47. Компьютерные сети. Архитектура компьютерных сетей. Основные хар-ки архитектуры сетей.
Появление персональных компьютеров потребовало нового подхода к организации системы обработки данных, к созданию новых информационных технологий. Возникла потребность перехода от использования отдельных ЭВМ в системах централизованной обработки данных к распределенной обработке данных.
Распределенная обработка данных — это обработка данных, выполняемая на независимых, но связанных между собой компьютерах, представляющих распределенную систему.
Компьютерная (вычислительная) сеть — это совокупность компьютеров и терминалов, соединенных с помощью каналов связи в единую систему, удовлетворяющую требованиям распределенной обработки данных.
Абонентами сети (т. е. объектами, генерирующими или потребляющими информацию в сети) могут быть отдельные компьютеры, комплексы ЭВМ, терминалы, промышленные роботы, станки с числовым программным управлением и т. д.
В зависимости от территориального расположения абонентов компьютерные сети делятся на:
• глобальные — вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах. Глобальные вычислительные сети позволяют решить проолему объединения информационных ресурсов человечества и организации доступа к этим ресурсам;
• региональные — вычислительная сеть связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Она может включать абонентов большого города, экономического региона, отдельной страны;
• локальные — вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. К классу локальных сетей относятся сети отдельных предприятий, фирм, офисов и т. д.
Объединение глобальных, региональных и локальных компьютерных сетей позволяет создавать многосетевые иерархии, обеспечивающие мощные средства обработки огромных информационных массивов и доступ к неограниченным информационным ресурсам.
Сервер — это компьютер, выполняющий общие задачи компьютерной сети и предоставляющий услуги рабочим станциям. Сеть серверов — это совокупность серверов и средств связи, обеспечивающих подключение серверов к базовой сети передачи данных.
Базовая сеть передачи данных — это совокупность средств передачи данных между серверами. Она состоит из каналов связи и узлов связи. Узел связи — это совокупность средств коммутации и передачи данных в одном пункте. Узел, связи принимает данные, поступающие по каналам связи, и передает данные в каналы, ведущие к абонентам.
Базовыми требованиями, определяющими архитектуру компьютерных сетей, являются следующие:
- открытость — возможность включения дополнительных компьютеров, терминалов, узлов и линий связи без изменения технических и программных средств существующих компонентов;
- живучесть — сохранение работоспособности при изменении структуры;
- адаптивность — допустимость изменения типов компьютеров, терминалов, линий связи, операционных систем;
- эффективность — обеспечение требуемого качества обслуживания пользователей при минимальных затратах;
- безопасность информации. Безопасность — это способность сети обеспечить защиту информации от несанкционированного доступа.
- Ресурсы?
- Надежность – высокая наработка на отказ
- Динамичность-минимизация времени отклика сети на запрос пользователя.
- Интерфейс-набор сервисных программ, для получения пользователем данных в нужной форме.
- Автономность-возможность независимой работы сетей различных уровней.
- Коммуникации –различные типы связей.
Указанные требования обеспечиваются модульной организацией управления процессами в сети, реализуемой по многоуровневой схеме. Чисдо уровней и распределение функций между ними существенно влияет на сложность программного обеспечения компьютеров, входящих в сеть, и на эффективность сети. Формальной процедуры выбора числа уровней не существует. Классической является семиуровневая схема. Эта архитектура пришита в качестве эталонной модели.
Уровень 1 — физический — реализует управление каналом связи, что сводится к подключению и отключению канала связи и формированию сигналов, представивших передаваемые данные.
Уровень 2 — канальный — обеспечивает надежную передачу данных через физический канал, организованный на уровне 1.
Уровень 3 — сетевой — обеспечивает выбор маршрута передачи сообщений по линиям, связывающим узлы сети.
Уровни 1-3 организуют базовую сеть передачи данных как систему, обеспечивающую надежную передачу данных между абонентами сети.
Уровень 4 — транспортный — обеспечивает сопряжение абонентов сети с базовой сетью передачи данных.
Уровень 5 — сеансовый — организует сеансы связи на период взаимодействия процессов. На этом уровне по рапросам процессов создаются порты для приема и передачи сообщений и организуются соединения — логические каналы.
Уровень 6 — представительный — осуществляет трансформацию различных языков, форматов данных и кодов для взаимодействия разнотипных компьютеров.
Уровень 7 — прикладной — обеспечивает поддержку прикладных процессов пользователей. Порядок реализации связей в сети регулируется протоколами. Протокол — это набор коммутационных правил и процедур по формированию и передаче данных в сети.
Базовые принципы организации компьютерной сети определяют ее основные характеристики:
• операционные возможности — перечень основных действий по обработке данных. Абоненты сети имеют возможность использовать память и процессоры многих компьютеров для хранения и обработки данных. Предоставляемая компьютерной сетью возможность параллельной обработки данных многими компьютерами и дублирования необходимых ресурсов позволяет сократить время решения задач, повысить надежность системы и достоверность результатов;
• производительность — представляет собой суммарную производительность компьютеров, участвующих в решении задачи пользователя;
• время доставки сообщений — определяется как статистическое среднее время от момента передачи сообщения в сеть до момента получения сообщения адресатом;
стоимость предоставляемых услуг.
Компьютерные сети обладают следующими возможностями, что делает их привлекательными для пользователей:
- обеспечивают параллельную обработку данных несколькими ЭВМ;
- поддерживают распределенные базы информации, когда данные, требуемые для решения прикладных задач, а также программы обработки этих данных распределяются по сети, разгружая ресурсы отдельных компьютеров и приближаясь к тем точкам сети, где они наиболее актуальны;
- обеспечивают возможность специализации отдельных ЭВМ для решения определенных задач;
- автоматизируют обмен информацией и программами между компьютерами сети;
- вычислительные мощности и средства передачи информации резервируются на случай выхода из строя отдельных из них;
- обеспечивают перераспределение вычислительных мощностей между пользователями сети в зависимости от изменения их потребностей и сложности решаемых задач;
- повышают уровень загрузки отдельных компьютеров и дорогостоящего оборудования.
10. Компьютерные сети. Виды сетей их возможности. Архитектура компьютерных сетей.
Компьютерная сеть — система связи компьютеров и вычислительного оборудования (серверы, маршрутизаторы и др. ) для обеспечения совместного использования данных и ресурсов.
Компьютеры, подключаемые к сети, называют узлами.
Способ, с помощью которого сообщение обрабатывается структурными элементами (каналы связи и интерфейсы) и передается по сети, называется сетевым протоколом.
-Если узлы находятся в непосредственной близости друг к другу (например: одно здание), то сеть называется локальной сетью или ЛВС (LAN).
-Сеть, объединяющая ЛВС, называется региональной сетью (WAN), если узлы рассредоточены существенно шире (в пределах города, региона).
Компьютерные сети можно разделить на несколько видов по различным признакам:
1. По признаку удаленности (территориальной распространенности):
-LAN ( ЛВС, Local Area Network) – локальные сети, имеющие замкнутую инфраструктуру, работающие на территории одного здания или части города (10 км в радиусе).
-MAN (Metropolitan Area Network) – региональные (городские) сети между учреждениями в пределах одного или нескольких городов, связывающие много ЛВС.
-WAN (Wide Area Network) – глобальная сеть, покрывающая большие географические регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства.
-CAN (Campus Area Network) – кампусная сеть, объединяет ЛВС близко расположенных зданий.
-PAN (Personal Area Network) – персональная сеть, предназначенная для взаимодействия различных устройств, принадлежащих одному владельцу.
-BAN (Body Area Network – нательная компьютерная сеть) — сеть надеваемых или имплантированных компьютерных устройств.
«Корпоративная сеть» – объединение нескольких сетей, каждая из которых может быть построена на различных технических, программных и информационных принципах.
2. По способу разделения ресурсов:
-Клиент-сервер (с выделенным сервером) – вычислительная или сетевая архитектура, в которой задания или сетевая нагрузка распределены между поставщиками услуг -(серверами) и заказчиками услуг (клиентами).
-Одноранговые – децентрализованная компьютерная сеть, основанная на равноправии участников. Часто в такой сети отсутствуют выделенные серверы, а каждый узел (peer) является как клиентом, так и выполняет функции сервера.
3. По физической среде передачи данных:
4. По функциональному назначению:
— Сети хранения данных ((представляет собой архитектурное решение для подключения внешних устройств хранения данных, таких как дисковые массивы, ленточные библиотеки, оптические приводы к серверам таким образом, чтобы операционная система распознала подключённые ресурсы как локальные).
— Серверные фермы. ( (группа (ассоциация) серверов, соединённых между собой в единую сеть передачи данных и работающих как единое целое).
— Сети управления процессом.
-Сети SOHO (. название сегмента рынка. SOHO относится к категории бизнеса, который включает в себя от 1 до 10 работающих компьютеров),
-домовые сети (разновидность локальной вычислительной сети, позволяющая пользователям нескольких компьютеров обмениваться данными, играть в сетевые игры и выходить в Интернет, проложенная в пределах одного здания (обычно жилого) или объединяющая несколько близлежащих зданий)
5. По скорости передачи:
Низкоскоростные (до 10 Мбит/с).
Среднескоростные (до 100 Мбит/с).
Высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с).
6. По необходимости поддержания постоянного соединения:
-Пакетная сеть, например, Фидонет и UUCP ( Фидонет (международная любительская некоммерческая компьютерная сеть, построенная по технологии «из точки в точку, UUCP (команда копирования файлов между двумя компьютерами под управлением операционной системы UNIX, использующая одноимённый протокол. )
-Онлайновая сеть, например, Интернет и GSM, и
Архитектура компьютерных сетей может рассматриваться с двух точек зрения:
1. С точки зрения топологии КС, т. е. каким образом организована сеть на физическом уровне;
2. С точки зрения ее логической организации, которая включает такие вопросы, как организация доступа пользователей к информационным ресурсам КС, их иерархия, взаимоотношения между компьютерами, сегментами КС, распределения информационных ресурсов по сети (сервера, базы данных и т. д. ), управления сетью в целом и др.
11. Топология компьютерных сетей. Модель OSI.
1. Топология компьютерный сетей.
-Топология сетей описывает физическое расположение программно-аппаратных компонентов (физическая топология) и методы перемещения данных в среде (логическая топология).
1. Шинная технология (bus) В системах с топологией общая шина сетевые адаптеры подключены параллельно к единственному каналу связи – магистрали. Управление шиной может быть как централизованное (станцией-арбитром), так и распределенное (равноправное)