Преобразование информации на различных уровнях эмвос
У р о в н и Э М В О С: |
||||||||||||
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
||||||
Прикладной, |
Представительный |
сеансовый |
транспортный |
сетевой |
Канальный |
Физический |
||||||
Форма представления информации: |
||||||||||||
Сообщения |
блоки |
пакеты |
Кадры |
Биты |
||||||||
Ступени преобразования информации |
||||||||||||
Поле контроля сообщения |
Поле данных |
Заголовок процесса |
Заголовок передачи (характеристика данных, адреса абонентов) |
Заголовок пакета (маршрут следования) |
Заголовок информационного канала (управление каналом связи) |
Электрические сигналы управления |
На сетевом уровне каждый фрагмент (блок) сообщения разбивается на пакеты, а к прежним заголовкам в составе пакета добавляется и заголовок пакета, указывающий на маршрут его следования.
В соответствии с протоколом канального уровня передача пакетов ведется, как правило, кадрами переменной длины, структура которых включает заголовок информационного канала. Этот заголовок содержит сведения о числе переданных и принятых кадров, а также область ответа для подтверждения принятых кадров. Кроме того, для кадра формируется кодовая проверочная последовательность бит и каждый кадр обрамляется флагами с двух сторон.
В принципе, возможны и другие варианты и способы преобразования информации при ее передаче между абонентами ИВС или СОД, но результаты этих операций в смысле предоставления тех или иных услуг на каждом уровне должны удовлетворять идеологии и рекомендациям ЭМВОС. В то же время, с точки зрения развития теории построения ИВС и сетей телекоммуникаций, вообще, не менее опасно и слепое восприятие международных рекомендаций.
3. Топологи и характеристики компьютерных сетей.
Под топологией (компоновкой, конфигурацией, структурой) сети обычно понимается физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи. Понятие топологии применительно только к локальным сетям, в которых структуру связи легко проследить.
Топология определяет:
требования к оборудованию;
возможные и наиболее удобные методы управления обменом;
надежность работы;
возможность расширения сети.
Основные топологии сети:
шина (bus), в ней все компьютеры подключаются параллельно к одной линии связи; информация от каждого компьютера передается одновременно всем остальным;
звезда (star), в ней к одному, центральному компьютеру подключаются все остальные, периферийные компьютеры, причем каждый из них использует отдельную, свою линию связи;
кольцо (ring), в ней все компьютеры замкнуты в кольцо таким образом, что каждый компьютер принимает информацию только от одного, предыдущего компьютера, а передает только одному, следующему.
Топология «шина» («общая шина»).
В ней:
сетевое оборудование компьютеров идентично, все абоненты равноправны (одноранговые узлы), т.е. отсутствует центральный абонент, через который передается вся информация; с этой точки зрения надежность сети увеличивается, т.к. при отказе центра перестает функционировать вся система;
при отказе отдельных компьютеров сеть продолжает работать, что также повышает надежность сети;
при повреждении кабеля сеть выходит из строя из-за особенностей распространения сигналов по длинным линиям связи; по этой же причине, на концах шины необходимо включение специальных согласующих устройств – терминаторов; терминаторы поглощают сигнал и предотвращают его отражение;
добавление новых абонентов довольно просто и обычно возможно даже во время работы сети;
полудуплексный обмен информацией между компьютерами, т.е. обмен происходит только по очереди, т.к. линия связи единственная; в противном случае информация будет искажаться в результате наложения (конфликта); данные посылаются всем ПК, но принимает их только адресат;
требуется минимальное количество соединительного кабеля, по сравнению с другими топологиями, однако к каждому компьютеру, кроме крайних, подходит два кабеля;
разрешение всевозможных конфликтов ложится на сетевое оборудование каждого абонента, поэтому аппаратура сетевого адаптера получается сложнее;
стоимость сетевого оборудования не высокая из-за широкого распространения (Ethernet, Arcnet);
отказ сетевого оборудования трудно локализовать, т.к. все адаптеры включены параллельно;
при прохождении по линии связи сигналы ослабляются и не восстанавливаются, что накладывает жесткие ограничения на суммарную длину линии связи;
каждый абонент получает из сети сигналы разного уровня, т.к. находится на разном расстоянии от передающего абонента, что накладывает дополнительные требования к приемным узлам сетевого оборудования;
увеличение длины сети возможно соединением нескольких шин через специальные восстановители сигналов – репитеры, например для двух сегментов:
однако такое наращивание не безгранично, по причине конечной скорости распространения сигналов по линиям связи.
Топология «звезда».
В ней:
абоненты не равноправны, имеется центральный компьютер, на него возлагаются все функции по управлению обменом, т.е. ложится очень большая нагрузка, поэтому он является самым мощным и ни чем другим, кроме сети, он заниматься не может; сетевое оборудование центрального компьютера существенно более сложное, чем оборудование периферийных;
конфликты в сети не возможны, т.к. управление полностью централизовано и конфликтовать не чему;
выход из строя периферийного компьютера, повреждение кабеля ни как не отражается на функционировании оставшейся части сети;
отказ центрального компьютера делает сеть полностью не работоспособной, поэтому должны приниматься меры по повышению надежности компьютера и его сетевой аппаратуры;
для соединения двух компьютеров чаще используется две линии связи, одна только для приема, другая только для передачи, поэтому остальное сетевое оборудование намного проще, чем в шине, по трем причинам. Во-первых, на каждой лини имеется либо только приемник, либо только передатчик. Во-вторых не требуется применение внешних терминаторов. В-третьих, каждый приемник получает сигнал всегда одного уровня, что упрощает проблему затухания сигнала;
количество абонентов жестко ограничено, обычно центральный компьютер может обслужить 8-16 абонентов;
для дальнейшего расширения сети возможно подключение вместо одного из периферийных абонентов еще одного центрального абонента;
можно легко обнаружить неисправность, путем поочередного отключения абонентов от центра;
просто решается задача ограничения доступа посторонних лиц к к жизненно важным для сети точкам подключения, т.к. сетевое оборудование центра находится в одном месте;
значительно больший (в несколько раз) расход кабеля, чем при других топологиях, что при большом количестве абонентов может существенно повлиять на стоимость сети;
возможно использования топологии «пассивная звезда», которая отличается от активной тем, что в центре находится не компьютер, а КОНЦЕНТРАТОР или хаб (hub), который выполняет функции репитера, он восстанавливает приходящие сигналы и пересылает их в другие линии:
Здесь схема прокладки кабелей подобна активной звезде, однако, с точки зрения передачи информации, это шинная топология, т.к. информация от каждого компьютера передается одновременно ко всем остальным компьютерам, а центрального абонента не существует. Т.о. пассивная звезда получается дороже обычной шины, однако она предоставляет некоторые дополнительные возможности, связанные с преимуществом звезды. Поэтому пассивная звезда, в последнее время все больше вытесняет истинную шину, она используется в самой популярной на сегодняшний день сети Ethernet.
Топология «кольцо».
В ней:
каждый компьютер соединен линиями связи только с двумя другими, поэтому сетевые адаптеры простые и состоят с одной стороны только из приемника, а с другой стороны только из адаптера; не требуются терминаторы;
затухание сигнала во всем кольце, не имеет ни какого значения, потому что каждый компьютер восстанавливает приходящий сигнал, важно только затухание между соседними компьютерами;
все компьютеры равноправны, однако довольно часто в кольце выделяется специальный абонент, который управляет обменом или контролирует обмен, что в этом случае снижает надежность сети (выход из строя такого компьютера парализует весь обмен);
с точки зрения момента получения информации, компьютеры не равноправны, всегда какой-то компьютер получает информацию раньше, чем другие, поэтому применяются специальные методы управления обменом по сети, в которых право на следующую передачу (захват сети) переходит последовательно к следующему по кругу компьютеру;
подключение новых абонентов в кольцо не создает проблем, хотя и требует временной остановки сети;
максимальное количество абонентов довольно велико (более тысячи);
самая устойчивая топология по перегрузкам, т.е. обеспечивает уверенную работу с самыми большими потоками информации, т.к. в ней нет центрального абонента (как в звезде) и нет конфликтов (как в шине);
низкая надежность сети, т.к. выход из строя одного компьютера (сетевого оборудования) или кабеля приводит к остановке всей сети, поэтому обычно прокладывают два кабеля и более;
ретрансляция сигналов каждым абонентом позволяет существенно увеличить размеры всей сети (до нескольких десятков км);
иногда сеть выполняется на основе двух кольцевых линий, передающих информацию в противоположных направлениях, что позволяет увеличить скорость передачи информации (в идеале вдвое).
Комбинированные топологии.
Топология «дерево» (tree), является комбинацией нескольких звезд, поэтому может быть активным и пассивным:
Топология звездно-шинная.
Топология звездно-кольцевая.
Концентраторы включены в кольцо, а компьютеры в звезду.
Данные топологии позволяют комбинировать преимущества той или иной топологии, например, в первом случае легко изменять количество компьютеров в сети, во втором – собрать в одно место все точки подключения кабелей сети.
Многозначность понятия топологии.
Под понятием топологии может пониматься:
физическая топология, т.е. схема расположения компьютеров и прокладки кабелей;
топология управления обменом, т.е. принцип и последовательность передачи права на захват сети между отдельными компьютерами;
информационная топология, т.е. направление потоков информации, передаваемой по сети;
но наиболее часто это логическая топология, т.е. структура связей, характер распространения сигналов.
Например:
сеть с физической и логической топологией «шина» может использовать эстафетную передачу права захвата сети (т.е. быть в этом смысле кольцом) и одновременно передавать всю информацию через один выделенный компьютер (быть в этом смысле звездой);
сеть с любой физической и логической топологией, топологией обмена может считаться звездой в смысле информационной топологии, если она построена на основе одного сервера или шиной, если она построена из компьютеров являющихся одновременно как серверами, так и клиентами.
1 Файл – организованный определенным образом набор данных, доступ к которому осуществляется по его имени.