Общие принципы построения сетей

Теоретические сведения, необходимые для отработки этого занятия, имеются в материалах лекций №№1-3 - «Общие сведения о сетях», «Понятие открытая система и проблемы стандартизации», «Классификация сетей и основные тербования к ним», а также в [2] с.21-104 и [3] с.17-21.

Примеры решения задач

1. Как Вы считаете, какая из перечисленных ниже систем обработки данных наиболее близка к компьютерным сетям?

1. системы пакетной обработки данных;

2. многотерминальные системы обработки данных;

3. мультипроцессорные компьютеры;

4. многомашинные системы.

Решение. Системы пакетной обработки данных (вариант ответа №1) и многотерминальные системы (вариант ответа №2) наиболее далеки от компьютерных сетей, так как представляют собой системы централизованной обработки данных. Мультипроцессорные компьютеры (вариант ответа №3) и многомашинные системы (вариант ответа №4), также как и сети являются распределенными системами, однако, наиболее близки к сетям многомашинные системы, отличающиеся большей автономностью устройств, образающих систему.

2. Какие из перечисленных ниже систем обработки данных обладают наибольшими возможностями по параллельной обработке данных:

1. системы пакетной обработки данных;

2. многотерминальные системы обработки данных;

3. мультипроцессорные компьютеры;

4. многомашинные системы.

Решение. Системы пакетной обработки данных (вариант ответа №1) и многотерминальные системы обработки данных (вариант ответа №2) являются системами последовательной обработки данных. В мультипроцессорных компьютерах (вариант ответа №3) и многомашинных системах (вариант ответа №4) с целью увеличения производительности (быстродействия) широко используется параллельная обработка данных, однако, мультипроцессорные компьютеры (вариант ответа №3) обладают наибольшими возможностями, так как в этом случае взаимодействие процессоров происходит через общую память с минимальными издержками.

3. Выбор топологии физических связей сети определяется одной из следующих перечисленных ниже причин …

1. электрическими связями между компьютерами;

2. маршрутами передачи данных между компьютерами;

3. имеющимся в распоряжении коммуникационным оборудованием;

4. требованиями, предъявляемыми к конкретной вычислительной сети;

5. необходимостью обеспечить минимальную длину связей.

Решение. Маршруты передачи данных между компьютерами (вариант ответа №2) и коммуникационное оборудование сети (вариант ответа №3) создают топологию логических связей в сети и определять топологию физических связей не могут. Топология физических связей сети совпадает с электрическими связями между компьютерами (вариант ответа №1), но определяется она требованиями, предъявляемыми к конкретной вычислительной сети (вариант ответа №4), частным случаем которых может быть (но совсем не обязательно) и необходимость обеспечить минимальную длину связей (вариант ответа №5).

4. 2.Если сеть, имеющая полносвязную топологию, состоит из N компьютеров, то сколько коммуникационных портов должен иметь каждый компьютер сети? Укажите наиболее точный, с Вашей точки зрения, вариант ответа.

1. < N;

2. > 1;

3. N+1;

4. N-1;

5. N.

Решение. В сети с полносвязной топологией, состоящей из N компьютеров, каждый из компьютеров должен быть соединен со всеми остальными N-1 компьютерами, для чего каждый компьютер должен иметь N-1 коммуникационных портов (вариант ответа №4),

5. Каким из приведенных ниже способов обеспечивается структуризация локальной сети? Укажите наиболее правильный, с Вашей точки зрения, вариант ответа.

1. изменением топологии физических связей;

2. установкой дополнительного оборудования, усиливающего сигналы;

3. применением высококачественных линий связи;

4. увеличением пропускной способности линий связи;

5. установкой дополнительного оборудования, обеспечивающего большую длину линий связи;

6. установкой дополнительного коммуникационного оборудования;

7. размножением соединений.

Решение. Логическая структуризация локальной сети может быть достигнута только при отказе от единой (общей) разделяемой среды передачи данных. Измененение топологии физических связей (вариант ответа №1), применение высококачественных линий связи (вариант ответа №3), увеличение пропускной способности линий связи (вариант ответа №4) и размножение соединений (вариант ответа №7) не являются приемами ни физической, ни логической структуризации сети. Установка дополнительного оборудования, усиливающего сигналы (вариант ответа №2) и установка дополнительного оборудования, обеспечивающего большую длину линий связи (вариант ответа №5), могут обеспечить только физическую структуризацию сети. Для логической структуризации сети необходима установка дополнитнльного коммуникационного оборудования (вариант ответа №6), благодаря которому достигается изменение интенсивности отдельных информационных потоков за счет отказа от единой (общей) разделяемой среды передачи данных.

6. а) На каких портах коммутационных элементов (рис.1) будет наблюдаться кадр, если он содержит в качестве адреса узла назначения аппаратный адрес компьютера 2, а в качестве адреса узла отправлениия аппаратный адрес компьютера 7?

1. 8, 9, 10, 11, 12, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1;

2. 10, 11, 12, 7, 6, 5, 4, 3, 2;

3. 10, 12, 7, 6, 5, 4, 3, 2;

4. 10, 12, 7, 7, 5, 2.

5. 4, 5, 6, 7, 12, 13, 8, 9, 10, 11;

6. 4, 5, 6, 7, 12, 9.

Рис.1. Схема сети ЭВМ, содержащей коммутационные элементы.

б) В схеме на рис.1 компьютер 1 отправил широковещательную рассылку на все компьютеры локальной сети, в состав которой он входит. На каких портах окажется кадр?

1. 1, 2, 3, 4;

2. 1, 2, 3, 4, 5;

3. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7;

4. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 12;

5. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 12, 8, 9, 10, 11;

6. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 12, 8, 9, 10, 11, 13, 14.

Решение. а) При передаче кадра компьютером 7 он поступает на порт 10 коммутатора и передается на порт 12, далее порты 7 и 6 промежуточного коммутатора и последний коммутатор, приняв кадр на порт 5, передает его на порт 2, к которому подсоединен компьютер 2. Перечисленную нами последовательность портов содержит вариант ответа №4.

б) По условию задачи широковещательная рассылка ограничена масштабом локальной сети, в которую входит компьютер 1. В схеме на рис.1 имеются две локальные сети, разделенные маршрутизатором, следовательно, локальная сеть, в которую входит компьютер 1 состоит из компьютеров 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. Компьютеры 9, 10, 11, 12 относятся к другой локальной сети, т.к. обмен информацией с ними идет через маршрутизатор – элемент, работающий на сетевом уровне. Маршрутизатор локализует рассылку в пределах одной локальной сети. Таким образом, широковещательная рассылка, отправленная компьютером 1 окажется на портах 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 – выбираем вариант ответа №5.

7. Адресами какого из приведенных ниже типов необходимо пользоваться, чтобы обеспечить доставку данных от компьютера 1 к компьютеру 12 в схеме, приведенной на рис.1?

1. аппаратный адрес;

2. символьный адрес;

3. числовой составной адрес.

Решение. При передаче данных от компьютера 1 к компьютеру 12 пакеты проходят через следующее коммутационное оборудование – два коммутатора, маршрутизатор и концентратор Ethernet. Продвижение информации через коммутаторы обеспечивается с помощью аппаратных адресов (вариант ответа №1), маршрутизатор определяет выходной порт на основе таблицы маршрутизации по числовому составному адресу (вариант ответа №3), концентратор Ethernet.работает на физическом уровне и в своей работе адресами не пользуется. Символьные адреса (вариант ответа №2) в данной схеме не просматриваются.

8. К каким из перечисленных ниже видов оборудования относятся устройства 1, 3, 4 (рис.1), если кадр отправленный с порта 1 на порт 11 оказался на портах - 1, 4, 17, 19, 12,10 ?

1. 1 - коммутатор, 3 - коммутатор, 4 - концентратор Ethernet;

2. 1 - коммутатор, 3 - коммутатор, 4 - коммутатор;

3. 1 - коммутатор, 3 - коммутатор, 4 - концентратор Token Ring;

4. 1 - концентратор Ethernet, 3 - коммутатор, 4 - коммутатор.

5. 

Рис.2. Схема сети ЭВМ, содержащей коммутационные элементы.

Решение. Варианты ответа №№1, 3 и 4, содержащие концентраторы, нас не устраивают, так как при использовании концентратора мы бы наблюдали заполнение кадрами всего сегмента сети, соединенного с концентратором. Таким образом, выбираем вариант ответа №2, не содержащий концетратора.

9. Предположим, что происходит передача данных от одного узла сети к другому. Как называется протокольный блок данных, которым обмениваются уровни, определяющие доступность среды передачи данных?

1. бит;

2. сообщение;

3. дейтаграмма;

4. сегмент;

5. кадр;

6. пакет.

Решение. Доступность среды передачи данных определяется на подуровне MAC канального уровня, которому предоставляет свои услуги физический уровень. Протокольный блок данных канального уровня называется пакет (вариант ответа №5).

10. Файл общим объёмом 64 Мбайта передаётся между пользователями в глобальной сети. Динамика изменения пропускной способности от времени, прошедшего с начала передачи, представлена в таблице 1.

Таблица 1 – Динамика измененения пропускной способности от времени.

Время с начала передачи файла, с	Пропускная способность на текущее время, (Мбит/с	Объём переданной информации, Мбайт
16	2.8	5 Мб
32	3.2	10 Мб
48	4.2	18 Мб
64	5.4	30 Мб
80	5.0	38 Мб
96	4.4	49 Мб
112	4.3	57 Мб
128	2.7	64 Мб

Чему равна максимальная пропускная способность сети?

1. 2.8 Мбит/с;

2. 3.2 Мбит/с;

3. 4.2 Мбит/с;

4. 4.4 Мбит/c;

5. 5.0 Мбит/с;

6. 5.4 Мбит/с;

1. вариант правильного ответа отсутствует.

Решение. По определению максимальной пропускной способностью называется максимальная из мгновенных пропускных способностей. Во всех вариантах ответа приведены значения мгновенной пропускной способности. В соответствии с исходной таблицей выбираем 5,4 Мбит/с (вариант ответа №5).

Чему равна средняя пропускная способность сети?

1. 2.8 Мбит/с;

2. 3.2 Мбит/с;

3. 4.0 Мбит/с;

4. 4.2 Мбит/с;

5. 4.4 Мбит/c;

6. 5.0 Мбит/с;

7. 5.4 Мбит/с.

Решение. Значение пропускной способности вычисляется как отношение объема переданной информации ко времени передачи, при этом средняя пропускная способность определяется за значительный промежуток времени. В нашем случае определим среднюю пропускную способность как отношение общего объема файла – 64 Мбайт = 64 Х 8 Х (1024 Х 1024) = 536870912 бит ко времени передачи – 128 с. Имеем С_ср = 4194304 бит/с ≈ 4,2 Мбит/с (вариант ответа №4).