Устройства для объединения компьютерных сетей

1.5.2. Устройства объединения сетей на различных уровнях

Устройства объединения сетей обеспечивают связь между сегментами локальных сетей, отдельными ЛВС и подсетями любого уровня. Эти устройства в самом общем виде могут быть отнесены к определенным уровням эталонной модели взаимодействия открытых систем.

Существуют следующие классы устройств для объединения сегментов ЛВС и сетей (см. табл. 1.1):

• повторители (repeaters) объединяют сети на физическом уровне;
• мосты (bridges) и коммутаторы (switches) объединяют сети на канальном уровне и используют функциональные возможности физического уровня. Мосты выполняются на основе компьютера, оснащенного соответствующим ПО. Отличие коммутаторов от мостов в том, что они реализуют свои функции аппаратными средствами и поэтому обладают значительно более высоким быстродействием;
• маршрутизаторы (routers) объединяют сети на сетевом уровне и используют функциональные возможности уровней 1 и 2;
• шлюзы, или межсетевые интерфейсы (gateways), объединяют сети на прикладном уровне и используют функциональные возможности всех нижележащих уровней.

1.6. Требования к качеству услуг и производительности вычислительных сетей

1.6.1. Критерии оценки качества обслуживания

Основное требование – это обеспечение всем пользователям доступа к разделяемым ресурсам сети с заданным качеством обслуживания (QoS – Quality of Service). Основными критериями оценки качества обслуживания являются производительность, надежность и безопасность. В качестве показателей производительности используются время реакции, пропускная способность и задержка передачи. Время реакции – это интервал времени между возникновением запроса пользователя к сетевой службе и получением ответа. Время реакции зависит от загруженности сегментов среды передачи и активного сетевого оборудования (коммутаторов, маршрутизаторов, серверов). Пропускная способность – это объем данных, передаваемых в единицу времени (бит/с, пакетов/с). Пропускная способность составного пути в сети определяется самым медленным элементом (как правило, это маршрутизатор). Задержка передачи – это интервал времени между моментом поступления пакета на вход сетевого устройства и моментом появления его на выходе устройства. Подробные сведения о показателях качества обслуживания и методах расчета параметров сети приведены в разделе 8. В данном разделе рассмотрим методику приближенного расчета параметров сети для диалогового режима.

1.6.2. Расчет параметров сети для диалогового режима

Для анализа диалогового режима работы сети используем модель замкнутой сети массового обслуживания (ЗСеМО) [13]. Данные графиков использования приложений различными типами пользователей и данные о числе пользователей позволяют определить графики загрузки серверов в виде числа пользователей использующих сервер на каждом интервале. Рассмотрим решение задачи для диалогового режима работы локальной вычислительной системы (см. рис. 1.7) со следующими параметрами:

• время реакции диалогового абонента (время обдумывания) 1/;
• время решения задания (время ответа на запрос с терминала) не должно превышать T_доп для 90 % заданий;
• число пользователейn.

Вэтой модели постоянно циркулируютn заявок (транзактов). Требуется найти:

• значение параметров сети массового обслуживания  и , при которых t  T_доп для 90 % диалоговых заявок, т.е. P< t10 c > = 0.9;
• по найденным  и  вычислить системные и сетевые характеристики СеМО;
• определить подходящий тип вычислительной системы и ее показатели производительности, обеспечивающие требуемое время ответа на запрос с терминала.

Для решения задачи используется приближенный метод, основанный на декомпозиции вычислительной системы на подсистему обработки и терминальную подсистему (и их «независимом» рассмотрении) с последующим балансом потоков в этих подсистемах. Тогда для отыскания неизвестных  и  (для экспоненциальных потоков требований и обслуживания) можно составить систему уравнений: , (1.1) . (1.2) Из первого уравнения  —  = — ln(1-P) / T_доп. Подставив  —  в уравнение, получим: (1.3) причем , где– интенсивность запросов, приходящаяся на одного пользователя. Тогда можно определить требуемую производительность вычислительной системы (сеть и серверы) =  — ln(1-P) / T_доп, коэффициент загрузки системы  =  /, а также среднее время задержки запроса на сервере. 1 дейтаграмма – пакет, передаваемый через сеть независимо от других пакетов 2 хост (англ. host) – компьютер, постоянно подключенный к сети 3 Этот интерфейс известен как последовательный порт. Позднее проявились другие стандарты асинхронной передачи. В настоящее время RS-232-C заменен современным стандартом RS-232-D. 4 SDLC – Synchronous Data Link Control, LAPB – Link Access Protocol-Balanced, HDLC – High-Level Data Link Control. 5 Значение термина «синхронность» для синхронных и асинхронных линий отличается от его значения для сетей SONET и SDH.

Источник

2.23. Соединение между собой устройств сети

Рис. 2.30. Сетевой интерфейсный адаптер

• Сетевые кабели (коаксиальные, состоящие из двух изолированных между собой концентрических проводников, из которых внешний имеет вид трубки; оптоволоконные; кабели на витых парах, образованные двумя переплетёнными друг с другом проводами, и др.).
• Коннекторы (соединители) для подключения кабелей к компьютеру; разъёмы для соединения отрезков кабеля.
• Сетевые интерфейсные адаптеры для приёма и передачи данных. В соответствии с определённым протоколом управляют доступом к среде передачи данных. Размещаются в системных блоках компьютеров, подключенных к сети. К разъёмам адаптеров подключается сетевой кабель.

• Трансиверы повышают уровень качества передачи данных по кабелю, отвечают за приём сигналов из сети и обнаружение конфликтов.
• Хабы (концентраторы) и коммутирующие хабы (коммутаторы) расширяют топологические, функциональные и скоростные возможности компьютерных сетей. Хаб с набором разнотипных портов позволяет объединять сегменты сетей с различными кабельными системами. К порту хаба можно подключать как отдельный узел сети, так и другой хаб или сегмент кабеля. Повторители (репитеры) усиливают сигналы, передаваемые по кабелю при его большой длине.

2.24. Классификация компьютерных сетей по степени географического распространения

По степени географического распространения сети делятся на локальные, городские, корпоративные, глобальные и др. Локальная сеть (ЛВС или LAN — Local Area NetWork) — сеть, связывающая ряд компьютеров в зоне, ограниченной пределами одной комнаты, здания или предприятия. Небольшая офисная локальная сеть Глобальная сеть (ГВС или WAN — World Area NetWork) — сеть, соединяющая компьютеры, удалённые географически на большие расстояния друг от друга. Отличается от локальной сети более протяженными коммуникациями (спутниковыми, кабельными и др.). Глобальная сеть объединяет локальные сети Глобальная сеть Городская сеть (MAN — Metropolitan Area NetWork) — сеть, которая обслуживает информационные потребности большого города. 2.25. Соединение локальныех сетей Для соединения локальных сетей используются следующие устройства, которые различаются между собой по назначению и возможностям:  Мост (англ. Bridge) — связывает два фрагмента локальных сетей. Передаёт данные между фрагментами сетей в пакетном виде, не производя в них никаких изменений. Ниже на рисунке показаны три фрагмента локальных сетей, соединённые двумя мостами. Соединение локальных сетей посредством мостов Здесь мосты создали расширенную сеть, которая обеспечивает своим пользователям доступ к прежде недоступным ресурсам. Кроме этого, мосты могут фильтровать пакеты, охраняя всю сеть от локальных потоков данных и пропуская наружу только те данные, которые предназначены для других сегментов сети.  Маршрутизатор (англ. Router) объединяет сети с общим протоколом более эффективно, чем мост. Он позволяет, например, расщеплять большие сообщения на более мелкие куски, обеспечивая тем самым взаимодействие локальных сетей с разным размером пакета. Маршрутизатор может пересылать пакеты на конкретный адрес (мосты только отфильтровывают ненужные пакеты), выбирать лучший путь для прохождения пакета и многое другое. Чем сложней и больше сеть, тем больше выгода от использования маршрутизаторов.  Мостовой маршрутизатор (англ. Brouter) — это гибрид моста и маршрутизатора, который сначала пытается выполнить маршрутизацию, где это только возможно, а затем, в случае неудачи, переходит в режим моста.  Шлюз (англ. GateWay), в отличие от моста, применяется в случаях, когда соединяемые сети имеют различные сетевые протоколы. Поступившее в шлюз сообщение от одной сети преобразуется в другое сообщение, соответствующее требованиям следующей сети. Таким образом, шлюзы не просто соединяют сети, а позволяют им работать как единая сеть. C помощью шлюзов также локальные сети подсоединяются к мэйнфреймам — универсальным мощным компьютерам.

Источник