Учебное пособие 800139

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»

Кафедра систем информационной безопасности

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к самостоятельным работам по дисциплине «Аппаратные средства телекоммуникационных систем»

для студентов специальности 090302 «Информационная безопасность

телекоммуникационных систем» очной формы обучения

Воронеж 2015

1. ВИДЫ УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ, ФОРМЫ КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ И ОРГАНИЗАЦИЯ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ

Таблица 1 Распределение видов учебных занятий

2

2. ПРОГРАММА КУРСА И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ТЕМАМ

2.1. Требования, предъявляемые к современным вычислительным сетям

Производительность. Существует несколько основных характеристик производительности сети:

время реакции;

пропускная способность;

задержка передачи и вариация задержки передачи.

Время реакции сети является интегральной характеристикой производительности сети и определяется как интервал времени между возникновением запроса к какой-либо сетевой службе и получением на него ответа.

Пропускная способность отражает объем данных,

переданных сетью или ее частью в единицу времени. Она измеряется либо в битах в секунду, либо в пакетах в секунду. Пропускная способность может быть мгновенной, максимальной и средней.

Задержка передачи определяется как задержка между моментом поступления пакета на вход какого-либо сетевого устройства или части сети и моментом появления его на выходе этого устройства. Обычно качество сети характеризуют

безопасность (security), то есть способность системы защитить

отказоустойчивостью понимается способность системы скрыть от пользователя отказ отдельных ее элементов. В отказоустойчивой системе отказ одного из ее элементов приводит к некоторому снижению качества ее работы (деградации), а не к полному останову.

3

Расширяемость (extensibility) означает возможность сравнительно легкого добавления отдельных элементов сети (пользователей, компьютеров, приложений, служб), наращивания длины сегментов сети и замены существующей аппаратуры более мощной.

Масштабируемость (scalability) означает, что сеть позволяет наращивать количество узлов и протяженность связей в очень широких пределах, при этом производительность сети не ухудшается. Для обеспечения масштабируемости сети приходится применять дополнительное коммуникационное оборудование и специальным образом структурировать сеть.

Прозрачность (transparency) сети достигается в том случае, когда сеть представляется пользователям не как множество отдельных компьютеров, связанных между собой сложной системой кабелей, а как единая традиционная вычислительная машина с системой разделения времени.

элементов сети, выявлять и разрешать проблемы, возникающие при работе сети, выполнять анализ производительности и

сеть способна включать в себя самое разнообразное программное и аппаратное обеспечение, то есть в ней могут сосуществовать различные операционные системы, поддерживающие разные стеки коммуникационных протоколов, и работать аппаратные средства и приложения от разных производителей. Сеть, состоящая из разнотипных элементов, называется неоднородной или гетерогенной, а если гетерогенная сеть работает без проблем, то она является интегрированной. Основной путь построения интегрированных сетей — использование модулей, выполненных в соответствии с открытыми стандартами и спецификациями.

4

Контрольные вопросы:

1.Каковы требования, предъявляемые к современным компьютерным сетям?

2.Что такое «пропускная способность сети»? Каковы ее виды?

3.Какие характеристики влияют на пропускную способность сети?

4.Что понимают под «прозрачностью» сети?

5.В чем состоит разница между «расширяемостью»

и«масштабируемостью» сети?

6.В чем состоит разница между «гетерогенной» и «интегрированной» сетями?

7.Каковы особенности «компьютерного» и «мультимедийного» трафиков?

2.2.Методы коммутации сообщений

Соединение конечных узлов через сеть транзитных узлов называют коммутацией. Последовательность узлов, лежащих на пути от отправителя к получателю, образует

маршрут.

В самом общем виде задача коммутации может быть представлена в виде следующих взаимосвязанных частных задач:

1.Определение информационных потоков, для которых требуется прокладывать маршруты.

2.Маршрутизация потоков.

3.Продвижение потоков, то есть распознавание потоков

иих локальная коммутация на каждом транзитном узле.

4.Мультиплексирование и демультиплексирование

потоков.

Информационным потоком, или потоком данных,

называют непрерывную последовательность данных, объединенных набором общих признаков, выделяющих эти данные из общего сетевого трафика.

5

Например, как поток можно определить все данные, поступающие от одного компьютера; объединяющим признаком в данном случае служит адрес источника. Эти же данные можно представить как совокупность нескольких подпотоков, каждый из которых в качестве дифференцирующего признака имеет адрес назначения. Наконец, каждый из этих подпотоков, в свою очередь, можно разделить на более мелкие подпотоки, порожденные разными сетевыми приложениями — электронной почтой, программой копирования файлов, веб-сервером. Данные, образующие поток, могут быть представлены в виде различных информационных единиц данных — пакетов, кадров или ячеек

Коммутатором может быть как специализированное устройство, так и универсальный компьютер со встроенным программным механизмом коммутации, в этом случае коммутатор называется программным. Компьютер может совмещать функции коммутации данных с выполнением своих обычных функций как конечного узла. Однако во многих случаях более рациональным является решение, в соответствии с которым некоторые узлы в сети выделяются специально для коммутации. Эти узлы образуют коммутационную сеть, к которой подключаются все остальные.

Задача маршрутизации, в свою очередь, включает в себя две подзадачи:

•определение маршрута;

•оповещение сети о выбранном маршруте.

Определить маршрут означает выбрать последовательность транзитных узлов и их интерфейсов, через которые надо передавать данные, чтобы доставить их адресату. Определение маршрута — сложная задача, особенно когда конфигурация сети такова, что между парой взаимодействующих сетевых интерфейсов существует множество путей. Чаще всего выбор останавливают на одном оптимальном по некоторому критерию маршруте. В качестве критериев оптимальности могут выступать, например, номинальная пропускная способность и загруженность каналов

6

связи; задержки, вносимые каналами; количество промежуточных транзитных узлов; надежность каналов и транзитных узлов.

Но даже в том случае, когда между конечными узлами существует только один путь, при сложной топологии сети его нахождение может представлять собой нетривиальную задачу.

Маршрут может определяться эмпирически («вручную») администратором сети на основании различных часто не формализуемых соображений. Среди побудительных мотивов выбора пути могут быть: особые требования к сети со стороны различных типов приложений, решение передавать трафик через сеть определенного поставщика услуг, предположения о пиковых нагрузках на некоторые каналы сети, соображения безопасности.

Чтобы определить, на какой интерфейс следует передать поступившие данные, коммутатор должен выяснить, к какому потоку они относятся. Эта задача должна решаться независимо от того, поступает на вход коммутатора только один «чистый» поток или «смешанный» поток, являющийся результатом агрегирования нескольких потоков. В последнем случае к задаче распознавания потоков добавляется задача демультиплексирования.

Демультиплексирование — разделение суммарного агрегированного потока на несколько составляющих его потоков.

Как правило, операцию коммутации сопровождает также обратная операция мультиплексирования.

Мультиплексирование — образование из нескольких о -дельных потоков общего агрегированного потока, который передается по одному физическому каналу связи.

Другими словами, мультиплексирование — это способ разделения одного имеющегося физического канала между несколькими одновременно протекающими сеансами связи между абонентами сети. Операции мультиплексирования/ демультиплексирования имеют такое же важное значение в любой сети, как и операции коммутации, потому что без них

7

пришлось бы для каждого потока предусматривать отдельный канал, что привело бы к большому количеству параллельных связей в сети и свело бы «на нет» все преимущества неполносвязной сети.

Контрольные вопросы:

1.Что такое коммутация? Что такое маршрут?

2.Общая задача коммутации.

3.Что является информационным потоком? Каким образом передаются данные в потоке?

4.Каким образом осуществляется маршрутизация? Как возможно определить маршрут данных?

5.В чем заключается продвижение потоков?

6.Что такое демультиплексирование?

7.Что такое мультиплексирование?

2.3. Правила построения сегментов Fast Ethernet при использовании повторителей

Технология Fast Ethernet, как и все некоаксиальные варианты Ethernet'а рассчитана на подключение конечных узлов - компьютеров с соответствующими сетевыми адаптерами - к многопортовым концентраторам-повторителям или коммутаторам.

Правила корректного построения сегментов сетей Fast Ethernet включают:

ограничения на максимальные длины сегментов, соединяющих DTE c DTE;

ограничения на максимальные длины сегментов, соединяющих DTE с портом повторителя;

ограничения на максимальный диаметр сети;

ограничения на максимальное число повторителей и максимальную длину сегмента, соединяющего повторители.

8