Информационные таможенные технологии / 6. Организация сложных связей в вычислительных сетях. Особенности построения сетей

Тема 6: Организация сложных связей в вычислительных сетях. Особенности построения сетей.

1. Сегментирование в ЛВС.

Сегментирование – разбиение ЛВС на отдельные группы, связанные между собой повторителями. При этом появление неисправностей в работе одного сегмента не влияет на работу ЭВМ других сегментов. Кроме того сегментирование повышает производительность сети, поскольку при обмене данными ЭВМ одного сегмента не загружаются линии связи по которым осуществляется обмен данными между другими сегментами. Заметим что повторители, объединяющие сегменты, могут передавать пакеты данных из одного типа носителя на другой (оптоволокно – витая пара).

2. Организация сложных связей в вычислительных сетях (концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, шлюзы).

Концентратор (хаб) – повторитель, имеющий несколько портов и соединяющий несколько рабочих станций. В настоящее время концентратор является стандартным компонентом ЛВС, построенной по схеме «звезда».

Концентраторы делятся на активные и пассивные. Активные концентраторы восстанавливают и передают сигнал так же, как это делают повторители (имеют для подключения рабочих станций 8-12-16 портов). Пассивные концентраторы не требуют подключения к источнику питания и пропускают через себя сигнал как узлы коммутации. Могут применяться гибридные концентраторы, позволяющие подключать проводники различных типов.

Наиболее совершенные концентраторы позволяют:

1. Отключать порты отказавшей рабочей станции.

2. Создавать резервный порт, на который будет переключаться рабочая станция при отказе основного порта.

3. При поступлении сообщений одновременно от нескольких рабочих станций, сохранять их в буфере памяти для последующей передачи.

Мост – программно-аппаратный комплекс, соединяющий между собой сегменты или ЛВС, позволяя им взаимодействовать между собой. Мосты, как и повторители, разбивают сети на сегменты, при этом позволяя контролировать информационные потоки. Это обеспечивает защиту сети (других сегментов) от перегрузки.

Мосты предназначены для решения следующих задач:

1. Увеличивают размер сети и количество рабочих станций, входящих в их состав.

2. Соединяет разнородные сегменты сети (имеющие разные топологии).

3. Устраняют проблемы, связанные с ростом информационного потока (устраняют перегрузку сети).

4. Соединяют различные линии передачи (витая пара, коаксиальный кабель и т.д.).

Мосты часто используются для расширения сети и создания сетей больших размеров.

Возможности моста:

1. Обладают всеми характеристиками повторителей и концентраторов.

2. Работает со скоростью не менее 60 кб/с.

3. Могут одновременно использовать несколько маршрутов.

Коммутатор – устройство, конструктивно выполненное в виде сетевого концентратора и действующее как высокоскоростной много портовый мост.

Повышение скорости обмена информацией (сообщениями) в коммутаторе обеспечивается за счет разделения частот или полос пропускания между рабочими станциями. То есть обмен сообщениями производится параллельно между несколькими рабочими станциями.

Возможности коммутатора:

1. Может создавать очереди кадров для каждого порта в случае перегрузки сети.

2. Осуществляет быструю пересылку данных без контроля на ошибки.

3. Устанавливает различные алгоритмы коммутации для каждого порта и автоматически их изменяет в зависимости от интенсивности передачи.

Важнейшее преимущество коммутатора – повышенная скорость передачи данных.

Маршрутизатор.

В вычислительных сетях необходимо использование устройств, которые для передачи сообщений выбирают наилучший маршрут на конкретную рабочую станцию, и фильтрует сообщения. К таким устройствам относится маршрутизатор.

Маршрутизатор позволяет оптимизировать доставку пакетов и в целом нагрузку сети. Они управляют информационным трафиком и не пропускают всего потока сообщений, пока не оценят состояние маршрутов. Это позволяет обеспечить обход медленных или неисправных каналов связи. Таким образом, маршрутизатор определяет адреса назначения для поступающих данных и выбирает наилучший маршрут, сравнивая стоимость и доступность различных вариантов.

Маршрутизаторы позволяют:

1. Сегментировать сети.

2. Обеспечить безопасность между сегментами.

3. Предотвратить избыток поступающих сообщений.

Шлюз.

Для объединения ЛВС, имеющих различную топологию, методы передачи данных и структуру адресации применяются шлюзы.

Шлюз – программное аппаратное устройство, обеспечивающее обмен данными между сетями, использующими различные протоколы взаимодействия.

Шлюзы «упаковывают» данные в соответствии с требованиями системы назначения и изменяют формат сообщения. Шлюзы связывают вычислительные системы, имеющие различные:

1. Протоколы.

2. Структуры и форматы данных.

3. Языки.

4. Архитектуру.

Источники бесперебойного питания, брандмауэры.

ИБП – внешний автоматический источник энергии, поддерживающий работоспособность ЛВС и ее составляющих при отключении или нарушении качества снабжения электрической энергией.

ИБП выполняет две функции:

1. Питание ЭВМ в течение некоторого времени после отключении электроэнергии.

2. Управление безопасным режимом завершения работы.

Для обеспечения сетевой безопасности в 90-ых годах появились устройства, называемые брандмауэрами.

Брандмауэр – специальная ЭВМ или программа, устанавливаемая на границе защищаемой сети и фильтрующая все входящие и выходящие данные, а также препятствующие несанкционированному обмену информацией между различными сетями.