Информационные сетевые технологии: классификация, архитектура, принципы организации и функционирования сетей эвм; способы передачи информации в сетях эвм.
Сети ЭВМ относятся к разряду сложных вычислительных систем, поэтому для их классификации используется не один, а целый ряд признаков, наиболее характерные из которых:
Функциональное назначение сети
Размещение информационных массивов в сети
Территориальная рассредоточенность компонентов
Тип основных вычислительных средств
Метод передачи данных в сети
Топология сети
По функциональному назначению сети ЭВМ подразделяются на:
информационные сети;
вычислительные сети;
информационно-вычислительные сети.
Информационные сети предоставляют пользователям в основном информационные услуги. К таким сетям относятся сети научно-технической и справочной информации, резервирования и продажи билетов на транспорте, сети оперативной информации служб специального назначения и т.д. Вычислительные сети отличаются наличием в своем составе более мощных вычислительных средств, запоминающих устройств повышенной емкости для хранения прикладных программ, банков данных и знаний, доступных для
пользователей, возможностью оперативного перераспределения ресурсов между задачами. На практике наибольшее распространение получили смешанные информационно-вычислительные сети, в которых осуществляются хранение и пере-
дача данных, а также решение различных задач по обработке информации.
По размещению основных информационных массивов (банков данных)
сети подразделяются на следующие типы:
сети с централизованным размещением информационных массивов;
сети с локальным (абонентским) размещением информационных массивов.
В сетях с централизованным размещением информационные массивы
формируются и хранятся на главном файловом сервере сети. В сетях с локальным размещением информационные массивы могут находиться на различных
файловых серверах.
По степени территориальной рассредоточенности компонентов сети различают:
глобальные сети, охватывающие территорию страны или нескольких стран с
расстояниями между отдельными узлами сети в несколько тысяч километров;
региональные сети, расположенные в пределах определенного территориального региона (города, района, области и т.п.);
локальные вычислительные сети, охватывающие сравнительно небольшую территорию (в радиусе до 10 км).
По типу используемых вычислительных средств сети могут быть:
однородными (ЭВМ всех абонентских систем сети аппаратно и программно совместимы);
неоднородными (ЭВМ абонентских систем сети аппаратно и программно несовместимы).
Локальные сети ЭВМ обычно являются однородными, а региональные и глобальные – неоднородными.
Для построения сетей ЭВМ используются следующие топологические структуры:
радиальная (звездообразная);
кольцевая;
шинная;
полносвязная;
древовидная (иерархическая);
смешанная.
Основу сетей с радиальной (звездообразной) топологией составляет главный центр, который может быть как активным (выполняется обработка информации), так и пассивным (выполняется только ретрансляция информации). Такие сети довольно просты по своей структуре и организации управления. К недостаткам сетей с радиальной топологией можно отнести: нарушение связи при выходе из строя центрального узла коммутации, отсутствие свободы выбора различных маршрутов для установления связи между АС, увеличение задержек в обслуживании запросов при перегрузке центра обработки, значительное возрастание общей протяженности линий связи при размещении
АС на большой территории.
В сетях с кольцевой топологией информация между абонентскими станциями передается только в одном направлении. Кольцевая структура обеспечивает широкие функциональные возможности сети при высокой эффективности использования моноканала, низкой стоимости, простоте методов управления, возможности контроля работоспособности моноканала. К недостаткам сетей с кольцевой топологией можно отнести: нарушение связи при выходе из строя хотя бы одного сегмента канала передачи данных.
В сетях с шинной топологией используется моноканал передачи данных, к которому подсоединяются абонентские системы. Данные от передающей АС распространяются по каналу в обе стороны. Информация поступает на все АС, но принимает сообщение только та АС, которой оно адресовано. Шинная топология – одна из наиболее простых. Она позволяет легко наращивать и управлять сетью ЭВМ, является наиболее устойчивой к возможным неисправностям отдельных абонентских систем. Недостатком шинной топологии является полный выход из стоя сети при нарушении целостности моноканала.
В полносвязной сети информация может передаваться между всеми АС по собственным каналам связи. Такое построение сети требует больного числа соединительных линий связи. Оно эффективно для малых сетей с небольшим количеством центров обработки, работающих с полной загрузкой каналов связи.
В сетях с древовидной топологией реализуется объединение
нескольких более простых сетей с шинной топологией. Каждая ветвь дерева представляет собой сегмент. Отказ одного сегмента не приводит к выходу из строя остальных сегментов.
По способу передачи информации вычислительные сети делятся на сети:
Коммутации каналов.
К
оммутации
сообщений.Коммутации пакетов.
Интегральные сети.
1. Первыми появились сети коммутации каналов. Например, чтобы передать сообщение между клиентами В и Е (рис*), образуется прямое соединение, включающее каналы одной из групп:3,5,7; 1,2,4,6; 1,2,5,7; 3,4,6. Это соединение должно оставаться неизменным в течение всего сеанса связи. Сравнительная легкость (простота) реализации такого способа передачи информации влечет за собой и его недостатки: низкий коэффициент использования каналов, высокую стоимость передачи данных, увеличение времени ожидания других клиентов.
2. При коммутации сообщений информация передаётся определёнными порциями равными объёму сообщения. Прямое соединение обычно не устанавливается, а передача сообщения начинается после освобождения первого канала и т.д., пока сообщение не дойдёт до адресата. Каждым сервером осуществляется приём информации, её обработка, проверка, маршрутизация и передача сообщения.
Недостатками коммуникации сообщений являются низкая скорость передачи данных и невозможность проведения диалога между клиентами, хотя стоимость передачи уменьшается.
3. При коммутации пакетов обмен производится короткими пакетами фиксированной структуры.
Пакет – часть сообщения, удовлетворяющая некоторому стандарту. Малая длина пакетов предотвращает блокировку линий связи, не дает расти очереди в узлах коммутации. Это обеспечивает быстрое соединение, низкий уровень ошибок, надежность и эффективность использования сети. Но при передаче пакетов возникает проблема маршрутизации, которая решается программно-аппаратными методами.
Наиболее распространенными способами являются фиксированная маршрутизация и маршрутизация способом кратчайшей очереди. Фиксированная маршрутизация предполагает наличные таблицы маршрутов, в который закрепляется маршрут от одного клиента к другому, что обеспечивает простоту реализации, но одновременно и неравномерную загрузку сети. В методе кратчайшей очереди используется несколько таблиц, в которых каналы расставлены по приоритетам. Приоритет – функция, обратная расстоянию до адресата. Передача начинается по первому свободному каналу с высшим приоритетом. При использовании этого метода задержка передачи пакета минимальная.
В настоящее время разработаны программно-аппаратные средства маршрутизации. Повторитель (repeater) – самый простой тип устройства для соединения однотипных ЛВС, он ретранслирует все принимаемые пакеты из одной ЛВС в другую. Устройство связи, позволяющее соединять ЛВС с одинаковыми и разными системами сигналов, называется мостом. Устройство связи, аналогичное мосту (маршрутизатор), выполняет передачу пакетов в соответствии с определенными протоколами, обеспечивает соединение ЛВС на сетевом уровне. Шлюз – устройство соединения ЛВС с глобальной сетью.
4. Сети, обеспечивающие коммутацию каналов, сообщений и пакетов, называются интегральными. Они объединяют несколько коммутационных сетей. Часть интегральных каналов используется монопольно, т.е. для прямого соединения.
Прямые каналы создаются на время проведения сеанса связи между различными коммутационными сетями. По окончании сеанса прямой канал распадается на независимые магистральные каналы.