12. Информационно-вычислительные сети.

Определение. Информационно-вычислительная сеть – это система компьютеров, объединенных каналами передачи данных.

Соединение компьютеров в сеть обеспечивает следующие основные возможности:

> Объединение ресурсов - возможность резервировать вычислительные мощности и средства передачи данных на случай выхода из строя отдельных из них с целью быстрого восстановления нормальной работы сети.

> Разделение ресурсов - возможность стабилизировать и повысить уровень загрузки компьютеров и дорогостоящего периферийного оборудования, управлять периферийными устройствами.

> Разделение данных - возможность создавать распределенные базы данных, размещаемые в памяти отдельных компьютеров, и управлять ими с периферийных рабочих мест

> Разделение программных средств - возможность совместного использования программных средств.

> Разделение вычислительных ресурсов - возможность организовать параллельную обработку данных; используя для обработки данных другие системы, входящие в сеть.

> Многопользовательский режим.

Основная задача существования ИВС – информационное обслуживание пользователей, в том числе:

• Хранение и обработка данных;

• Предоставление данных пользователям.

Современные ИС, как правило, являются распределенными. Таким образом, ИВС представляет собой комплекс технических средств, обеспечивающих функционирование ИС (техническую обеспечивающую подсистему).

Показатели качества ИВС:

• Полнота функциональности;

• Производительность (среднее количество запросов, обрабатываемых за единицу времени). Важным показателем производительности является пропускная способность сети – количество данных, передаваемых через сеть за единицу времени.

• Надежность (устойчивость к помехам и отказам)

• Защищенность информации, передаваемой по сети;

• Прозрачность для пользователя – он должен использовать ресурсы сети точно так же как и локальные ресурсы собственного компьютера.

• Масштабируемость и универсальность – возможность расширения сети без существенного снижения производительности, а также возможность подключать и использовать разнообразное техническое и программное обеспечение.

12.1. Архитектура ивс. Территориальные и локальные вычислительные сети. Протоколы ивс.

Концептуальное описание информационно-вычислительной сети часто называют ее архитектурой.

Понятие Архитектура ИВС обычно включает в себя описание следующих элементов:

• Геометрию построения (топологию) сети;

• Протоколы передачи данных;

• Техническое обеспечение информационно-вычислительных сетей.

Определение. Топология – это схема соединения сетевых компьютеров, кабельной системы и других сетевых компонентов.

Топологии ИВС принято разделять на 2 основных класса:

• широковещательные;

• последовательные.

В широковещательных конфигурациях каждый компьютер передает сигналы, которые могут быть восприняты всеми остальными компьютерами.

К таким конфигурациям относятся:

1. общая шина;

2. дерево (соединение общих шин);

3. звезда с пассивным центром.

Широковещательные топологии применяются в основном для ЛВС.

В последовательных конфигурациях каждый физический подуровень передает информацию только одному компьютеру.

К таким конфигурациям относятся:

1. звезда с интеллектуальным центром;

2. кольцо;

3. цепочка;

4. иерархическое соединение;

5. снежинка;

6. произвольное соединение (ячеистая конфигурация);

Последовательные топологии применяются для глобальных сетей.

Сети с шинной топологией используют линейный общий канал связи, к которому все узлы присоединяются через интерфейсные устройства посредством коротких соединительных линий.

В сети с кольцевой топологией все узлы соединены в единую замкнутую петлю (кольцо) каналами связи. Выход одного узла соединяется со входом другого узла. Информация передается от узла к узлу и при необходимости (если сообщение адресовано не ему) ретранслируется им по сети дальше. Передача данных осуществляется с использованием специальной интерфейсной аппаратуры и ведется в одном направлении.

Основу сети с радиальной топологией составляет специальное сетевое устройство, к которому подключаются компьютеры – каждый по своей линии связи. Таким устройством может выступать активный или пассивный концентратор, через который рабочие станции сети, например, осуществляют взаимодействие с сервером.

Существуют также иные виды топологий, которые являются развитием базовых: цепочка, дерево, снежинка, сеть и т.д. Топология реальной сети может совпадать с одной из указанных выше, либо представлять собой их комбинацию.

В различных топологиях реализуются различные принципы передачи информации:

1. в широковещательных – селекция информации;

2. в последовательных – маршрутизация информации.

ИВС классифицируются по ряду признаков. Зависимо от расстояний меж связываемыми узлами различают вычислительные сети:

территориальные — обхватывающие существенное географическое место. Посреди территориальных сетей можно выделить сети региональные и глобальные, имеющие соответственно региональные либо глобальные масштабы; региональные сети время от времени именуют сетями MAN (Metropolitan Area Network), а общее английское заглавие для территориальных сетей — WAN (Wide Area Network);

локальные (ЛВС) — обхватывающие ограниченную местность (обычно в границах удаленности станций менее чем на несколько 10-ов либо сотен метров друг от друга, пореже — на 1.2 км). Локальные сети обозначают LAN (Local Area Network);

Определение. Сетевой протокол – это набор правил и методов взаимодействия объектов вычислительной сети, охватывающий основные процедуры, алгоритмы и форматы преобразования и передачи данных в сети.

Международная организация по стандартизации разработала систему стандартных протоколов, которые охватывают все уровни сетевого взаимодействия – от физического до прикладного. Эта система протоколов получила название модели взаимодействия открытых систем (OSI, Open System Interconnection).

Модель OSI включает в себя 7 уровней взаимодействия:

• 1 – физический (формирует физическую среду передачи данных). Пример: Ethernet;

• 2 – канальный (организация и управление физическим каналом передачи данных);

• 3 – сетевой (обеспечивает маршрутизацию передачи данных в сети, устанавливает логический канал передачи данных). Пример: IP;

• 4 – транспортный (обеспечивает сегментирование данных и их надежную передачу от источника к потребителю). Пример: TCP;

• 5 – сеансовый (инициализация сеансов связи между приложениями, управление очередностью и режимами передачи данных) Пример: RPC;

• 6 – Представления (обеспечивает представление передаваемых данных в удобном для прикладных программ виде, включая шифрование/дешифрование, синтаксис и т.п.) Практическое применение ограничено;

• 7 – прикладной (обеспечивает средства сетевого доступа для прикладных программ). Пример: FTP, HTTP, Telnet.