Эволюция компьютерных сетей началась в 50х годах прошлого века. Первые компьютеры предназначались для небольшого числа пользователей и не были предназначены для интерактивной работы.

Система пакетной обработки данных строилась как правило на базе одного большого мощного компьютера – мейнфреймы.

Интерактивный режим это когда пользователь оперативно руководит процессом обработки своих данных.

60е годы в связи с удешевлением процессоров появляется новый способ организации работы предлагающей большую интерактивность – это так называемый терминальный режим работы.

Создание глобальных ВС началось с возникновением потребности доступа к компьютеру с терминалов значительно от него удаленных, затем стали появлятся системы в которых в роли терминала использовались компьютеры.

В 70 годы произошел технологический прорыв, что привело к созданию мини компьютеров, значительно выросло количество пользователей комп. и появилась необходимость обмена данными между компьютерами.

В середине 80 утвердились стандартные технологии обьединения компьютеров в сеть. Толчком для такого развития стало массовое появление пк, которые с одной стороны были достаточно мощными для работы сетевого ПО, а с другой стороны нуждались в обьединении для решения сложных вычислительных задач и разделении доступа к перефирийным устройствам.

В дальнейшем развитие ЛС идет более экстенсивно, увеличивались скорости, модернизировались протоколы, развивались методы прозрачной работы в сети.

Глобальные сети развивались и развиваются по другому пути – значительно ниже скорости но выше надежность канала передачи данных

В наши дни:

1. Появляются высокоскоростные территориальные каналы связи.

2. Активное применение коммуникационного оборудования, что позволяет строить сети не ограниченного масштаба.

3. Сами ПК становятся мощнее.

4. Возникновение новых видов траффика

Существует много типов распределенных вычислительных систем:

1. Мультипроцессорные компьютеры(общая ОС, разделяющая нагрузку между процессорами взаимодействующими через память)

2. Многомашинная система – несколько компьютеров + специализированные программные и аппаратные средства(кластер).

3. Вычислительная сеть(большая автаномность обрабатываемых данных и слабые программно аппаратные связи)

Весь комплекс программно-аппаратных средств может быть описан многослойной моделью, в основе нее:

1. Аппаратный слой.

2. Коммуникационное оборудование.

3. Образует программную платформу сети (ОС)

4. Сетевое приложение

Распределенные системы обработки данных

РСОД – это любая система позволяющая организовывать взаимодействие независимых но связанных между собой ЭВМ. Распределенная обработка подразумевает тот или иной вид организации сети связи и децентрализацию трех категорий ресурсов:

1. Аппаратных средств

2. Баз данных

3. Управление системами

В распределенных системах обработки данных в той или иной степени осуществляется следующих основных функций:

1. Доступ к ресурсам в режиме файл-сервер.

2. Интерактивное общение пользователей с программами в режиме клиент-сервер

3. Сбор статистики о функционировании системы

4. Обеспечение надежности и живучести системы в целом

В настоящее время применяют различные подходы классификации РСОД:

1. По степени однородности различают:

1. Полностью неоднородные РСОД

2. Частично неоднородные

3. Однородные

2. По архитектурным особенностям различают:

1. РСОД на основе систем технообработки

2. РСОД на основе сетевой технологии

3. По степени распределенности:

Региональные РСОД – распределяют конфигурацию со следующими параметрами

1. Широкий диапазон скоростей

2. Неограниченная географическая распределенность

3. Наличие механизмов маршрутизации

4. Произвольное положение

5. Каждые 2 узла связаны индивидуальными каналами связи и нет необходимости его разделять.

4. Локальные РСОД

Под Архитектурой РСОД мы будем понимать взаимосвязь ее логической, физической и программной структурой.

Логическая структура отражает состав сетевых служб и связей между ними.

<слайд логическая структура РСОД>

Инф.Выч служба предназначена для реализации задач пользователей сети.

Терминальная служба обеспечивает взаимодействие терминалов с сетью

Транспортная служба предназначена для решения всех задач связанных с передачей сообщения в сети.

Интерфейсная служба решает задачи обеспечения взаимодействия неоднородных систем.

Административная служба управляет сетью, реализует процедуры конфигурации и восстановления, собирает статистику о функционировании сети, осуществляет ее ?инспектирование?

Информационно вычислительная и терминальная служба образуют абонентскую службу, а интерфейсная и транспортная - ??

Распределение элементов логической структуры по различным эвм задает физическую структуру РСОД

<слайд физическая структура РСОД>

Программная структура РСОД отражает состав компонентов сетевого ПО и связей между ними.

Структуризация как средство построения больших сетей

В сетях с большим количеством ПК обычно применяется одна из типовых топологий. Плюсы – простота наращивания числа ПК, простое обслуживание и эксплуатация сети.

Недостатки однородных топологий

1. Ограничение на длину связей между узлом

2. Ограничение на количество узлов в сети

3. Ограничение на количество трафика передаваемого узлом сети

Для снятия подобных ограничений используются специальные методы структуризации сети и специальное структурообразующее оборудование(коммуникационное)

1. Повторитель используется для увеличение общей длины сети

2. Повторитель который имеет несколько портов называется концентратором или хабом. Концентраторы повторяют сигнал пришедший по одному из портов На других портах. Концентратор всегда изменяет физическую топологию сети, но не изменяет логическую топологию сети.

Физическая топология сети – конфигурация связей образованных кабелем, а логическая топология – конфигурация информационных каналов.

Логическая структуризация сети <слайд>

- это процесс разбиения сети на сегменты с локализованным трафиком.

Для логической структуризации используются мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, и шлюзы.

Мост делит разделяемую среду на части(логические сегменты) фильтрация происходит по аппаратным адресам адаптеров.

Коммутатор – ничем не отличается от моста по принципу обработки кадров, различия в том что каждый его порт оснащен процессором работающим независимо от других.

Ограничения по топологии связи с мостами и коммутаторами привели к тому что появились более эффективные устройства – маршрутезаторы.

Маршрутезатор – образуют логические сегменты используя не аппаратные адреса а составные адреса IP где имеется подномер сети.

Кроме перечисленных устройств отдельные сегменты сети могут соединить шлюз он используется не для локализации трафика а для объединения сетей с разными типами системного и прикладного ПО.

Многоуровневый подход протокол и интерфейс.

Многоуровневый подход - один из методов решения задач декомпозиции.

Декомпозиция-разбиение сложной задачи, на несколько более простых задач модулей

Процедура декомпозиции включает в себя четкое определение задач каждого модуля и интерфейсов между ними

Многоуровневый подход - все множество модулей разбивают на уровни, которые сформированы след образом. Для выполнения задач модуль обращается с запросом только к модулям нижележащего уровня, а результаты работы могут быть переданы только модулю вышележащего уровня.

Набор функций, который нижележащий уровень предоставляет вышележащему, называется интерфейсом.

Протокол-это формализованное правило, определяющее последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты одного уровня в разных узлах.

Интерфейс - это правило взаимодействия сетевых компонентов соседних уровней одного узла, реализуемые с помощью стандартизованных сообщений.

Иерархический набор протоколов достаточный для организации взаимодействия узлов в сети называется стеком коммуникационных протоколов.

Модель osi

В начале 80х годов организация по сертификации разработала модель, в качестве модели для архитектуры компьютерных протоколов.

7 уровней модели OSI:

1. Физический

К этому уровню имеют отношение характеристики физических сред передачи данных, такие как полоса пропускания, пропускная способность, помехозащищенность и т.д. На этом же уровне определяются характеристики дискретных сигналов, тип кодирования, скорость передачи данных. Так же на этом уровне стандартизуются типы разъемов и назначение каждого контакта.

2. Канальный:

На физическом уровне просто пересылаются биты данных, при этом не учитывается, что в большинстве сетей, в которых линии связи используются совместно, физическая среда может быть занята, по этому, одной из задач канального уровня является проверка доступности среды передачи. Другой задачей канального уровня является реализация механизмов, обнаружение и коррекция ошибок. Для этого на канальном уровне биты группируются в наборы называемыми кадрами. Канальный уровень обеспечивает корректность передачи каждого кадра. В протоколах канального уровня заложена определенная Аесз связей между компьютерами и способы их адресации. Канальный уровень обеспечивает доставку кадров только в сети с совершенно определенной топологии связи. Причем именно той топологии, для которой он был разработан. (Ethernet)

В глобальных сетях, которые редко обладают совершенной топологией, канальный уровень обеспечивает сообщение только между двумя соседними узлами.

В целом канальный уровень представляет собой весьма мощный и законченный набор функций по пересылке сообщений между узлами сети.

3. Сетевой

Служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, причем эти сети могут использовать совершенно различные принципы передачи данных и обладать произвольной структурой связи.

На сетевом уровне сам термин сеть наделяют специфическим значением, в данном случае под сетью понимается совокупность ПК соединенных между собой в соответствии со стандартной типовой топологии и использующих для передачи данных один из протоколов канального уровня.

Сети соединяются между собой маршрутизаторами. Маршрутизатор - это устройство, которое собирает информацию о топологии межсетевых соединений и на ее основании пересылает пакеты сетевого уровня в сеть назначения. hop-количество проходов через маршрутизаторы.

Сетевой уровень решает задачи согласования различных технологий, упрощения адресаций и создание надежных барьеров на пути нежелательного трафика. Сообщения сетевого уровня принято назвать пакетами.

PDU (protocol data unit)-для разного уровня своё (бит кадр пакет)

Для организации доставки пакетов используется понятие номер в сети, в этом случае адрес получателя состоит из 2х частей. Старшая часть - номер в сети, младшая-номер узла в сети.

На сетевом уровне определяется 2 вида протоколов:

1. Сетевые протоколы (routed) – они реализуют продвижение пакетов через сеть.

2. Протоколы обмена маршрутной информации (routing), либо протоколы маршрутизации- с помощью этих протоколов маршрутизатор собирает информацию о топологии межсетевых соединений.

Протоколы сетевого уровня реализуются программными модулями ОС, а так же программными средствами маршрутизатора.

16.02.2010.