Лекции по вычислительным системам сетям и телекоммуникациям

1. Введение

1.1. Общие сведения о вычислительных системах, сетях и телекоммуникаций.

Компьютерные сети, называемые также «вычислительными сетями», или «сетями передачи данных», являются логическим результатом эволюции двух важнейших научно-технических отраслей современной цивилизации – компьютерных и телекоммуникационных технологий. С одной стороны, сети представляют собой частный случай распределенных вычислительных систем, в которых группа компьютеров согласованно выполняет набор взаимосвязанных задач, обмениваясь данными в автоматическом режиме. С другой стороны, компьютерные сети могут рассматриваться как средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, получившие развитие в различных телекоммуникационных системах.

Вычислительная сеть – это совокупность компьютеров, соединенных линиями связи. Линии связи образованы кабелями или проводами, р/каналами и оптическими коммуникационными устройствами. Все сетевое оборудование работает под управлением системного и прикладного программного обеспечения.

Хронологически первыми появились «глобальные сети». Они объединяют компьютеры, рассредоточенные на расстоянии сотен и тысяч километров. Традиционные глобальные компьютерные сети очень многое унаследовали от телефонных сетей. В основном они предназначены для передачи данных. В них часто используются уже существующие не очень качественные телефонные линии связи, что приводит к более низким, чем в локальных сетях, скоростям передачи данных и обеспечивает набор предоставляемых услуг передачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с использованием электронной почты.

Локальные сети сосредоточены на территории не более 1-2 км; построены с использованием дорогих высококачественных линий связи, которые позволяют, применяя более простые методы передачи данных, чем в глобальных сетях, достичь высоких скоростей обмена данными порядка 100 Мбит/с. Предоставляемые услуги отличаются широким разнообразием и обычно предусматривают реализацию в режиме подключения «on-line».

В конце 80-х годов локальные и глобальные сети имели существенные отличия по протяженности и качеству линий связи, сложности методов передачи данных, скорости обмена данными, разнообразию услуг и масштабируемости. В дальнейшем в результате тесной интеграции локальных и глобальных сетей произошло взаимопроникновение соответствующих технологий.

Одним из проявления сближения локальных и глобальных сетей является появление сетей масштаба большого города, занимающих промежуточное положение между локальными и глобальными сетями. Региональные или городские сети предназначены для обслуживания территории крупного города. При достаточно больших расстояниях между узлами (десятки километров) они обладают качественными линиями связи и высокими скоростями обмена, иногда даже более высокими, чем в традиционных локальных сетях. Они обеспечивают экономическое соединение локальных сетей между собой, а также выход в глобальные сети.

В настоящее время все большее распространение получили «корпоративные сети». Корпоративная сеть (Intranet) – это сеть на уровне компании, предприятия, главным назначением которой является поддержание работы этой компании, предприятия. Пользователями корпоративной сети являются только сотрудники данного предприятия.

Тенденция сближения различных типов сетей характерна не только для локальных и глобальных компьютерных сетей, но и для телекоммуникационных сетей других типов. К телекоммуникационным сетям, кроме компьютерных, относятся телефонные сети, радиосети и телевизионные сети. Во всех них в качестве ресурса, предоставляемого клиентам, выступает информация.

Телефонные сети оказывают «интерактивные услуги» (interactive services), так как два абонента, участвующие в разговоре (или несколько абонентов, если это конференция или циркулярная связь), попеременно проявляет активность.

Радиосети и телевизионные оказывают «широковещательные услуги» (broadcast service) – при этом информация распространяется только в одну сторону – из сети к абонентам, по схеме «один-ко-многим» (point-to-multipoint).

Конвергенция телекоммуникационных сетей идет по многим направлениям.

Прежде всего, наблюдается «сближение видов услуг», предоставляемых клиентам. Компьютерные сети изначально разрабатывались для передачи алфавитно-цифровой информации, которую часть называют просто данными (data), в результате у компьютерных сетей имеется и другое название- «сети передачи данных» (data network). Телефонные сети и радиосети созданы для передачи только голосовой информации, а телевизионные передают голос и изображение.

Первая попытка создания универсальной, так называемой «мультисервисной сети», способной оказывать различные услуги, в том числе услуги телефонии и передачи данных, привела к появлению технологии цифровых сетей с интегральными услугами – ISDN (Integrated Service Digital Network).

Технология сближения сетей происходит сегодня на основе цифровой передачи информации различного типа, метода коммутации пакетов и программирования услуг. Телефония уже давно сделала ряд шагов навстречу компьютерным сетям. Прежде всего, за счет представления голоса в цифровой форме, что делает принципиально возможным передачу телефонного и компьютерного трафика по одним и тем же цифровым каналам (телевидение также может сегодня передавать изображение в цифровой форме). Телефонные сети широко используют комбинацию методов коммутации каналов и пакетов.

Сегодня пакетные методы коммутации постепенно теснят традиционные для телефонных сетей методы коммутации каналов даже при передаче голоса. У этой тенденции есть достаточно очевидная причина – на основе коммутации пакетов можно более эффективно использовать пропускную способность каналов связи и коммутационного оборудования.

Однако, неверно было бы говорить, что методы коммуникации каналов морально устарели и у них нет будущего. На новом витке спирали развития они находят свое применение, но только в других формах. Так, их используют сверхскоростные магистрали DWDM (Dense Wave Division Multiplexing – технология спектрального – до 100 Гбит/с мультиплексирования), где коммутация происходит на уровне спектральных каналов.

Источник

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Лекция 1 Основные понятия вычислительных систем

Использование передовых технологий в области электроники и техники связи позволило по-новому организовать многие виды систем обработки информации. Главной особенностью при этом является объединение в одну систему большого количества сложноорганизованных и интенсивно взаимодействующих между собой устройств. Одним из таких способов интегрирования вычислительных ресурсов и являются вычислительные сети (ВС.). Главная цель интеграции в вычислительных сетях – передача, хранение и обработка информации. С точки зрения пользователя этой информации под ВС понимается такое соединение двух или более компьютеров, которое позволяет им разделять ресурсы друг друга.

Для классификации вычислительных сетей обычно используют следующие признаки:

• географический размер сети,
• способ разделения ресурсов,
• технологию передачи данных,
• топологию связи.

Географический размер сети

В зависимости от размера географической области, которую охватывают вычислительные сети, они подразделяются на три основных типа: локальные (LAN), региональные (MAN) и глобальные (WAN). Локальные сети (ЛВС) объединяют компьютеры в пределах небольшого физического пространства, например одного или нескольких рядом находящихся зданий. Они обслуживают пользователей, находящихся на расстоянии десятков и сотен метров друг от друга, и число этих пользователей, в самом лучшем случае, не превышает несколько тысяч человек. Такие маленькие размеры ЛВС позволяют работать на скоростях взаимодействия 10 Мбит в секунду и выше. Например, локальная сеть Fast Ethernet работает со скоростью 100 Мб/с. Существуют сети Ethernet на скоростях 1 Гб/с. Обмен информацией между устройствами ЛВС происходит с большой интенсивностью. Размер информационных блоков в разных сетях колеблется от 38 бит (сеть Cambridg Ring) до 8 Мбит в сетях с жезловым управлением. В качестве среды передачи данных в LAN часто используется витая пара, коаксиал, оптоволокно. Существуют беспроводные сети, использующие для передачи информации инфракрасное излучение или электромагнитное излучение СВЧ диапазона. Региональные сети (РВС) используют технологию глобальных сетей для объединения локальных сетей в конкретном регионе, например, городе. Они имеют много общего с LAN, например высокую скорость передачи и не очень высокий уровень ошибок в канале связи, но должны обладать возможностью передавать более широкий информационный спектр, не только данные и аудио, но и поддерживать видео-обмен. В качестве среды передачи в этом случае часто используются оптоволокно. Глобальные сети (ГВС) охватывают весь земной шар, для этого используются дополнительные средства коммуникаций – спутники, антенны т.д. Например, услуги сети Интернет доступны по всему миру. В качестве среды передачи данных часто используются телефонные линии, спутниковые системы и наземные микроволновые средства. Отличительной особенностью WAN являются невысокая скорость передачи и более высокий уровень ошибок передачи.

Источник

Конспект Лекций по курсу _»вычислительные системы, сети и телекоммуникации» Оглавление.

Архитектура информационно–вычислительных систем (оглавление)

Система (от греч. systema — целое, составленное из частей соединение) — это совокупность элементов, взаимодействующих друг с другом, образующих оп­ределенную целостность, единство. Приведем некоторые понятия, часто исполь­зующиеся для характеристики системы.

1. Элемент системы — часть системы, имеющая определенное функциональное назначение. Сложные элементы систем, в свою очередь состоящие из более про­стых взаимосвязанных элементов, часто называют подсистемами.

2. Организация системы — внутренняя упорядоченность, согласованность взаи­модействия элементов системы, проявляющаяся, в частности, в ограничении разнообразия состояний элементов в рамках системы.

3. Структура системы — состав, порядок и принципы взаимодействия элементов системы, определяющие основные свойства системы. Если отдельные элементы системы разнесены по разным уровням и внутренние связи между элементами организованы только от вышестоящих к нижестоящим уровням, и наоборот, то говорят об иерархической структуре системы. Чисто иерархические структу­ры встречаются практически редко, поэтому, несколько расширяя это понятие, под иерархической структурой обычно понимают и такие структуры, где среди прочих связей иерархические связи имеют главенствующее значение.

4. Архитектура системы — a) совокупность свойств системы, существенных для пользователя.

б) принцип работы системы на функциональном уровне без относительной физической реализации.

в) концепция, определяющая модель, структуру выполняемых функций и взаимосвязь компонентов информационной системы.

5. Целостность системы — принципиальная несводимость свойств системы к сум­ме свойств отдельных ее элементов (эмерджентность свойств) и в то же время зависимость свойств каждого элемента от его места и функции внутри системы.

Источник