Лекция 1. Этапы проектирования вычислительных сетей (1153090)

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

Текст из файла

ЛЕКЦИЯ 1ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙУскорению темпов развития средств вычислительной техникиспособствовала разработка и реализация режимов обслуживания удаленныхпользователей. Расширение состава пользователей привело к увеличениюсостава требуемых услуг, что, в свою очередь, обусловило появление новых,более серьезных требований к программным и техническим средствамвычислительной техники.Вычислительные сети (ВС) - это сложные системы, поэтомупроектировщику необходимо вести комплексную разработку, при которойтребуется учитывать разнообразие функций обработки информации, функцийпередачи данных и возможностей программной или аппаратной реализацииэтих функций. Как указывает Б.

Байцер [10] работа архитекторавычислительных систем состоит в разработке комплекса аппаратурных ипрограммныхсредств,реальногостехнической,экономической,функциональной и социальной точек зрения и такого, который работает,оптимален и жизнеспособен.Таким образом, разработчик ВС должен знать технические ипрограммные средства, реализующие разнообразные функции сети, иххарактеристики и условия совместного функционирования, уметь выделить изкомплексной задачи проектирования ВС отдельные подсистемы и подзадачи,для которых следует сформулировать цели проектирования, критерии иограничения, математически сформулировать задачи проектирования и выбратьадекватную модель, позволяющую найти требуемое решение и на основаниитеоретически рассчитанных результатов принять конкретное техническоерешение.Понимание сущности ВС в целом и характеристик, составляющих еекомпонентов,позволяетвыделитьследующуюпоследовательностьвзаимосвязанных классов задач, практически решаемых при проектировании.Вначале решаются задачи структурного проектирования, которые на базесистемного анализа с использованием обобщенных характеристик отдельныхкомпонент позволяют выбрать базовую топологию сети из известного классаструктур и решить задачу группирования абонентов, размещения хост-машин(серверов) и коллективных баз данных (БД).Далее, на базе более детальных моделей выбранная топология уточняется,определяются параметры ее компонентов.

В качестве основныхфункциональных характеристик могут рассматриваться стоимость, времяреакции системы, достоверность передачи данных, производительность ВС,живучесть ВС.При разработке и при реализации процедур автоматизированного выборапроектных решений серьезные трудности вызывает получение обобщенныххарактеристик ВС, особенно в том случае, если решается задача модернизации,развития ВС.

Грамотное определение исходных данных существенно влияет наточность получаемых результатов, поэтому технология сбора и анализаисходных данных также заслуживает пристального внимания.Сложность ВС обусловлена наличием в составе системы техническихсредств, предоставляющих вычислительные ресурсы, обеспечивающихкоммутацию сообщений, хранение и передачу данных, а также программныесредства, которые позволяют реализовать функции прикладного и сетевогопрограммного обеспечения, включающего в свой состав протоколывзаимодействия различных сетевых уровней.Рассмотрим основные этапы проектирования ВС, представленные нарисунке 1[1].Начальным этапом разработки ВС является анализ технического задания(блок 1), в результате выполнения которого выясняется:- относится разработка к созданию новой системы либо модернизируетсяуже существующая ВС;- какой состав основных параметров внешних характеристик(технических, экономических, социальных и т.д.) определяет в целомвычислительную систему.При анализе технических решений (блок 2) постоянно сопоставляютсяизвестные технические решения с заданными внешними характеристиками, врезультате чего определяется состав функций (блок 3), которые должнывыполнять разрабатываемая или модифицируемая ВС.

При описании составафункций целесообразно использовать понятия семиуровневой моделиархитектуры ВС, в соответствии с которыми функции группируются поуровням: физическому, канальному, сетевому, транспортному, сеансовому,представления и прикладному. Каждый уровень разрабатываемой ВС долженсодержать в своем составе набор функций, характеристики которыхсущественно влияют на внешние характеристики системы в целом.Например, физический уровень может обеспечить различную средупередачи сигналов (витую пару, коаксиальный кабель, волоконно-оптическуюлинию связи, среду для передачи радиосигналов и т.д.).Канальный уровень может применять различные протоколы обменакадрами (BSC, X25, X75 т т.д.), различные методы контроля безошибочногоприема (контроль по четности, контроль методами циклического кодирования ит.д.).Сетевой уровень может реализовать различные методы маршрутизациисообщений(централизованный, децентрализованный, адаптивный и т.д.).Рис.1.1ТехнологическиеэтапыпроектированияВСТранспортный уровень может использовать различные способы передачиданных (в виде цепочек или датаграмм, в виде срочного или нормальногопотока и т.д.).Сеансовый уровень ВС может обеспечивать различные режимывзаимодействия с прикладными процессами (монопольный или виртуальный),контроль за исправным состоянием сетевых ресурсов (циклический,случайный, по событиям и т.д.), организацию и прекращение сеансов,изменение конфигурации технических средств, управление ресурсами сетевогои сессионного программного обеспечения.Уровень представления может содержать в своем составе реализациюразличных функций, которые обеспечивают согласованное взаимодействиеоконечного пользователя с сетевыми и сессионными ресурсами.

В составфункций этого уровня входят, например, различные средства обеспечениядиалога, средства согласования форматов и сигналов и т.д.Прикладной уровень может включать различные прикладные программы иБД, использование которых и определяет эффективность ВС, так как именнодля широкого применения прикладных программ и баз данных в конечномсчете и разрабатывается любая вычислительная сеть.

Техническое задание взначительной степени предопределяет класс разрабатываемой ВС (блок 4).Основные разрабатываемые ВС могут быть ограничены четырьмя классами:- вычислительная система коллективного пользования (ВСКП) содержитвычислительный комплекс (ВК), аппаратуру передачи данных (АПД),групповые устройства управления (ГУУ) и дисплеи;- терминальная вычислительная сеть (ТВС) содержит процессоры (ПР), смультиплексными (М) и селекторными (С) каналами, внешние устройстваввода-вывода (ВНУ), накопители на магнитных дисках(НМД), аппаратурупередачи данных (АПД) и терминалы.- распределенная вычислительная сеть (РВС) содержит хост-машины Т5,коммутационные контроллеры Т4, групповые контроллеры Т2;- локальная вычислительная сеть (ЛВС) содержит среду передачи данных(СПД) блоки доступа (БД), транспортные станции (ТС), хост-машины (Х) идисплеи (рабочие станции).ВС , относящаяся к любому из перечисленных классов, может бытьтехническиреализованаизустройств,серийновыпускаемыхпромышленностью.

Разработчик должен составить спецификацию (блок 5),т.е. перечень серийных устройств, которые могут в соответствии с ТЗреализовать требуемый класс ВС. Также необходимо определить переченьсерийных программных средств ВС, составляющих базовую программнуюплатформу (блок 6).Однако условия возможности комплексирования (техническойсовместимости) являются только необходимыми, но не достаточными, таккак ТЗ предъявляет технические характеристики, которым должнасоответствовать разработанная система, поэтому для выбранных техническихи программных средств должны быть определены количественныепараметры (блок 7). Определяют параметры либо методами макетирования,либо методами моделирования.Сравнение (блоки 10, 11) выполняемых функций, реализованных насуществующем оборудовании и уже разработанных программных средствах,с требованиями ТЗ может привести к формированию требований, а затем иразработке, дополнительных устройств, которые необходимы длякомплексирования ВС заданного класса и способствуют (обеспечивают)выполнение требуемых функций (блок 8), и разработке соответствующихпрограммных средств (блок 9).При наличии необходимых технических и программных средств можнопереходить к последующим этапам разработки: выбору топологии ВС (блок12); размещению массивов данных (блок 15); обеспечение достоверности(блок 18); обеспечение живучести (блок 21); обеспечение временныххарактеристик (блок 24).Следует подчеркнуть, что различные этапы (блоки 12 - 24) могутприводить к уточнению и изменению требуемых параметров технических ипрограммных средств и к повторению этапов (блоки 7 - 26).В процессе проектирования ВС разработчику на различных этапахнеобходимо генерировать варианты проектных решений, используя всюсовокупность знаний о компонентах и системах-аналогах, рассчитыватьфункциональные характеристики для каждого варианта, анализироватьхарактеристики и принимать решение о необходимости генерацииследующего варианта, либо о выводе в требуемой форме данных о наиболееэффективном варианте.Для повышения точности определения функциональных характеристикВС необходимо увеличить число параметров, входящих в математическуюмодель, описывающую функционирование системы.

Это усложняетрасчетные соотношения и увеличивает объем вычислений.Преодолетьотмеченныетрудностипозволяютавтоматизированного проектирования (САПР), которые:системы- используют базы данных для хранения характеристик ужефункционирующих систем-аналогов,аппаратурных и программныхкомпонентов ВС,- содержат базы знаний, хранящие описание комплексныхматематических моделей, и средства ввода-вывода, обеспечивающиевзаимодействие пользователя-разработчика с ЭВМ и вывод проектныхрешений в требуемой форме.Конечно, основное внимание должно быть уделено методологиипостроения комплекса математических моделей, описывающих процессыфункционирования ВС и разработке формализованных процедур расчетафункциональных характеристик на база системы взаимосвязанныхпараметров трафика заявок – сообщений и технических параметровпроизводительности их обслуживания аппаратными средствами.Самоконтроль знанийКонтрольные вопросы1.

Какие основные проблемы возникают при разработке вычислительных сетейЭВМ?2. Почему после выбора топологии необходимо проверять выбранные ранеетехнические и программные средства?3. Почему выбранная топология ВС может корректироваться после решениязадач обеспечения информационной безопасности и живучести ВС.4. Почему этап обеспечения временных характеристик функционирования ВС,определяющий её производительность, располагается одним из последнихсреди этапов проектирования ВС.Контрольные заданияСоставить рефераты по одной из тем:- Сравнительный анализ методик выбора топологии ВС.- Сравнительный анализ методик обеспечения информационной безопасности.- Сравнительный анализ методик обеспечения требуемых временныххарактеристик ВС..

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций