Компьютерные сети

 

 КОМПЬЮТЕРНЫЕ  СЕТИ

Системы телеобработки данных

Исторически первыми системами распределенной обработки данных были системы телеобработки данных и многомашинные вычислительные комплексы.

Системы телеобработки данных — представляют собой информационно-вычислительные системы, которые выполняют дистанционную централизованную обработку данных, поступающих в центр обработки по каналам связи.

Многомашинные вычислительные комплексы — это системы, состоящие из нескольких относительно самостоятельных компьютеров, связанных между собой устройствами обмена информацией, в частности каналами связи.

Техническое обеспечение систем телеобработки  — это совокупность технических средств, основными задачами которой являются: ввод данных в систему передачи данных по каналам связи, сопряжение каналов связи с компьютером, обработка данных и выдача результатных данных абоненту.

Наряду с  техническим обеспечением, для осуществления  режима телеобработки на компьютере должно быть установлено специализированное программное обеспечение, выполняющее функции: обеспечения работы компьютера в различных режимах телеобработки, управления сетью телеобработки данных, управления очередями сообщений, редактирования сообщений, обработки ошибочных сообщений и т. п.

Основным  режимом обработки данных на вычислительных центрах коллективного пользования является телеобработка информации, которая может быть реализована в одном из двух режимов: в диалоговом режиме (on-line) или в режиме пакетной обработки (off-line).

Независимо  от сферы применения, любая система телеобработки информации включает в себя как минимум четыре группы техничеcких средств: электронную вычислительную машину, аппаратуру передачи данных, устройство сопряжения компьютера с аппаратурой передачи данных, абонентские пункты. 

 

 

  

 

Понятие компьютерной сети.

Компьютерные сети –  это системы компьютеров, объединенных каналами передачи данных, обеспечивающие эффективное предоставление различных  информационно-вычислительных услуг  пользователям посредством реализации удобного и надежного доступа к ресурсам сети.

Информационные системы, использующие возможности компьютерных сетей, обеспечивают выполнение следующих  задач:

·        Хранение и обработка данных

·        Организация доступа пользователей к данным

·        Передача данных и результатов обработки пользователям

Эффективность  решения перечисленных задач обеспечивается:

·        Дистанционным доступом пользователей к аппаратным, программным и информационным ресурсам

·        Высокой надежностью системы

·        возможностью оперативного перераспределения нагрузки

·        специализацией  отдельных узлов сети для решения определенного класса задач

·        решением сложных задач совместными усилиями нескольких узлов сети

·        возможностью осуществления оперативного контроля всех узлов сети 

 

Виды компьютерных сетей.

Компьютерные сети, в зависимости  от охватываемой территории, подразделяются на:

·        локальные (ЛВС ,LAN-Local Area  Network)

·        региональные (РВС,MAN – Metropolitan Area Network)

·        глобальные(ГВС, WAN – Wide Area Network) 

 

В локальной сети абоненты находятся на небольшом (до 10-15 км) расстоянии. К ЛВС относятся сети отдельных  предприятий, фирм, банков, офисов и  т.д.

РВС связывают абонентов  города, района, области.

Глобальные сети соединяют  абонентов, удаленных друг от друга на значительное расстояние, расположенных в разных странах, или разных континентах. 

 

 

По признакам организации передачи данных компьютерные сети можно разделить на две группы:

*   последовательные;

*   широковещательные.

В последовательных сетях передача данных осуществляется последовательно от одного узла к другому. Каждый узел ретранслирует принятые данные дальше. Практически все виды сетей относятся к этому типу. В широковещательных сетях в конкретный момент времени передачу может вести только один узел, остальные узлы могут только принимать информацию. 

Топологии компьютерных сетей

Топология представляет физическое расположение сетевых компонентов (компьютеров, кабелей и др.). Выбором топологии определяется состав сетевого оборудования, возможности расширения сети, способ управления сетью.

Существуют следующие  топологии компьютерных сетей:

*   шинные (линейные, bus);

*   кольцевые (петлевые, ring);

*   радиальные (звездообразные, star);

*   смешанные (гибридные).

Практически все сети строятся на основе трех базовых топологий: топологии «шина», «звезда» и «кольцо». Базовые топологии достаточно просты, однако на практике часто встречаются довольно сложные комбинации, сочетающие, свойства и характеристики нескольких топологий.

В топологии  «шина», или «линейная шина» (linear bus), используется один кабель, именуемый магистралью или сегментом, к которому подключены все компьютеры сети. Эта топология является наиболее простой и распространенной реализацией сети.

Так как данные в сеть передаются лишь одним компьютером, производительность сети зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем больше компьютеров, тем медленнее сеть.

Зависимость пропускной способности сети от количества компьютеров в ней не является прямой, так как, кроме числа компьютеров, набыстродействие сети влияет множество других факторов: тип аппаратного обеспечения, частота передачи данных, тип сетевых приложений, тип сетевого кабеля, расстояние между компьютерами в сети. 

«Шина» является пассивной топологией — компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не передают их от отправителя к получателю. Выход из строя какого-либо компьютера  не оказывает влияния на работу всей сети. В активных топологиях компьютеры регенерируют сигналы с последующей передачей их по сети. 

 

Основой последовательной сети с радиальной топологией (топологией «звезда») является специальный компьютер  — сервер, к которому подключаются рабочие станции, каждая по своей линии связи.

Вся  информация передается через сервер, в задачи которого входит ретрансляция, переключение и маршрутизация информационных потоков в сети. Такая сеть является аналогом системы телеобработки, в которой все абонентские пункты содержат в своем составе компьютер.

Недостатками  такой сети являются: высокие требования к вычислительным ресурсам центральной аппаратуры, потеря работоспособности сети при отказе центральной аппаратуры, большая протяженность линий связи, отсутствие гибкости в выборе пути передачи информации  Если выйдет из строя рабочая станция (или кабель, соединяющий ее с концентратором), то лишь эта станция не сможет передавать или принимать данные по сети. На остальные рабочие станции в сети этот сбой не повлияет.

При использовании  топологии «кольцо» компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо. Сигналы передаются в одном направлении и проходят через каждый компьютер. Каждый компьютер является повторителем, усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру. Если выйдет из строя один компьютер, прекращает функционировать вся сеть.

 
 

 

 
 

 

Сеть с топологией «звезда»

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

 

Способ передачи данных по кольцевой сети называется передачей  маркера. Маркер последовательно, от компьютера к компьютеру, передается до тех пор, пока его не получит тот компьютер, который должен передать данные. Передающий компьютер добавляет к маркеру данные и адрес получателя и отправляет его дальше по кольцу.

Данные передаются через каждый компьютер, пока не окажутся у того, чей адрес совпадает с адресом получателя. Далее принимающий компьютер посылает передающему сообщение — подтверждение о приеме данных. Получив сообщение — подтверждение, передающий компьютер создает новый маркер и возвращает его в сеть. 

 

 

  

 

Полносвязная вычислительная сеть. УК – устройство коммутации

 

В структуре посносвязной вычислительной сети можно выделить коммуникационную и абонентскую подсети. Коммуникационная подсеть — это ядро вычислительной сети, которое связывает рабочие станции и серверы сети друг с другом. Звенья абонентской подсети (серверы, рабочие станции) подключаются к узлам коммутации абонентскими каналами связи. 

 

Модель взаимодействия открытых систем

Передача и обработка  данных в разветвленной сети является сложным, использующим многочисленную и разнообразную аппаратуру

процессом, требующим формализации и стандартизации следующих процедур:

·        управление и контроль ресурсов компьютеров и системы телекоммуникаций;

·        установление и разъединение соединений;

·         контроль соединений;

·        маршрутизация, согласование, преобразование и передача данных;

·         контроль правильности передачи;

·        исправление ошибок и т. д.

Необходимо  применение стандартизированных протоколов и для обеспечения понимания  сетями друг друга при их взаимодействии. Указанные выше задачи решаются с помощью применения системы протоколов и стандартов, которые определяют процедуры взаимодействия элементов сети при установлении связи и передаче данных.

Протокол представляет собой набор правил и методов  взаимодействия объектов вычислительной сети, регламентирующий основные процедуры, алгоритмы и форматы взаимодействия, обеспечивающие корректность согласования, преобразования и передачи данных в сети. Выполнением протокольных процедур управляют специальные программы, реже аппаратные средства.

Международной организацией по стандартизации ( ISO) разработана система стандартных протоколов — модель взаимодействия открытых систем (Оpen System Interconnection — ОSI), которую также называют эталонной семиуровневой моделью открытых систем.

Открытая система — система, доступная для взаимодействия с другими системами в соответствии с разработанными стандартами. Модель OSIсодержит общие рекомендации для построения стандартов совместимых сетевых программных продуктов и служит основой для разработчиков совместимого сетевого оборудования. Эти рекомендации должны быть реализованы как в технических, так и в программных средствах вычислительных сетей. Для обеспечения упорядочения функций управления и протоколов вычислительной сети вводятся функциональные уровни. В общем случае сеть включает семь функциональных уровней (см. таблицу ниже).

Условно уровни приложения и представления данных можно отнести к функциям взаимодействия с приложением, а более низкие уровни — к функциям связи

 

Таблица: Уровни управления модели ОSI 

 

Уровень ОSI	Назначение
7. Прикладной	Предоставляет прикладным процессам пользователя средства доступа  к сетевым ресурсам; реализует  интерфейс между программами пользователя и сетью. Имеет интерфейс с пользователем
6. Представления	Предоставляет стандартные способы представления данных, которые удобны для всех взаимодействующих объектов прикладного уровня. Имеет интерфейс с прикладнымипрограммами
5. Сеансовый	Предоставляет средства, необходимые сетевым объектам для организации, синхронизации и административного управления обменом данных между ними
4. Транспортный	Обеспечивает надежную, экономичную и «прозрачную» передачу данных между взаимодействующими объектами сеансового уровня
3. Сетевой	Регламентирует  маршрутизацию передачи данных в сети, устанавливает логический канал между объектами для реализации протоколов транспортного уровня
2. Канальный	Отвечает  за непосредственную связь объектов сетевого уровня, функциональные и процедурные средства ее поддержки для эффективной реализации протоколов сетевого уровня
1. Физический	Формирует физическую среду передачи данных, устанавливает  соединения объектов сети с этой средой

Прикладной  уровень регламентирует процесс управления терминалами сети и прикладными процессами, которые являются источниками и потребителями информации, передаваемой в сети. Отвечает за запуск программ пользователя, их выполнение, ввод-вывод данных, управление терминалами, административное управление сетью. На данном уровне применяются технологии, являющиеся надстройкой над инфраструктурой передачи данных: электронной почты, теле- и видеоконференций, удаленного доступа к ресурсам, работы в Интернете.

Уровень представления интерпретирует и преобразовывает данные, передаваемые в сети, в вид, удобный для прикладных процессов.

 

Согласует форматы  представления данных, синтаксис, трансляцию и интерпретацию программ с разных языков. Многие функции этого уровня задействованы на прикладном уровне, поэтому предоставляемые им протоколы не получили развития и во многих сетях практически не используются.