Опорный конспект. Компьютерные сети и телекоммуникации (стр. 2 )

Маршруты могут определяться «вручную» администратором сети, однако в больших сетях они чаще всего определяются автоматически. Для этого конеч­ные узлы и другие устройства сети оснащаются специальными программными средствами, которые организуют взаимный обмен служебными сообщениями, позволяющий каждому узлу составить свое представление о топологии сети.

Записи о маршрутах заносятся в таблицы коммутации устройств сети. В, каж­дой записи признаку (признакам) потока (например, метке, номеру входно­го интерфейса или адресу назначения) ставится в соответствие номер интер­фейса, на который устройство должно передавать данные, относящиеся к это­му потоку.

Демультиплексирование — это разделение суммарного агрегированного пото­ка на несколько составляющих потоков, мультиплексирование (multiplexing) -объединение нескольких отдельных потоков в один общий агрегированный поток, который можно передавать по одному физическому каналу связи. Важ­нейшими способами мультиплексирования являются частотное и временное разделение канала. Совместно используемый несколькими интерфейсами фи­зический канал называют разделяемым (shared).

В сетях для соединения абонентов используются три метода коммутации: коммутация каналов, коммутация пакетов и коммутация сообщений.

Как коммутация каналов, так и коммутация пакетов может быть либо дина­мической, либо постоянной.

В сетях с коммутацией каналов абонентов соединяет составной канал, обра­зуемый коммутаторами сети по запросу одного из абонентов.

Сети с коммутацией каналов хорошо коммутируют потоки данных постоян­ной интенсивности, например потоки данных, создаваемые разговаривающи­ми по телефону собеседниками, но не могут перераспределять пропускную способность магистральных каналов между потоками абонентских каналов динамически.

Коммутация сообщений предназначена для организации взаимодействия поль­зователей в автономном (off-line) режиме, когда не ожидается немедленной реакции на сообщение. При этом методе коммутации сообщение передается через несколько транзитных компьютеров, где оно целиком буферизуется на диске.

Сети с коммутацией пакетов были специально разработаны для эффективной передачи пульсирующего компьютерного трафика. Буферизация пакетов раз­ных абонентов в коммутаторах позволяет сгладить неравномерности интен­сивности трафика каждого абонента и равномерно загрузить каналы связи между коммутаторами.

В сетях с коммутацией пакетов объем передаваемых данных от всех абонен­тов сети в единицу времени больше, чем при использовании сети с коммута­цией каналов. Однако для каждой пары абонентов пропускная способность сети может оказаться ниже, чем у сети с коммутацией каналов, за счет очере­дей пакетов в коммутаторах.

Сети с коммутацией пакетов могут работать в одном из двух режимов: дейтаграммном режиме или режиме виртуальных каналов. Дейтаграммный способ передачи данных основан на том, что все передаваемые пакеты обрабатыва­ются независимо друг от друга, пакет за пакетом. Механизм виртуальных ка­налов учитывает существование в сети потоков данных и прокладывает для всех пакетов потока единый маршрут.

Тема 3.

Структуризация как средство построения больших сетей

Различают топологию физических связей (физическую структуру сети), оп­ределяемую электрическими соединениями компьютеров, и топологию логи­ческих связей (логическую структуру сети), определяемую маршрутами пе­редачи данных между узлами сети.

Логическая и физическая структуры сети в общем случае не совпадают.

Повторитель (repeater) — является средством физической структуризации сети, он используется для физического соединения двух или более сегментов кабе­ля локальной сети с целью увеличения общей длины сети. Многопортовый повторитель часто называют концентратором (concentrator), или хабом (hub).

Распространение трафика, предназначенного для компьютеров некоторого сегмента сети, только в пределах этого сегмента, называется локализацией трафика,

Логическая структуризация сети — это процесс разбиения сети на сегменты с локализованным трафиком. Логическая структуризация сети направлена на повышение производительности и безопасности сети.

Средствами логической структуризации служат такие коммуникационные уст­ройства, как мосты (bridge), коммутаторы (switch), маршрутизаторы (router) и шлюзы (gateway).

Основные программные и аппаратные компоненты сети

Вычислительная сеть — это многослойный комплекс взаимосвязанных и со­гласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов: ком­пьютеров, коммуникационного оборудования, операционных систем, сетевых приложений.

Для конечного пользователя сеть представляет собой, прежде всего, набор се­тевых служб, обеспечивающих ему совместное с другими пользователями сети использование сетевых ресурсов. Основные службы — файловая служба и служба печати — обычно предоставляются сетевой ОС, а вспомогательные, например служба баз данных, факса или передачи голоса, — системными се­тевыми приложениями.

Важнейшим свойством сетевой службы является ее прозрачность.

Телекоммуникационная сеть в общем случае состоит из следующих компо­нентов: сети доступа (access network), магистрали (backbone), информацион­ных центров (data centers).

Сеть доступа предназначена для концентрации информационных потоков, поступающих по многочисленным каналам связи от оборудования пользова­телей, в сравнительно небольшом количестве узлов магистральной сети.

Магистральная сеть объединяет отдельные сети доступа, выполняя функции транзита трафика между ними по высокоскоростным каналам.

Информационные центры — это собственные информационные ресурсы сети, на основе которых осуществляется обслуживание пользователей.

Сети операторов связи

Специализированное предприятие, которое создает телекоммуникационную сеть для оказания общедоступных услуг, владеет этой сетью и поддержива­ет ее работу, традиционно называется оператором связи (telecommunication carrier).

Операторы связи отличаются друг от друга: набором предоставляемых услуг, территорией, в пределах которой предоставляются услуги, типом клиентов, на которых ориентируются их услуги, а также имеющейся во владении опера­тора инфраструктурой — линиями связи, коммутационным оборудованием, информационными серверами и т. п.

Множество клиентов может быть разделено на массовых индивидуальных клиентов и корпоративных клиентов.

Оператора, который предоставляет услуги другим операторам связи, часто называют оператором операторов (carrier of carriers).

По степени покрытия территории, на которой услуги предоставляются, опера­торы делятся на локальных, региональных, национальных и транснациональных.

Корпоративные сети

Корпоративная сеть — это сеть, главным назначением которой является под­держание работы конкретного предприятия, владеющего данной сетью. Поль­зователями корпоративной сети являются только сотрудники данного пред­приятия.

Использование вычислительных сетей дает предприятию следующие воз­можности:

разделение дорогостоящих ресурсов; совершенствование коммуникаций; улучшение доступа к информации; быстрое и качественное принятие решений; свобода в территориальном размещении компьютеров.

В зависимости от масштаба производственного подразделения, в пределах ко­торого действует сеть, различают сети отделов, сети кампусов и сети пред­приятий.

Сети отделов используются небольшой группой сотрудников в основном с целью разделения дорогостоящих периферийных устройств, приложений и данных; имеют один или два файловых сервера и не более 30 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.

Сети предприятий (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.

Тема 4.

Требования к компьютерным сетям

Главным требованием, предъявляемым к сетям, является выполнение сетью того набора услуг, для оказания которых она предназначена. Все остальные требования — производительность, надежность, совместимость, управляемость, защищенность, расширяемость и масштабируемость — связаны с качеством выполнения этой основной задачи.

Существует 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 ATM могут гарантировать пользователю заданный уровень пропуск­ной способности. При втором подходе — «с максимальными усилиями» (besteffort) — 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 используется различные характеристики, в том числе: коэффициент готовности, означающий долю времени, в течение кото­рого система может быть использована;