2.7. Вимоги до сучасних мереж
До сучасних мереж передавання диних висувають цілий ряд вимог, яким вони повинні відповідати. До найбільш важливих показників, якими характеризуються мережі, відносяться:
продуктивність, надійність, сумісність, керованість, прозорість, маштабування, здатність до передавання різних видів трафіка.
До основних параметрів продуктивностіналежать:
час реакції – час між запитом до сервера і відповіддю на нього;
пропускна здатність – об’єм даних, який передається за одиницю часу;
затримка передачі – час між подачею пакета на вхід мереженого пристрою і появою його на виході.
До параметрів надійності належать:
коефіцієнт готовності - доля часу , через який система може бути використана;
безпечність (захищеність) – здатність системи захистити дані від несанкціонованого доступу;
відмовостійкість - здатність системи до функціонування при відмові окремих пристроїв.
Сумісність– здатність мережі працювати з різноманітним програмним та апаратним забезпеченням, абонентським обладнанням та іншими мережами.
Керованість – здатність мережі до її реконфігурації, централізованого керування окремими вузлами, , виявлення їх несправностей і т.д.
Прозорість– здатність надати користувачу послуги без розкриття механізму їх реалізації.
Маштабування – нарощування мережі (числаабонентіві довжини сегментів ) без зменшення її продуктивності.
Здатність до передавання різних видів трафіка є досить важливою ознакою сучасних мереж передавання даних. Починаючи з 90-их років минулого століття в мережах поряд з комп’ютерним почали все частіше передавати інші види трафіку, в т.ч. і мультимедійного, який є особливо чутливим до часових затримок і вимагає жорсткої синхронізації передачі. Сучасні технології передавання даних розробляються з врахуванням необхідності передавання інтегрованого трафіку з гарантією високої якості та надійності його передачі. Прикладом такої технології є технологія синхронної передачі даних АТМ, якій, за оцінкою фахівців, належить майбутнє.
2. Загальні засади побудови комп’ютерних мереж
2.1. Класифікація мереж передавання даних
За видом інформації, яку вони передають, системи електрозв’язку поділяються на системи телефонії, відеотелефонії, телеграфії, факсимільних повідомлень, передавання газетного тексту, телемеханіки, навігації, наукових досліджень та інші. Системи передавання даних - це один із видів систем електрозв’язку, які призначені для передавання певного виду інформації (даних) з ЕОМ або в ЕОМ для її подальшої обробки або зберігання. Т.ч. кінцевим обладнання в СМПД є, в переважній більшості, ЕОМ або інше термінальне обладнання з вбудованими процесорами.
Рис. 2.1. Класифікація мереж передавання даних
Існують різні підходи до класифікації СМПД. Один з найпоширеніших приведений на рис.2.1.
Глобальна мережа передавання даних (WAN)- це мережа з’єднаних між собою з допомогою спеціального телекомунікаційного обладнання, ліній зв’язку та апаратури передачі даних абонентів, розташованих на великій території. Сучасні МПД крім комп’ютерного передають також інші види трафіка: голос, графічні та відеозображення, текст і т.д. Абонентами глобальної мережі можуть бути як локальні комп’ютерні мережі так і окремі комп’ютери, різноманітні абонентські пункти з вбудованими процесорами та інше термінальне обладнання (наприклад, касові апарати, банкомати, вимірювальне обладнання і т.п.).WANможуть охоплювати цілі держави та континенти.
Локальна мережа передавання даних (LAN)- це мережа з’єднаних між собою комп’ютерів, або інших термінальних пристроїв, розміщених на невеликій території. Локальні мережі забезпечують користувачам доступ до розподілених ресурсів, розміщених на інших компютерах.
Міські мережіоб’єднують різніLAN, персональні комп’ютери та інші термінальні пртстрої в масштабах міста і забезпечують їм вихід у глобальні мережі. Ці мережі одночасно з передачею даних забезпечують також проведення відеоконференцій та інтегральну передачу голосу і тексту.
Регіональні мережіобслуговують абонентів в межах певного густонаселеного регіону, на території якого можуть знаходитися декілька населених пунктів. До їх складу можуть входити декілька побудованих за різними технологіямиLAN та WAN.
Корпоративні мережізабезпечують передачу даних між підрозділами одного відомства (корпорації, міністерства, організації, фірми і т.п.), розміщеними на певній території (будинок, місто, держава, континент). До їх складу можуть входити різніLANіWAN, які використовують різнотипні лінії зв’язку, в т.ч. телефонні канали, радіо і супутниковий зв’язок. Корпоративні мережі часто використовують складне комунікаційне обладнання і апаратуру передавання даних.
Об’єднана мережа передавання даних– це сукупність декількох мереж, об’єднаних спеціальними комунікаційними пристроями, які підтримують протоколи мережевого рівня. До складу об’єднаної мережі входять як локальні, так і глобальні мережі, побудовані за різними технологіями. Об’єднану мережу ще називають великою, складеною абоinternet-мережею. Прикладом об’єднаної мережі є загально відомаInternet-мережа, яка використовує стек комунікаційних протоколів ТСР/ІР і охоплює практично всю земну кулю.
Мережі передавання даних забезпечують зв’язок між своїми абонентами з допомогою каналів зв’язку та спеціального комутаційного обладнання. При одній і тій же структурі мережі різні засоби та способи комутації забезпечують для абонентів і мережі в цілому різні можливості та характеристики.
Комутація каналів забезпечує створення неперервного фізичного каналу між абонентами шляхом з’єднання між собою окремих як абонентських, так і магістральних каналів.
При комутації пакетівповідомлення розбивається на невеликі частини, які називаються пакетами. Кожний пакет містить службову інформацію та поле даних обмеженої довжини. Службова інформація містить адресу отримувача та номер пакету. Комутатори приймають пакети від кінцевих вузлів і на основі аналізу адресної інформації передають їх один одному аж до вузла призначення.
При комутації повідомлень повідомлення посилається в мережу суцільним блоком довільної довжини. Цей спосіб комутації порівняно з комутацією пакетів перевантажує мережу і зменшує її пропускну здатність.
До складу каналів зв’язку, які з’єднують між собою абонентське та комунікаційне обладнання, входить апаратура передавання даних та лінії зв’язку. Під лініями зв’язку розуміють фізичне середовище, по якому передаються електричні або інші сигнали (носії інформації), з допомогою яких абоненти обмінюються даними. В залежності від фізичного середовища, яке використовується для передавання сигналів, розрізняють проводові (повітряні),кабельні (мідні і волокнисто-оптичні) та лініїназемного і супутникового радіозв'язку.
Локальні мережі, які з’єднують розміщені на невеликій площі персональні комп’ютери, для передавання електричних сигналів використовують у переважній більшості волокнисто-оптичні, коаксиальні кабелі та кабелі на основі скручених пар. При побудові глобальних мереж для забезпечення зв’язком розкиданих на великій площі абонентів часто використовують крім кабельних вже існуючі телефонні лінії та радіозв’язок.
В залежності від виду сигналів, з допомогою яких передається інформація та типу апаратури передавання даних мережі поділяються на мережі з аналоговими та мережі зцифровимилініями зв’язку. В аналогових лініях зв’язку первинні інформаційні сигнали з допомогою аналогових модемів модулюється синусоїдальними сигналами певної частоти і вже після цього поступають у фізичне середовище. В цифрових лініях зв’язку первинні сигнали перетворюються в послідовність дискретних сигналів, які можуть мати декілька (найчастіше - два) рівнів. При цьому у фізичне середовище передається послідовність прямокутних імпульсів, якими закодований потік "нулів" і "одиничок".
В одноканальнихмережах по одній лінії зв’язку в даний момент часу може передаватися інформація тільки від одного абонента. Сучасні мережі передавання даних використовують, як правило,багатоканальні лінії зв’язку, по яких одночасно передається інформація від багатьох абонентів. В аналогових лініях цього досягається шляхом частотного (FDM) ущільнення каналів, при якому сигнали різних абонентів модулюються синусоїдальними сигналами різних несучих частот. В цифрових лініях використовується часове (TDM) ущільнення каналів, при якому кожному низькошвидкісному каналу виділяється певна доля (квант) часу високошвидкісного каналу.
В мережах передавання даних інформація може передаватися в симплексному, напівдуплексному та дуплексному (повнодуплексному) режимах. При симплексномурежимі передавання даних інформація по лініях зв’язку передається тільки в одну сторону (наприклад, радіо та телетрансляційні мережі, мережі передавання метеоінформації і т.п.) Більшість сучасних мереж використовують напівдуплексний та дуплексний режими передавання даних. Принапівдуплексномурежимі дані можуть почергово передаватися в одну або іншу сторону.Повнодуплекнийрежим дозволяє передавати інформаційні сигнали одночасно у дві сторони, що забезпечує подвоєння швидкості передавання даних.