1 История развития компьютерных сетей. Назначение компьютерных сетей. Основные проблемы и перспективы развития компьютерных сетей
 Скачать 127.86 Kb.
|
|
5)Понятие об узкополосном и широкополосном способе передачи данных. Оценка качества коммуникационной сети Понятие об узкоплосном и широкополосном способе передачи Широкополосный доступ-Если коммутируемый доступ имеет ограничение по битрейт порядка 56 кбит/c и полностью занимает телефонную линию, то широкополосные технологии обеспечивают во много раз бо́льшую скорость обмена данными и не монополизируют телефонную линию. Кроме высокой скорости, широкополосный доступ обеспечивает непрерывное подключение к Интернету (без необходимости установления коммутируемого соединения) и так называемую «двустороннюю» связь, то есть возможность как принимать («загружать»), так и передавать («выгружать») информацию на высоких скоростях. Узкополосная система (baseband) использует цифровой способ передачи сигнала. Хотя цифровой сигнал имеет широкий спектр и теоретически занимает бесконечную полосу частот, на практике ширина спектра передаваемого сигнала определяется частотами его основных гармоник. Именно они дают основной энергетический вклад в формирование сигнала. В узкополосной системе передача ведется в исходной полосе частот, не происходит переноса спектра сигнала в другие частотные области. Именно в этом смысле система называется узкополосной. Сигнал занимает практически всю полосу пропускания линии. Для регенерации сигнала и его усиления в сетях передачи данных используют специальные устройства – повторители (repeater, репитор). Примером реализации узкополосной передачи являются локальные сети и соответствующие спецификации IEEE (например, 802.3 или 802.5). Ранее узкополосная передача из-за затухания сигналов использовалась на расстояниях порядка 1-2 км по коаксиальным кабелям, но в современных системах, благодаря различным видам кодирования и мультиплексирования сигналов и видам кабельных систем, ограничения отодвинуты до 40 и более километров. Термин широкополосная (broadband) передача изначально использовался в системах телефонной связи, где им обозначался аналоговый канал с диапазоном частот (шириной полосы пропускания) более 4 КГц. С целью экономии ресурсов при передаче большого числа телефонных сигналов с полосой частот 0,3-3,4 КГц были разработаны различные схемы уплотнения (мультиплексирования) этих сигналов, обеспечивающие их передачу по одному кабелю. Оценка качества коммуникационной сети Для оценки качества коммуникационной сети можно использовать следующие характеристики: •Скорость передачи данных по каналу связи •Пропускную способность канала связи •Достоверность передачи информации •Надёжность канала связи и модемов Скорость передачи данных по каналу связи измеряется количеством битов информации, передаваемых за единицу времени – секунду. Скорость передачи данных зависит от типа и качества канала связи, типа используемых модемов и принятого способа синхронизации. Так, для асинхронных модемов и телефонного канала связи диапазон скоростей составляет 300-9600 бит/с, а для синхронных – 1200-19200 бит/с. 6)Организация сетей различных типов. Типы сетей: одноранговые, серверные, гибридные. Архитектура «клиент-сервер». Типы серверов: файловые, печати, приложений, сообщений, баз данных. Организация сетей различных типов. Одноранговые сети. В централизованной сети терминалы соединены с главным компьютером (мэйнфреймом). Ресурсы ограничены, а расширение системы может стоить очень дорого, поскольку требует замены центрального компьютера. Как правило, здесь есть только один системный администратор, который решает, кто и когда будет работать с ресурсами. Одноранговая сеть состоит из соединенных друг с другом компьютеров, которые, как следует из названия, равноправны и могут разделять свои ресурсы. Иными словами, принтер или диск, подключенные к машине А, будут доступны как самой машине А, так и машинам В, С и D. Одноранговые сети хорошо подходят для небольших организаций. Они дешевы и просты в установке. Что касается администрирования, то здесь каждый пользователь контролирует ресурсы своей машины и определяет, кто будет иметь к ним доступ. Организация сетей различных типов. Серверные сети. Сети клиент/сервер одновременно и мощнее, и универсальнее, чем централизованные или одноранговые. Вы можете связать множество разнородных компьютеров, имеющих разные операционные системы, чтобы обеспечить поддержку сотен клиентов. В отличие от централизованной сети здесь можно объединить несколько мини-компьютеров или мощных микрокомпьютеров, играющих роль серверов, чтобы увеличить объем предоставляемых ресурсов. Серверы в такой конфигурации имеют специальные серверные операционные системы. В случае "чистой" сети клиент/сервер клиенты обладают своими собственными вычислительными мощностями и ресурсами. В то время как в одноранговых сетях компьютеры напрямую соединяются друг с другом, в сетях вер могут быть такие компьютеры, которые соединены только с сервером. Соединение клиентов с сервером возможно даже по телефонной линии. Одноранговые сети состоят из равноправных и достаточно мощных которые могут выступать в роли клиентов, так и серверов, тогда как сети клиент/сервер состоят из менее мощных клиентов, соединенных с мощными серверами. Сети допускают масштабирование, поскольку при возрастании требований в систему можно добавлять дополнительные серверы. Типы серверов. Файловые печати приложений сообщений баз данных Сервер электронной почты. Mail Server. Выделенный узел для обработки почтовых приложений может иметь потребность у организации с численностью сотрудников 30-40 человек и позволяет централизованно управлять внешней корреспонденцией, внутренней перепиской и документооборотом. Сервер баз данных. Database server. Следующая роль следует из названия - обработка данных, организованных и структурированных согласно определенным правилам и хранимых совместно. Наиболее часто используемые средства управления данными это MS SQL Server, Oracle, Apache, MySql. Файловый сервер. Предназначен для организации и структурированного хранения данных пользователей с учетом политик безопасности и доступа. Количество пользователей и объем хранимых данных являются определяющими моментами при определении состава такой системы Серверы приложений. Для сервера приложений характерны расширенные возможности обработки информации, а взаимодействие с клиентом становится подобным работе приложения. В маркетинге термином «сервер приложений» обычно обозначают предлагаемое продавцами комплексное решение, которое содержит все требуемые компоненты технологий. Для некоторых организаций такой комплексный подход к построению сервера приложений облегчает разработку благодаря унификации разрабатываемых моделей и централизации поддержки. +Принт-серверы Такие серверы позволяют всем подключенным к сети компьютерам распечатывать документы на одном или нескольких общих принтерах. В этом случае отпадает необходимость комплектовать каждый компьютер собственным печатающим устройством 7)Базовые сетевые топологии и комбинированные топологические решения. Достоинства и недостатки базовых сетевых топологий. •Топология «звезда» Информация между любыми двумя пользователями в этом случае проходит через центральный узел вычислительной сети. Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает. •Топология кольцо- При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны с другой по кругу. Коммуникационная связь замыкается в кольцо, данные передаются от одного компьютера к другому как бы по эстафете. Если компьютер получит данные, предназначенные для другого компьютера, он передает их сле¬дующему по кольцу. Если данные предназначены для получившего их компьютера, они дальше не передаются. •Топология «шина»- Топология «общая шина» предполагает использование одного кабеля, к которому подключаются все компьютеры сети. В данном случае кабель используется совместно всеми станциями по очереди. Принимаются специальные меры для того, чтобы при работе с общим кабелем компьютеры не мешали друг другу передавать и принимать данные •Комбинированным решением является древовидная структура, которая строится в виде комбинаций вышеперечисленных топологий вычислительных сетей. Основание дерева вычислительной сети располагается в точке (корень), в которой собираются коммуникационные линии (ветви дерева). Достоинства и недостатки базовых сетевых топологий. Преимущества и недостатки топологии «звезда» Большинство проектировщиков сетей считают топологию "звезда" самой простой с точки зрения проектирования и установки. Это объясняется тем, что сетевая среда выходит непосредственно из концентратора и прокладывается к месту установки рабочей станции. Другим достоинством этой топологии является простота обслуживания: единственной областью концентрации является центр сети. Также топология "звезда" позволяет легко диагностировать проблемы и изменять схему прокладки. Кроме того, к сети, использующей топологию "звезда", легко добавлять рабочие станции. Если один из участков сетевой среды передачи данных обрывается или закорачивается, то теряет связь только устройство, подключенное к этой точке. Остальная часть сети будет функционировать нормально. Короче говоря, топология "звезда" считается наиболее надежной Топология «кольцо» Достоинства: Отсутствие возможности для столкновения передающейся информации. Возможность одновременной передачи данных сразу несколькими компьютерами. Возможность промежуточного сигнала. Недостатки: Высокая стоимость и сложность обслуживания. В случае выхода из строя кабеля или компа сеть прекращает функционировать. Кольцо в 2.5 раза медленнее шины. Преимущества и недостатки шинной топологии +Типичная шинная топология имеет простую структуру кабельной системы с короткими отрезками кабелей. Поэтому по сравнению с другими топологиями стоимость ее реализации невелика. Однако низкая стоимость реализации компенсируется высокой стоимостью управления. Фактически, самым большим недостатком шинной топологии является то, что диагностика ошибок и изолирование сетевых проблем могут быть довольно сложными, поскольку здесь имеются несколько точек концентрации. Так как среда передачи данных не проходит через узлы, подключенные к сети, потеря работоспособности одного из устройств никак не сказывается на других устройствах. Хотя использование всего лишь одного кабеля может рассматриваться как достоинство шинной топологии, однако оно компенсируется тем фактом, что кабель, используемый в этом типе топологии, может стать критической точкой отказа. Другими словами, если шина обрывается, то ни одно из подключенных к ней устройств не сможет передавать сигналы. 8)Типы серверов. Топология сети. Стандарт IEEE 802.x. Стандарты семейства IEEE 802.X охватывают только два нижних уровня семи-уровневой модели OSI - физический и канальный. Это связано с тем, что именно эти уровни в наибольшей степени отражают специфику локальных сетей. Старшие же уровни, начиная с сетевого, в значительной степени имеют общие черты как для локальных, так и для глобальных сетей. В 1980 году в институте IEEE был организован комитет 802 по стандартизации локальных сетей, в результате работы которого было принято семейство стандартов IEEE 802.x, которые содержат рекомендации по проектированию нижних уровней локальных сетей. Позже результаты работы этого комитета легли в ос¬нову комплекса международных стандартов ISO 8802-1...X. Эти стандарты были созданы на основе очень распространенных фирменных стандартов сетей Ethernet, ArcNet и Token Ring. Сегодня комитет 802 включает следующие подкомитеты: 802.1 — Internetworking — объединение сетей; 802.2 — Logical Link Control, LLC — управление логической передачей данных; 802.3 - Ethernet с методом доступа CSMA/CD; 802.4 — Token Bus LAN — локальные сети с методом доступа Token Bus; 802.5 — Token Ring LAN — локальные сети с методом доступа Token Ring; 802.6 — Metropolitan Area Network, MAN — сети мегаполисов; 802.7 — Broadband Technical Advisory Group — техническая консультацион¬ная группа по широкополосной передаче; 802.8 — Fiber Optic Technical Advisory Group — техническая консультацион¬ная группа по волоконно-оптическим сетям; 802.9 — Integrated Voice and data Networks — интегрированные сети передачи голоса и данных; 802.10 — Network Security — сетевая безопасность; 802.11 — Wireless Networks — беспроводные сети; 802.12 — Demand Priority Access LAN, l00VG-AnyLAN — локальные сети с методом доступа по требованию с приоритетами. Типы серверов. Сервер электронной почты. Mail Server.Выделенный узел для обработки почтовых приложений может иметь потребность у организации с численностью сотрудников 30-40 человек и позволяет централизованно управлять внешней корреспонденцией, внутренней перепиской и документооборотом. Сервер баз данных. Database server.Следующая роль следует из названия - обработка данных, организованных и структурированных согласно определенным правилам и хранимых совместно. Наиболее часто используемые средства управления данными это MS SQL Server, Oracle, Apache, MySql. Файловый сервер.Предназначен для организации и структурированного хранения данных пользователей с учетом политик безопасности и доступа. Количество пользователей и объем хранимых данных являются определяющими моментами при определении состава такой системы Серверы приложений.Для сервера приложений характерны расширенные возможности обработки информации, а взаимодействие с клиентом становится подобным работе приложения. В маркетинге термином «сервер приложений» обычно обозначают предлагаемое продавцами комплексное решение, которое содержит все требуемые компоненты технологий. Для некоторых организаций такой комплексный подход к построению сервера приложений облегчает разработку благодаря унификации разрабатываемых моделей и централизации поддержки. +Принт-серверыТакие серверы позволяют всем подключенным к сети компьютерам распечатывать документы на одном или нескольких общих принтерах. В этом случае отпадает необходимость комплектовать каждый компьютер собственным печатающим устройством 9)Базовые технологии локальных сетей: IEEE802.3/Ethernet. Характеристика и принцип функционирования. Базовые технологии локальных сетей: Ethernet. Ethernet - это сетевой стандарт Спецификации Ethernet определяют протокол как совокупность из трех необходимых компонентов: набора правил физического уровня, задающих типы кабеля и ограничения кабельной системы для сетей Ethernet; формата кадра, задающего порядок и назначение битов, передаваемых в пакете Ethernet; механизма управления доступом к среде, называемого множественным доступом с контролем несущей и обнаружением коллизий. Технология Ethernet Фирменный сетевой стандарт Ethernet был разработан фирмой Xerox в 1975 году. В 1980 году фирмы DEC, Intel, Xerox разработали стандарт Ethernet DIX на основе коаксиального кабеля. Эта последняя версия фирменного стандарта послужила основой стандарта IEEE 802.3. Стандарт IEEE 802.3 имеет модификации, которые различаются типом используемой физической среды: 10Base-5 - "толстый" коаксиальный кабель диаметром 0,5". Позволяет создавать сегменты до 500 м; 10Base-2 - "тонкий" коаксиальный кабель диаметром 0,25". Позволяет создавать сегменты до 185 м; 10Base-T - неэкранированная витая пара. Позволяет создавать сеть по топологии "звезда". Расстояние от концентратора до конечного узла - не более 100 м; 412 10Base- F - волоконно-оптический кабель. Топология аналогична топологии предыдущей модификации. Расстояние от концентратора до конечного узла - от 1000 до 2000 м в зависимости от варианта спецификации. Локальные сети, построенные по этому стандарту, обеспечивают пропускную способность до 10 Мбит/с. Используемая топология - общая шина, "звезда" и смешанные структуры. В стандарте 802.3, включая Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, в качестве метода доступа к среде передачи данных используется метод коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (carrier-sense-miltiply-access with collision detection, CSMA/CD), метод CSMA/CD. Этот метод используется в сетях, где все компьютеры имеют непосредственный доступ к общей шине и могут немедленно получить данные, которые посылаются любым компьютером. Простота этого метода позволила ему получить широкое распространение. Данные передаются кадрами. Каждый кадр снабжается преамбулой (8 байт), которая позволяет синхронизировать работу приемника и передатчика. В заголовках кадра указывается адрес узла-получателя, который позволяет узлу-получателю распознать, что предаваемый кадр предназначен ему, и адрес узла-отправителя для отправки сообщения, подтверждающего факт получения кадра. Минимальная длина кадра - 64 байта, максимальная - 1518 байт. Минимальная длина кадра является одним из параметров, определяющих диаметр сети или максимальную длину сегмента сети. Чем меньше кадр, тем меньше диаметр сети. Передача кадра возможна, когда никакой другой узел сети не передает свой кадр. Стандарт Ethernet не позволяет одновременную передачу/прием более одного кадра. На практике в сетях Ethernet возможны ситуации, когда два узла пытаются передать свои кадры. В таких случаях происходит искажение передаваемых данных, потому что методы стандарта Ethernet не позволяет выделять сигналы одного узла из общего сигнала и возникает так называемая коллизия. Передающий узел, обнаруживший коллизию, прекращает передачу кадра, делает паузу случайной длины и повторяет попытку захвата передающей среды и передачи кадра. После 16 попыток передачи кадра кадр отбрасывается. При увеличении количества коллизий, когда передающая среда заполняется повторными кадрами, реальная пропускная способность сети резко уменьшается. В этом случае необходимо уменьшить трафик сети любыми доступными методами (уменьшение количества узлов сети, использование приложений с меньшими затратами сетевых ресурсов, реструктуризация сети). |