Сети данных общего пользования способы коммутации

Классификация информационно-вычислительных сетей

Информационно-вычислительная (И-В) цепь – система компьютеров объединенных между собой каналами передачи данных. Основным назначением информационно-вычислительных цепей является обеспечение эффективного представления различных информационно-вычислительных услуг пользователю путем организации надежного и удобного доступа к ресурсу расположенному в этой сети.

В настоящее время большая часть услуг большинства сетей лежит в сфере информационного обслуживания.

Информационные системы, построенные на базе И-В сетей решают следующие задачи:

· Хранение и обработка данных;

· Организация доступа пользователей к данным;

· Передача данных и результатов обработки пользователю;

Эффективность решения этих задач обеспечивается:

· Распределенными в сети аппаратными, программными и информационными ресурсами;

· Возможным наличием централизованной базы данных наряду с распределенными базами;

· Высокой надежностью функционирования системы, что обеспечивается резервированием ее элементов;

· Возможностью оперативного перераспределения нагрузки в пиковые периоды времени;

· Специализацией отдельных узлов сети на решение задач определенного класса;

· Решением сложных задач совместно несколькими узлами сети;

· Оперативным дистанционным информационным обслуживанием клиентов.

Основными показателями качества И-В сети являются:

· Производительность – это среднее количество запросов пользователей сети, исполняемых за единицу времени.

· Надежность сети – характеризуется временем наработки на отказ

· Безопасность – это способность сети обеспечить защиту информации от несанкционированного доступа.

· Масштабируемость – возможность расширения сети без заметного снижения ее производительности.

· Универсальность – возможность подключения к сети разнообразного оборудования и ПО от различных производителей.

· Прозрачность – невидимость внутренней архитектуры сети для конечного пользователя.

В зависимости от покрываемой территории И-В сети делятся на:

· Локальные сети (ЛВС, LAN) – сети, абоненты которых находятся на небольшом (10-15 км) расстоянии друг от друга. Обычно локальная вычислительная сеть привязывается к конкретному объекту.

· Региональные сети (РВС, MetropolitanAN) – сети, связывающие между собой абонентов города, области или небольшой страны (десятки или сотни км.). Этот термин встречается крайне редко.

· Глобальные сети (ГВС,WideAN) – сети, объединяющие абонентов удаленных друг от друга на значительные расстояния. Взаимодействие между такими абонентами может осуществляться на базе телефонных линий связи, систем радио, спутниковой связи и др.

До появления сетей данных общего пользования единственным доступным методом для передачи данных между аппаратурой пользователей было применение коммутируемых телефонных сетей общего пользования. Однако коммутируемое соединение при помощи такой линии связи обеспечивает довольно низкие скорости передачи данных, а стоимость передачи данных может оказаться очень высокой из-за длительности сеанса связи и удаленности абонента.

Сети данных общего пользования специально создаются и эксплуатируются для нужд передачи данных. Основным требованием, предъявляемым к сетям данных общего пользования является способность обеспечения взаимодействия оборудования от различных производителей, что в свою очередь требует наличия согласованных стандартов на доступ к этим сетям и их использованию.

Существует два основных типа сетей данных общего пользования:

· Сети данных с коммутацией пакетов;

· Сети данных с коммутацией каналов;

Для каждого из этих типов существуют различные стандарты, которые относятся главным образом к трем нижним уровням эталонной модели взаимодействия открытых систем. В результате любого установления соединения в сети с коммутацией каналов появляется отдельный физический коммуникационный канал, соединяющий аппаратуру вызванного и вызвавшего абонентов и используемую в течение всего периода вызова исключительно этими двумя абонентами. Примером сетей с коммутацией каналов является коммутируемая телефонная сеть общего пользования. Для соединения коммутацией каналов характерна эффективность обеспечения пользователей каналом, обладающим фиксированной скоростью передачи данных (другими словами оба абонента работают с одинаковой скоростью).

В сетях с коммутацией пакетов взаимодействующие абоненты могут работать с различными скоростями, т.к. скорость, с которой данные передаются через интерфейс в сеть, независимо определяется аппаратурой каждого из абонентов, физическое соединение при этом не устанавливается. Вместо этого абонент сначала собирает все подлежащие передаче данные в один или несколько блоков сообщений, называемых пакетами. Эти пакеты содержат сетевые адреса как исходного, так и приемного абонента. Затем исходный абонент передает эти пакеты своему локальному центру коммутации пакетов. Центр коммутации пакетов исследует содержащийся в пакете адрес получателя и на основании имеющейся таблицы маршрутов отправляет его дальше по соответствующему звену.

По мере того как каждый пакет поступает в каждый из расположенных вдоль выбранного маршрута центра коммутации пакетов, пакет передается по требуемому звену вперемешку с другими пакетами. После поступления в конечный центр коммутации пакетов он передается конечному абоненту.

Может возникнуть ситуация, когда в центр коммутации пакетов (ЦКП) одновременно по разным звеньям прибывают несколько пакетов, которые должны быть переданы по одному и тому же звену. В этом случае при передаче нескольких особенно длинных пакетов другим пакетам придется ждать неопределенно большой период времени. Во избежание такой ситуации в сетях с коммутацией пакетов предусматривается максимально допустимая длина пакетов, также пакеты могут разбиваться на несколько более мелких.

Эталонная модель взаимодействия открытых систем (ЭМВОС, OSI)

OSI – Open System Interconnected

Протокол – совокупность правил описывающих взаимодействие абонентов вычислительной системы и способа выполнения определенного класса функций.

Необходимость протоколов обусловлена тем, что в сети могут взаимодействовать абоненты с самым разным оборудованием и ПО, от различных производителей, поэтому для того, чтобы они друг друга понимали, необходимы согласованные стандарты – протоколы.

ЭМВОС представляет собой гипотетическую форму описания распределенной И-В среды, ее структура входящих в ее состав компонентов, функций информационных ресурсов, а также правил и процедур взаимодействия компонентов распределенной И-В среды в процессе функционирования.

Лекция №2 (9 сентября 2008)

(Продолжение…)

Эталонная модель взаимодействия открытых систем основана на базовых понятиях:

1. Систем соответствующих основным компонентам распределенной И-В среды;

2. Прикладных процессов, характеризующих информационный ресурс;

3. Соединений, обеспечивающих обмен информации между прикладными процессами;

Сложность и многообразие функций, выполняемых распределенной И-В средой привели к необходимости иерархического разделения их на группы и создания, таким образом, многоуровневой концепции сети. Каждый уровень состоит из объектов, выполняет определенные логические функции и обеспечивает некоторый набор услуг для находящегося выше уровня.

Таким образом, совокупность правил взаимодействия объектов одноименных уровней называется – протоколом. Правила взаимодействия объектов смежных уровней определяют межуровневый интерфейс. Границы между уровнями устанавливаются таким образом, чтобы взаимодействие смежных уровней было минимальным, общее количество уровней, сравнительно небольшим, а изменения, производимые в рамках одного уровня, не затрагивали бы смежные уровни.

Основная идея, заложенная в ЭМВОС, заключается в том, чтобы каждый уровень добавлял свои сервисные функции к тем сервисным функциям, которые уже обеспечены находящимся ниже уровнем.

1. Физический уровень (реализует управление каналом связи и организацию дискретного канала; выполняет функции: установления соединения, его поддержания, разъединения, а также преобразование кода и синхронизацию по битам; на этом уровне допустимая вероятность ошибки на бит от 10­Е-5 до 10Е-4 на бит);

2. Канальный уровень (обеспечивает надежную передачу информации через физический канал с вероятностью ошибки в пределах от 10Е-9 до 10Е-8 на бит; является уровнем управления передачи данных; организует побайтовую синхронизацию, и выбор типа канала);

3. Сетевой уровень (обеспечивает сквозную передачу данных между системами; управление сетью на этом уровне заключается в выборе маршрута передачи данных по линиям, связывающим узлы сети);

4. Транспортный уровень (реализует процедуры сопряжения абонентов сети с базовой сетью передачи данных; производит разборку и сборку сообщений, и транспортировку блоков сообщений от пользователя к пользователю);

5. Сеансовый уровень (организует сеансы связи на период взаимодействия процессов; на этом уровне создаются порты для приема и передачи сообщений, а также производится синхронизация отдельных событий);

6.

7. Прикладной уровень (задает требования по качеству обслуживания; согласует семантику данных; опознает партнера пользователя и определяет его доступность в данный момент; выполняет обработку информации);

3-ий уровень – протокол IP;

1-2-ой уровень – конкретная сеть;

4-5-ый уровень – TCP протокол;

6-7-ой уровень – HTTP, FTP протокол;