
- •И.В. Мельникова Вычислительные машины, системы и сети
- •Часть 1
- •Содержание
- •Лекция 1 Вычислительные сети – частный случай распределенных систем
- •Классификация по совместимости
- •Большие эвм (Main Frame)
- •МиниЭвм
- •МикроЭвм
- •СуперЭвм
- •Выбор подходящей топологии
- •Сложные топологии
- •Магистраль
- •Распределенная магистраль
- •Различные критерии
- •Контрольные вопросы
- •Оптоволокно: неразъемные соединения
- •Соединения оптических волокон с помощью сварки
- •Цикл сварки оптического волокна автоматического сварочного аппарата
- •Аппарат для сварки оптических волокон fsm.05svhii производства Fujikura
- •Соединение оптических волокон методом склеивания
- •Механические соединители оптических волокон
- •Механический соединитель Corelink производства amp
- •Механический соединитель Fibrlok II производства 3m
- •Механический соединитель Fibrlok производства 3m
- •Механический соединитель rms производства at&t
- •Механический соединитель ленточных элементов оптических волокон производства Sumitomo
- •Механические соединители производства Fujikura
- •Передача в основной полосе частот и широкополосная передача
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 3 Работа сети
- •Семь уровней модели osi
- •На Транспортном уровне, кроме того, к пакету добавляется информация, которая поможет компьютеру-получателю восстановить исходные данные из последовательности пакетов.
- •Irq Назначение
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 4 Передача данных по кабелю
- •Низкоуровневые протоколы
- •Контрольные в опросы
- •Лекция 5 Технология Token Ring
- •Кадр данных
- •Прерывающая последовательность
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 6 Технология fddi (Fiber Distributed Data Interface)
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 7 Понятие сетевого протокола
- •Блоки сообщений сервера
- •Кадр NetBeui
- •Протокол nmp (Name Management Protocol).
- •Протокол smp(Session Management Protocol) dmp ( Diagnostic and Monitoring Protocol).
- •Протокол udp
- •Протокол dmp
- •Краткое резюме
- •Стек протоколов ipx/spx и система Novell NetWare
- •Средства построения составных сетей стека Novell Общая характеристика протокола ipx
- •Адресация
- •Маршрутизация протокола ipx
- •Адресация
- •Протоколы sap
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 8 Стек tcp/ip
- •Комплект протоколов тcp/ip
- •Архитектура tcp/ip
- •Адресация
- •Маски подсетей
- •Не хватает адресов?
- •Маска подсети переменной длины vlsm (Variable Length Subnet Mask)
- •Проблемы классической схемы
- •Бесклассовая междоменная маршрутизация cidr (Classless Inter-Domain Routing)
- •IPing - новое поколение протоколов ip
- •Выводы:
- •Дополнительный материал. (Примеры расчета масок подсетей)
- •Стеки протоколов
- •Стек протоколов при использовании модуля tcp
- •Стек протоколов при работе через транспортный протокол udp
- •Отображение физических адресов на ip-адреса: протоколы arp и rarp
- •Отображение символьных адресов на ip-адреса: служба dns
- •Автоматизация процесса назначения ip-адресов узлам сети – протокол dhcp
- •Протоколы тcp и udp
- •Структура стека протоколов tcp/ip
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 9 Большие сети. Технические и программные компоненты расширения сетей. Интеграция локальных и глобальных сетей
- •Примечание
- •Контрольные вопросы
- •Использование маршрутизаторов
- •1. Рассмотрим первый способ.
- •2. Второй способ. Маршрутизация потоков.
- •Компоненты маршрутизации
- •Коммутация
- •Алгоритмы маршрутизации
- •Классификация алгоритмов маршрутизации и общие сведения
- •Цели разработки алгоритмов маршрутизации:
- •Показатели алгоритмов (метрики)
- •Типы алгоритмов
- •Одномаршрутные или многомаршрутные алгоритмы
- •Типы записей в таблице маршрутизации
- •Структура таблицы маршрутизации
- •Среда со статической маршрутизацией
- •Протоколы динамической маршрутизации
- •1) Истечение времени жизни маршрута;
- •2) Указание специального расстояния (бесконечности) до сети, ставшей недоступной.
- •Организации, поддерживающие технологии беспроводных сетей
- •Технологии радиосетей
- •Радиосети стандарта ieee 802.11
- •Компоненты беспроводной сети
- •Направленная антенна
- •Всенаправленная антенна
- •Многоячеечные беспроводные локальные сети (сотовые)
- •Альтернативные технологии радиосетей
- •Микроволновые сетевые технологии
- •Беспроводные сети на базе низкоорбитальных спутников Земли
- •40 Gigabit Ethernet и беспроводные сети Fast Ethernet
- •Атмосферная лазерная связь
- •2,5 Гбит/с по лазерному лучу
- •Передача данных в гвс
- •8. Беспроводные промышленные сети
- •Беспорядочный (т. Е. "не делающий различий") режим - Promiscuous mode.
- •Маска подсети (subnet mask) — специальная битовая комбинация, маскирующая сетевую часть ip-адресов единицами.
- •Региональная телефонная компания - Regional bell operating company (rboc).
Irq Назначение
0 Прерывания от таймера
1 Прерывание от клавиатуры
2(9) EGA/VGA (связь со вторым контроллером прерывания)
3 COM2, COM4
4 COM1, COM3
5 LPT2, второй параллельный порт
6 Контроллер дисковода
7 LPT1, первый параллельный порт
8 Текущее время, (часы)
9 Доступен
10 Доступен
11 Доступен
12 Мышь (не для всех)
13 Математический сопроцессор
14 Контроллер жесткого диска
15 Доступен
Базовый порт ввода/вывода определяет канал, по которому курсируют данные между устройством и центральным процессором. Для центрального процессора порт выглядит как адрес. Каждое устройство должно иметь уникальный адрес базового порта ввода/вывода.
Базовый адрес памяти указывает на ту область памяти ПК (RAM), которая используется платой в качестве буфера для входящих и исходящих кадров данных. Этот адрес иногда называют начальным адресом RAM. Часто базовым адресом является D8000. Необходимо выбирать базовый адрес, который не занят другим устройством. У плат, которые не используют оперативную память ПК, такой параметр отсутствует. Некоторые платы сетевого адаптера имеют параметр, позволяющий выделить определенный объем памяти для хранения данных. Например, можно выделить 16 Кб или 32 Кб. Чем больше памяти выделено, тем выше скорость сети, но тем меньше памяти остается для других целей.
Выбор трансивера
Некоторые платы поставляются с внешним и встроенным трансивером. Выбор нужного производится с помощью перемычек.
Если ПК и сетевой адаптер поддерживают стандарт Plug and Play, настройка ресурсов осуществляется автоматически. Однако можно столкнуться с ситуацией, когда технология Plug and Play не поддерживается или дает сбой.
Дополнительные возможности плат, повышающие производительность сети
Прямой доступ к памяти. Данные напрямую передаются из буфера платы в память ПК, не затрагивая центральный процессор;
Разделяемая память адаптера. Плата имеет собственную оперативную память, которую она использует совместно с ПК. ПК воспринимает эту память как часть собственной;
Разделяемая системная память. Процессор платы сетевого адаптера использует для обработки данных часть памяти ПК;
Управление шиной. К плате временно переходит управление шиной ПК, и, минуя центральный процессор, плата передает данные непосредственно в системную память компьютера. При этом повышается производительность ПК, т. к. процессор может в это время решать другие задачи. Подобные платы дороги, но они способны повысить производительность сети на 20-70 %. Архитектуры EISA, MCA и PCI поддерживают этот метод;
Буферизация. Для большинства плат сетевого адаптера современные скорости передачи данных по сети слишком высоки. Поэтому на плате устанавливают буфер – с помощью микросхем памяти. В случае, когда плата принимает данных больше, чем может обработать, данные хранятся в буфере, пока плата не сможет их обработать. Буфер повышает производительность платы;
Встроенный микропроцессор. С таким микропроцессором свой плате не требуется помощь ПК. Большинство плат имеет свой микропроцессор.
Специализированные платы сетевого адаптера
Платы сетевого адаптера беспроводных сетей разработаны для большинства основных сетевых ОС. Вместе с такими платами часто поставляют:
излучающую антенну и кабель для подключения к ней;
программное обеспечение для настройки платы;
диагностическое программное обеспечение;
программное обеспечение для установки.
Часто подобные платы применяются вместе с так называемым беспроводным концентратором. Это устройство функционирует как трансивер – для передачи и приема сигналов.
ПЗУ удаленной загрузки
Бывают ситуации, когда безопасность данных настолько важна, что рабочие станции не оборудуются жесткими и гибкими дисками. В этих случаях сетевая плата снабжается специальной микросхемой ПЗУ удаленной загрузки, которая содержит код для загрузки ПК и для подключения его к сети. Большинство современных плат имеет соответствующий слот, однако само ПЗУ отсутствует.
Каждый тип кабеля имеет различные физические характеристики, которым должна соответствовать плата. Поэтому плата сетевого адаптера рассчитана на работу с определенным типом кабеля.
Некоторые платы имеют несколько типов разъемов. Если у платы больше одного разъема, выбор каждого из них производится с помощью перемычек или DIP-переключателей, расположенных на карте, или программно.
Режимы передачи сигналов
Некоторые сетевые адаптеры могут работать с несколькими технологиями, в частности, с Ethernet и Fast Ethernet, что позволяет легко модернизировать сеть для перехода на высокоскоростную передачу данных. Кроме того, многие адаптеры могут работать как в полудуплексном, так и в полнодуплексном режиме. Полудуплексный (half-duplex) режим работы не позволяет сетевому адаптеру и сетевому оборудованию передавать и принимать данные одновременно. Полнодуплексный (full-duplex), или просто дуплексный, режим предусматривает возможность одновременной передачи и приема, что возможно благодаря буферизации данных в сетевом адаптере. С этой целью адаптер снабжается памятью для временного хранения информации, не обрабатываемой в данный момент.
Совет
Перед тем как конфигурировать в адаптере полудуплексный или дуплексный режим, определите настройки коммуникационного устройства, к которому адаптер подключен. Например, если компьютер с адаптером подключен к порту коммутатора и этот порт настроен на полудуплексную работу, то сетевой адаптер необходимо настроить на этот же режим. Если режимы работы адаптера и коммуникационного устройства не согласованы, то они не смогут общаться друг с другом.
Сетевые адаптеры FDDI и ATM
Сетевые адаптеры FDDI и ATM выпускаются в различных модификациях, это зависит от того, какое оборудование они подключают к сети. Обычно с помощью адаптеров FDDI узлы и файловые серверы подключаются к сетевому оборудованию FDDI, используя одно соединение (единичное подключение), а сетевое оборудование подключается к кабельной системе FDDI с применением двух соединений (двойное подключение). Сетевые адаптеры ATM чаще всего используются для подключения к ATM-сети коммутаторов ATM или серверов. Кроме того, технология ATM доступна и для настольных систем, что стимулирует разработку сетевых адаптеров ATM для рабочих станций, однако такие адаптеры довольно дорогие.
Беспроводные сетевые адаптеры
Обычно беспроводной адаптер обеспечивает передачу данных в одном из двух режимов. Один режим представляет собой выделенное, равноправное (peer-to-peer) взаимодействие с другим беспроводным адаптером. Другой режим – это взаимодействие с точкой (местом) доступа (access point), например, с беспроводным мостом. Если вы работаете с беспроводной точкой доступа, то нецелесообразно также использовать выделенные беспроводные коммуникации, поскольку они не будут работать стабильно в присутствии точки доступа.
Выпускаемые беспроводные адаптеры, совместимые со стандартом 802.1ib, обычно рассчитаны на скорости 1, 2, 10 и 11 Мбит/с. Некоторые производители также выпускают беспроводные адаптеры, совместимые со стандартом 802.Ha и передающие данные со скоростью до 54 Мбит/с. Беспроводные адаптеры не всегда работают на максимально возможной скорости, они «договариваются» о скорости, наиболее подходящей для текущих условий, и при этом учитывается загрузка равноправных компьютеров или точки доступа.
Совет
Быстрый сетевой адаптер в компьютере или сетевом устройстве будет загружен полностью только при условии, что в компьютере установлен быстрый процессор (например, высококлассный Pentium, Itanium или RISC-процессор), который сможет обеспечить требуемую производительность адаптера.
Сетевые адаптеры и шины
Сетевые адаптеры должны соответствовать типу шины, используемой в компьютере. Шина – это компьютерная магистраль, по которой информация передается к процессору и периферийным устройствам, подключенным к компьютеру. Платы PCI, как правило, предпочтительнее, потому что в шине PCI слоты конфигурируются автоматически, и работает она быстрее шины ISA. В портативных ПК выбор обычно ограничен шиной PC Card, но если ПК поддерживает стандарт Card Bus, то обязательно нужна соответствующая плата. Встречаются сетевые адаптеры, предназначенные для включения в порт USB, но максимальная скорость передачи данных через него составляет всего 1,2 Мбит/сек.
Ниже перечислены основные типы шин в рабочих станциях и серверах:
Industry Standard Architecture (ISA) – устаревшая конструкция шины расширения, поддерживающая передачу 8- и 16-разрядных данных со скоростью 8 Мбайт/с;
Extended Industry Standard Architecture (EISA) – более новая конструкция шины на основе ISA, способная передавать 32-разрядные данные. EISA позволяет использовать управление шиной (bus mastering) – процесс, уменьшающий нагрузку на центральный процессор при выполнении операций ввода/вывода;
MicroChannel Architecture (MCA) – конструкция 32-разрядной шины, использующаяся в устаревших компьютерах IBM;
Peripheral Computer Interface (PCI) – современная конструкция шины, обеспечивающая передачу 32- и 64-разрядных данных. В PCI используется идея локальной шины, позволяющая применять разные шины для сетевых интерфейсов и для дисковых накопителей;
SPARC Bus (SBUS) – специализированная шина, предназначенная для рабочих станций SPARC компании Sun Microsystems;
NuBus – специализированная шина с 96-контактным разъемом, используемая в компьютерах компании Apple (от Macintosh II до Macintosh Performa);
Universal Serial Bus (USB) – стандарт шины, позволяющей подключать устройства любого типа (например, клавиатуры, фотокамеры, указательные устройства, телефоны и ленточные накопители) к одному шинному порту компьютера;
локальная шина VESA (VL-bus) – шина, использовавшаяся в некоторых 80486‑компьютерах для пересылки 32-разрядных данных между сетевым адаптером и центральным процессором. В Pentium-совместимых компьютерах заменена шиной PCI.
Выбор сетевого адаптера
Каждый сетевой адаптер определяющим образом влияет на эффективность сетевых коммуникаций. При покупке адаптера необходимо учитывать перечисленные ниже вопросы.
Для чего используется сетевой адаптер – для хост-компьютера, сервера или рабочей станции? Адаптеры хост-компьютеров и серверов зачастую применяются для подключения к сети на скорости 100 Мбит/с и выше с целью увеличения общей производительности. Для этих типов адаптеров требуется быстрая системная шина (например, PCI). Требование высокой производительности для сетевых адаптеров рабочих станций определяется теми приложениями, которые на них выполняются;
Какая сетевая среда и какой метод доступа к сети используются? Для каждой среды и метода доступа нужны свои сетевые адаптеры (например, для сетей с маркерным кольцом, Ethernet, Fast Ethernet и т. д.);
Кто выпускает данную модель адаптера? Следует приобретать только высококачественные сетевые адаптеры известных производителей и использовать самые скоростные слоты расширения для адаптеров (например, слоты PCI);
Какой тип шины используется в компьютере или сетевом оборудовании? Проверьте, подходит ли сетевой адаптер к имеющимся слотам расширения шины;
Какая операционная система установлена на компьютере? Для любого сетевого адаптера необходим драйвер, совместимый с имеющейся системой (например, с Windows 2000, Windows XP и т. д.);
Какой режим передачи данных используется в сети – полудуплексный или дуплексный? Сетевые адаптеры должны работать в обоих режимах, это обеспечивает возможность изменения или модернизации сети;
Если адаптер предназначен для специфических случаев (например, для FDDI), то как он подключается к сети? Адаптеры FDDI могут использовать как единичное, так и двойное подключение. Кроме того, в некоторых случаях применяются адаптеры, не имеющие встроенного трансивера (в этом случае трансивер должен приобретаться отдельно).
Один из лучших способов предотвращения сетевых проблем – приобретать высокопроизводительные сетевые адаптеры для всех станций, подключенных к сети. Также важно покупать адаптеры у тех производителей, которые регулярно обновляют драйверы адаптера, устраняющие возможные проблемы и повышающие производительность. Многие изготовители сетевых адаптеров имеют веб-сайты, где которых можно бесплатно скачать новейшие версии драйверов.
Совет
Одним из узких мест в сети является сетевой адаптер сервера, который может быть медленным и требовать обновления (например, замены адаптера с шиной EISA на PCI-адаптер). Другим узким местом может оказаться сервер с быстрым сетевым адаптером, но с относительно «слабым» процессором. В обоих случаях пользователям будет казаться, что сеть работает медленно, хотя истинная проблема заключается в недостаточно мощном сетевом адаптере или процессоре сервера.
Примечание
Необходимо иметь представление о сетях старой конструкции, поскольку многие из них по‑прежнему находятся в работе и вполне возможно, что вам придется отвечать за их функционирование или же искать пути их модернизации.