжении транспортных сред возникает, когда нужно обеспечитьвзаимодействие приложений, 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, обеспечивающая связьмежду разнородными сетями и необходимое форматирование передаваемых данных.Множество соединенных сетей называется internet. Примером internet может служитьнабор LAN, соединенных через WAN. Нельзя путать и internet и Интернет.Появление ноутбуков, КПК и PDA, используемых в автомобилях, самолетах, из гостиницделают актуальной проблему мобильного узла.
Адрес дома и номер автомобиля –принципиально разные способы адресации.Раздел 1.5. Классификация сетей ЭВМ.На сегодня нет общепризнанной таксономии сетей. Есть два общепризнанных фактора дляих различения: технология передачи данных и масштаб. Технология передачиопределяется 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 зданийЛокальная сеть10 кмГород100 кмСтрана1000 кмКонтинент10000 кмПланетаГородская сетьРегиональная сетьИнтернет111.5.1.
Локальная сетьЛокальная вычислительная сеть (ЛВС) отличается от остальных по следующимхарактеристикам:• Размер: комната, корпус, группа корпусов (отсюда известна максимальнаязадержка при передаче)• Система передачи данных: как правило, канал с множественным доступом(вещание, скорость передачи от 10 Мбит/сек.
до нескольких Гбит/сек., Ethernet)• топология ТС ЛВС (рисунок 1-5)oлинейнаяoкольцоoдеревоРисунок 1-5. Две вещательные сети: (a) Линейная топология; (b) Кольцо1.5.2. Городская сетьГородская вычислительная сеть (MAN - Metropolitan Area Network) охватывает несколькозданий в пределах одного города либо город целиком. Как правило, она поддерживаетпередачу как данных, так и голоса и иногда объединяется с кабельной телевизионнойсетью.
Не имеет коммутаторов, базируется на одном 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 распределеннойочередью (Distributed Queue Dual Bus). Организация этой СПД показана на рисунке 1-6.Рисунок 1-6. Архитектура DQDB-сети городского масштаба121.5.3. Региональная сетьРегиональная вычислительная сеть (WAN - Wide Area Network) охватывает крупныегеографические области, такие как страны, континенты.Транспортная среда таких сетей строится на основе коммутации пакетов с помощьюканалов типа «точка-точка». Часто в качестве СПД в таких сетях используют ужесуществующие системы связи, например, телефонные сети, спутниковые и радиосистемы.Раздел 1.6.
Программное обеспечение сетей ЭВМ.Здесь мы рассмотрим иерархию сетевого программного обеспечения, т.е. тогопрограммного обеспечения, которое обеспечивает передачу данных междуприложениями, работающими на абонентских машинах. Это программное обеспечениеопределяет функционирование транспортной среды, системы передачи данных,взаимодействие абонентских машин с транспортной средой.1.6.1. Иерархия протоколовСеть является сложной инженерно-технической системой.
В целях борьбы с еесложностью программное обеспечение сети, как правило, строго структурировано иорганизовано в виде иерархии слоев, или уровней. В разных сетях число уровней, ихназвание, состав и функции могут быть разными. Однако во всех сетях назначениекаждого уровня состоит в следующем:• обеспечить определенный сервис верхним уровням• сделать независимыми верхние уровни от деталей реализаций сервиса на нижнихуровняхПрограммное обеспечение уровня n на одной машине обеспечивает связь с программнымобеспечением уровня n на другой машине. Правила и соглашения по установлению такойсвязи и ее поддержанию называются протоколом. Это показано на рисунке 1-7.Рисунок 1-7.
Иерархия протоколов13Уровень n на одной машине непосредственно с уровнем n на другой машине невзаимодействует. Он передает данные нижележащему уровню. Эту мысль иллюстрируетрисунок 1-8. В этом примере президенты двух стран, говорящие на разных языках,общаются не непосредственно, а через цепочку помощников: переводчиков и секретарей,которые готовят, оформляют, переводят, передают и принимают их глубокие мысли.Таким образом, возникает как бы два вида взаимодействия: виртуальное – междуодноименными уровнями в сети (президентами), и непосредственное – между паройсоседних уровней (президент-переводчик, переводчик-секретарь).Рисунок 1-8. Разговор президентов двух разных стран141.6.2. Основные понятияМежду каждой парой уровней есть интерфейс. Интерфейс определяет, какие услуги(сервис) нижележащий уровень должен обеспечивать для верхнего уровня, и с помощьюкаких примитивов - элементарных операций – верхний уровень может получить доступ кэтим услугам.
Интерфейс обеспечивает вышележащему уровню доступ к сервисунижележащего уровня. Например, как президент может подключить (отключить), если онна это имеет право, переводчика к его разговору с другим президентом.Набор уровней и протоколов называется архитектурой сети. Описание архитектуры сетидолжно содержать достаточно информации, чтобы разработчик сетевого программногообеспечения мог разработать надлежащие программы для каждого уровня, а инженерэлектронщик - надлежащую аппаратуру. Ни вопросы реализации, ни определенияинтерфейсов не относятся к архитектуре сети.Конкретный набор протоколов, используемый на конкретной машине, называется стекомпротоколов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
