| Глава
1. 1.1. От централизованных
систем - к вычислительным сетям 1.1.1.
Эволюция вычислительных систем В мультипроцессорных компьютерах
имеется несколько процессоров, каждый из которых может относительно независимо
от остальных выполнять свою программу. В мультипроцессоре существует общая для
всех процессоров операционная система, которая оперативно распределяет вычислительную
нагрузку между процессорами. Взаимодействие между отдельными процессорами организуется
наиболее простым способом - через общую оперативную память. Сам по себе
процессорный блок не является законченным компьютером и поэтому не может выполнять
программы без остальных блоков мультипроцессорного компьютера - памяти и периферийных
устройств. Все периферийные устройства являются для всех процессоров мультипроцессорной
системы общими. Территориальную распределенность мультипроцессор не поддерживает
- все его блоки располагаются в одном или нескольких близко расположенных конструктивах,
как и у обычного компьютера.
1.2. Основные проблемы построения сетей1.2.1. Связь компьютера с периферийными устройствами
Для обмена данными между компьютером и периферийным устройством (ПУ) в компьютере
предусмотрен внешний интерфейс (рис. 1.6), то есть набор проводов, соединяющих
компьютер и периферийное устройство, а также набор правил обмена информацией по
этим проводам (иногда вместо термина интерфейс употребляется термин протокол
- подробней об этих важных терминах мы еще поговорим). Примерами интерфейсов,
используемых в компьютерах, являются параллельный интерфейс Centronics, предназначенный,
как правило, для подключения принтеров, и последовательный интерфейс RS-232C,
через который подключаются мышь, модем и много других устройств. Интерфейс реализуется
со стороны компьютера совокупностью аппаратных и программных средств: контроллером
ПУ и специальной программой, управляющей этим контроллером, которую часто называют
драйвером соответствующего периферийного устройства. Параметры
фазы установления соединения 1.3. Понятие «открытая система» и проблемы стандартизации1.3.2.
Модель OSI Из того, что протокол является соглашением, принятым
двумя взаимодействущими объектами, в данном случае двумя работающими в сети компьютерами,
совсем не следует, что он обязательно является стандартным. Но на практике при
реализации сетей стремятся использовать стандартные протоколы. Это могут быть
фирменные, национальные или международные стандарты.В начале 80-х годов ряд
международных организаций по стандартизации - ISO, ITU-T и некоторые другие -
разработали модель, которая сыграла значительную роль в развитии сетей. Эта модель
называется моделью взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection,
OSI) или моделью OSI. Модель OSI определяет различные уровни взаимодействия
систем, дает им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять
каждый уровень. Модель OSI была разработана на основании большого опыта, полученного
при создании компьютерных сетей, в основном глобальных, в 70-е годы. Полное описание
этой модели занимает более 1000 страниц текста. - В компьютерных сетях идеологической
основой стандартизации является многоуровневый подход к разработке средств сетевого
взаимодействия.
- Формализованные правила, определяющие последовательность
и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном
уровне, но в разных узлах, называются протоколом.
- Формализованные
правила, определяющие взаимодействие сетевых компонентов соседних уровней одного
узла, называются интерфейсом. Интерфейс определяет набор сервисов, предоставляемый
данным уровнем соседнему уровню.
- Иерархически организованный
набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети, называется
стеком коммуникационных протоколов.
- Открытой системой может
быть названа любая система, которая построена в соответствии с общедоступными
спецификациями, соответствующими стандартам и принятыми в результате публичного
обсуждения всеми заинтересованными сторонами.
- Модель OSI стандартизует
взаимодействие открытых систем. Она определяет 7 уровней взаимодействия: прикладной,
представительный, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический.
- Важнейшим направлением стандартизации в области вычислительных сетей
является стандартизация коммуникационных протоколов. Наиболее популярными являются
стеки: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB, DECnet, SNA и OSI.
1.4. Локальные и глобальные сети - Классифицируя сети по территориальному признаку, различают
локальные (LAN), глобальные (WAN) и городские (MAN) сети.
- LAN
- сосредоточены на территории не более 1-2 км; построены с использованием дорогих
высококачественных линий связи, которые позволяют, применяя простые методы передачи
данных, достигать высоких скоростей обмена данными порядка 100 Мбит/с. Предоставляемые
услуги отличаются широким разнообразием и обычно предусматривают реализацию в
режиме on-line.
- WAN - объединяют компьютеры, рассредоточенные
на расстоянии сотен и тысяч километров. Часто используются уже существующие не
очень качественные линии связи. Более низкие, чем в локальных сетях, скорости
передачи данных (десятки килобит в секунду) ограничивают набор предоставляемых
услуг передачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме,
с использованием электронной почты. Для устойчивой передачи дискретных данных
применяются более сложные методы и оборудование, чем в локальных сетях.
- MAN - занимают промежуточное положение между локальными и глобальными
сетями. При достаточно больших расстояниях между узлами (десятки километров) они
обладают качественными линиями связи и высокими скоростями обмена, иногда даже
более высокими, чем в классических локальных сетях. Как и в случае локальных сетей,
при построении MAN уже существующие линии связи не используются, а прокладываются
заново.
1.5. Сети отделов, кампусов и корпораций - В зависимости от масштаба производственного подразделения,
в пределах которого действует сеть, различают сети отделов, сети кампусов и корпоративные
сети.
- Сети отделов используются небольшой группой сотрудников
в основном с целью разделения дорогостоящих периферийных устройств, приложений
и данных; имеют один-два файловых сервера и не более тридцати пользователей; обычно
не разделяются на подсети; создаются на основе какой-либо одной сетевой технологии;
могут работать на базе одноранговых сетевых ОС.
- Сети кампусов
объединяют сети отделов в пределах отдельного здания или одной территории площадью
в несколько квадратных километров, при этом глобальные соединения не используются.
На уровне сети кампуса возникают проблемы интеграции и управления неоднородным
аппаратным и программным обеспечением.
- Корпоративные сети
объединяют большое количество компьютеров на всех территориях отдельного предприятия.
Для корпоративной сети характерны:
- масштабность - тысячи пользовательских
компьютеров, сотни серверов, огромные объемы хранимых и передаваемых по линиям
связи данных, множество разнообразных приложений;
- высокая степень
гетерогенности - типы компьютеров, коммуникационного оборудования, операционных
систем и приложений различны;
- использование глобальных связей
- сети филиалов соединяются с помощью телекоммуникационных средств, в том числе
телефонных каналов, радиоканалов, спутниковой связи.
1.6. Требования, предъявляемые к современным вычислительным сетям - Качество работы сети характеризуют следующие свойства:
производительность, надежность, совместимость, управляемость, защищенность, расширяемость
и масштабируемость.
- Существуют два основных подхода к обеспечению
качества работы сети. Первый - состоит в том, что сеть гарантирует пользователю
соблюдение некоторой числовой величины показателя качества обслуживания. Например,
сети frame relay и АТМ могут гарантировать пользователю заданный уровень пропускной
способности. При втором подходе (best effort) сеть старается по возможности более
качественно обслужить пользователя, но ничего при этом не гарантирует.
- К основным характеристикам производительности сети относятся: время
реакции, которое определяется как время между возникновением запроса к какому-либо
сетевому сервису и получением ответа на него; пропускная способность,
которая отражает объем данных, переданных сетью в единицу времени, и задержка
передачи, которая равна интервалу между моментом поступления пакета на вход
какого-либо сетевого устройства и моментом его появления на выходе этого устройства.
- Для оценки надежности сетей используются различные характеристики,
в том числе: коэффициент готовности, означающий долю времени, в течение
которого система может быть использована; безопасность, то есть способность
системы защитить данные от несанкционированного доступа; отказоустойчивость
- способность системы работать в условиях отказа некоторых ее элементов.
- Расширяемость означает возможность сравнительно легкого добавления
отдельных элементов сети (пользователей, компьютеров, приложений, сервисов), наращивания
длины сегментов сети и замены существующей аппаратуры более мощной.
- Масштабируемость
означает, что сеть позволяет наращивать количество узлов и протяженность связей
в очень широких пределах, при этом производительность сети не ухудшается.
- Прозрачность - свойство сети скрывать от пользователя детали
своего внутреннего устройства, упрощая тем самым его работу в сети.
- Управляемость
сети подразумевает возможность централизованно контролировать состояние основных
элементов сети, выявлять и разрешать проблемы, возникающие при работе сети, выполнять
анализ производительности и планировать развитие сети.
- Совместимость
означает, что сеть способна включать в себя самое разнообразное программное и
аппаратное обеспечение.
Вопросы
и упражнения
Основы передачи дискретных данных Базовые
технологии локальных сетей Построение
локальных сетей по стандартам физического и канального уровней Сетевой
уровень как средство построения больших сетей
Глобальные сети Средства
анализа и управления сетями
|
