локально вычеслительные сети ИНФОРМАТИКА 2 КУРС. 14. локальные вычислительные сети (лвс) 14 Типы и характеристики лвс локальная вычислительная сеть
 Скачать 0.81 Mb.
|
|
Идентификация пакетов — это способ их анализа, когда каждому пакету назначается уникальный идентификатор, задаваемый пользователем. Он разработан для коммутируемых соединений. При реализации этого способа в заголовок каждого пакета при его продвижении через коммутируемую структуру добавляется уникальный идентификатор, который распознается и анализируется каждым коммутатором, перед тем как пакет будет направлен для широковещательной доставки или для передачи на другие коммутаторы, маршрутизаторы или оконечное оборудование пользователей. После выхода пакета из коммутирующей структуры коммутатор удаляет идентификатор и передает пакет на конечную станцию назначения. Идентификация пакетов осуществляется на канальном уровне модели ВОС. Она не сопряжена со сложными вычислительными процессами, а объем работы администратора увеличивается незначительно. В результате выполнения процедур фильтрации и идентификации решается вопрос о том, должен ли пакет быть отправлен, отфильтрован и/или передан для широковещательной доставки. Администрирование фильтрацией и идентификацией осуществляется с центрального пункта с помощью программ сетевого управления, что позволяет легко использовать эти процедуры во всей сети. Преимущества фильтрации и идентификации пакетов позволяют создавать архитектуры виртуальных ЛВС, которые не препятствуют выполнению приложений конечного узла и коммуникационных протоколов. Коммутаторы выполняют фильтрацию, идентификацию и передачу пакетов и при этом не происходит никаких изменений в оконечном оборудовании пользователей. Поэтому такая архитектура ВЛВС легко интегрируется с существующими приложениями локальных сетей и обеспечивает масштабируемость и возможность перехода к сетям ATM. Возможность транспортировки пакетов через ATM-сети позволяет организовать 29 ВЛВС в масштабе сети высокого уровня (корпоративной, региональной). Таким образом, стираются границы между пользователями, повышается гибкость конфигурирования ВЛВС при перемещении пользователей и обеспечивается взаи- модействие между магистральными компонентами сети. В виртуальных сетях сравнительно легко решаются проблемы, связанные с перемещением, добавлением и изменением. Организация ВЛВС позволяет сократить административные издержки, когда пользователи меняют свои рабочие места, и, кроме того, технология виртуальных сетей предоставляет много преимуществ для межсетевого взаимодействия. Другие преимущества ВЛВС: лучшие возможности управления и контроля широковещательных передач, обеспе- чение микросегментации сети без ухудшения масштабируемости, возможность распределения нагрузки при прохождении трафика через наиболее интенсивно используемые коммутаторы, обеспечение более тесного увязывания безопасности всей сети с безопасностью пользовательских групп. Особенно важной является возможность ВЛВС обеспечивать барьеры безопасности, ограничивать доступ отдельных пользователей, оповещать сетевого администратора о каждом нежелательном проникновении в сеть, а также контролировать размер и состав рабочих групп пользователей. Эта возможность реализуется путем сегментации сети на отдельные широковещательные группы, что позволяет администраторам ограничить число пользователей в группе ВЛВС и запретить другим пользователям присоединяться к группе без разрешения от управляющего приложения сети. Такая сегментация реализуется сравнительно просто. Порты коммутатора группируются по типу приложений и привилегий доступа. Организуется защищенная группа пользователей ВЛВС, куда получают доступ приложения и ресурсы с ограниченным использованием. Любой пользователь, пытающийся проникнуть в защищенный сегмент ВЛВС, будет замечен программой сетевого управления. Если использовать списки доступа к маршрутизатору, уровень безопасности повышается. Ограничения можно накладывать по времени суток, на основе адресов рабочих станций, по типам приложений или протоколов. Виртуальные ЛВС фактически являются составной частью ATM-архитектур, поэтому сама концепция и часть технологических принципов ВЛВС уже реализованы в коммутаторах ЛВС, которые предлагают аналогичные преимущества при соединениях через разделяемые магистрали локальных сетей. Для конечных пользователей виртуальные ЛВС, как часть коммутируемой архитектуры, невиди- мы. Формирование ВЛВС следует рассматривать не только как решение по эффективному использованию разделяемых концентраторов, маршрутизации, коммутации или сетевого управления. Это — сочетание всех этих компонентов, обеспечивающее гибкую сегментацию и высокоэффективное администрирование всей сети. Можно счи- тать, что ВЛВС — это одна из технологий, которая обеспечит выход за рамки, ограничивающие развитие сетей. Широкомасштабное внедрение решений по созданию распределенных ВЛВС в настоящее время сдерживается из-за отсутствия установленного стандарта для поддержки ВЛВС, в которых применяются устройства различных изготовителей. 30 14.8. Характеристика зарубежных и отечественных ЛВС Зарубежные ЛВС. Наибольший интерес представляют те зарубежные локальные сети, которые получили широкое распространение, в том числе и в России. К их числу относятся: Ethernet, Arcnet, Token Ring, PC Network, Cluster/One, PLAN 4000 и др. Основные характеристики первых трех сетей указаны в табл. 14.1. Таблица 14.1 Характеристика основных зарубежных ЛВС № п/п Наимено вание ЛВС, фирма, год разработки Топо- логия Метод доступ а Среда пере дачи Ско рость передачи, М бит/с Количество абонентов (ПК) Расстоя- ние, м 1 Ethernet 3 Com, 1972 Звезда, шина CSMA/ CD вп, кк, волс 10 Сегмен- тов-15, количество ПК на сег- мент-100, количество ПК в сети- 1024 Длина сегмента: 300 - для КК, 4500 - для ВОЛС и 150 - для ВП 2 Arcnet Datapoint Corp. ,1977 Звезда, шина Марке рная шина кк 2,5 На один сег- мент-256 Длина сегмента- 300 3 Token Ring, IBM, 1984 Кольцо Марке рное кольцо вп, волс 4,0-10,0 до 16,0 Для ВП-72, для ВОЛС- 260 Между блоками доступа и ПК-300 Обозначения: ВП —витая пара; КК — коаксиальный кабель; ВОЛС — волоконно-оптическая линия связи; ПК — персональный компьютер. ЛВС Ethernet фирмы 3 Com, которая считается мировым лидером по производству оборудования ЛВС. Сети работают на кабеле самого разного типа: витые пары, коаксиальный кабель (тонкий и толстый), оптические волокна. Все эти типы кабеля можно смешивать в рамках одной сети с помощью специальных устройств. Адаптеры фирмы поддерживают широкий набор сетевых операционных систем: Novell NetWare, IBM LAN SERVER, 3+Open, VINES Banyan и др. ЛВС Ethernet фирмы 3 Com совместимы с предшественницей, «первородным» вариантом сети Ethernet, созданным и поддерживаемым фирмами DEC, Intel и Xerox, принятым в 1982 г. в качестве международного стандарта. В настоящее время используются более совершенные, высокоскоростные варианты сети Ethernet. Например, в конце 1993 г. фирма Kalpana внедрила комплексную технологию Ethernet, где используются два канала со скоростью передачи 10 Мбит/с каждый. Каналы работают одновременно, причем один из них служит для приема, а другой — для передачи данных. Дуплексная Ethernet — это коммутированная специализированная версия стандартной Ethernet, в которой каналы со скоростью передачи 10 Мбит/с можно формировать в двух направлениях, чтобы добиться суммарной пропускной способности 20 Мбит/с. Разработана и внедрена технология 100-VG Any LAN (VG —Voice Grade, т.е. 31 «класс передачи речи») со скоростью передачи 100 Мбит/с. Эта технология стала стандартом IEEE 802.12. В качестве передающей среды могут использоваться неэкранированная и экранированная витые пары, волоконно-оптический кабель. Применяется нетрадиционный для Ethernet метод CSMA/CD, а другой метод доступа — обработка запросов по приоритету. Все узлы сети разбиты по приоритету на две группы: первая группа с высоким приоритетом; вторая — с низким. Всем узлам сети предоставляется право равного доступа. Концентратор, опрашивая узлы, выявляет наличие запроса на передачу, а затем разрешает этот запрос в соответствии с приоритетом узла. Сеть Arcnet фирмы Datapoint Corp. может иметь или звездообразную топологию, если число станций исчисляется десятками, или шинную — для объединения в сеть небольшого числа близко расположенных компьютеров (при этом к сегменту длиной не более 300 м можно подключить 8 станций). В сети со звездообразной топологией имеется ряд активных концентраторов, соединенных между собой коаксиальным кабелем. К каждому активному концентратору можно подключить 4, 8, 16 или 32 компьютера по звездообразной схеме. Маркер, созданный одним из компьютеров сети, переходит последовательно от компьютера к компьютеру в порядке возрастания их сетевых номеров, даже если смежные номера находятся на разных концах сети. По достижении самого старшего номера в сети маркер переходит к самому младшему, создавая таким образом логическое кольцо. Компьютер, получив маркер, может передать один пакет данных длиной до 512 байт, из них 508 байт — собственно данные, а остальные : — для служебной информации. Если для данной станции одного пакета оказывается недостаточно, чтобы передать все сообщение, потребуется несколько проходов маркера по логическому кольцу. Сеть Token Ring оказала большое влияние на создание и развитие ЛВС с кольцевой топологией. Поставщиками сетевого программного обеспечения для этих сетей выступают фирмы 3 Com, Novel и Univation. В сети Token Ring используется звездообразная кольцевая топология: до 8 компьютеров подключаются непосредственно (по звездообразной схеме) к многостанционному блоку доступа или концентратору, а последние соединены по кольцевой схеме. Неисправные компьютеры просто отключаются от сети путем их отсоединения от блока доступа, что устраняет недостаток простой эстафетой передачи, когда один неисправный компьютер может вывести из строя всю сеть, так как все компьютеры регенерируют маркер и передают его по кольцу. Сеть Token Ring через мосты и шлюзы может выходить в другие локальные и глобальные сети. Отечественные ЛВС. В большинстве серийно выпускаемых и раз- рабатываемых отечественных ЛВС копируются решения в разработках сетей Token Ring и Ethernet, использованные еще в 80-х годах. Это закрепляет отставание по техническим характеристикам ЛВС от образцов зарубежного производства. Оснащение отечественных ЛВС программным обеспечением также ведется в основном путем копирования, адаптации или русификации зарубежных программных продуктов. Вместе с тем отмечается разнообразие и многочисленность разработок без решения проблемы оперативного обеспечения потребителей качественными сетевыми программно-техническими средствами. В производстве и использовании отечественных ЛВС можно выделить три 32 направления: • низкоскоростные ЛВС со скоростью передачи не более 0,5 Мбит/с (например, ЛВС «Орбита») — в основном для электронной почты и редактирования документов; • среднескоростные ЛВС со скоростью передачи до 4 Мбит/с (прототип — сеть «Руслан») — для организации электронной почты, распределенных баз данных (РБД); • высокоскоростные ЛВС со скоростью передачи более 4 Мбит/с (прототипы — ЛВС ЕС-8430, «Невод-1», ASInet) — для построения систем РБД, организации электронной почты, использования ресурсов ЭВМ высокой производительности. Особенно эффективна организация электронной почты в локальной сети учреждения, офиса, так как она является основой построения безбумажной техноло- гии, сочетающей достоверность письменного документа с оперативностью телефонного звонка. На рынке программного обеспечения имеется большое число пакетов для организации систем ЭП в ЛВС. Лидирующее положение по объему продаж и распространенности занимает пакет СС: Mail. Необходимо отметить, что количество отечественных ЛВС, находящихся в эксплуатации на предприятиях и в организациях России, ничтожно мало по сравнению с количеством используемых ЛВС зарубежного производства. Ниже приводится информация о некоторых отечественных ЛВС (табл. 14.2). Таблица 14.2 Характеристика основных отечественных ЛВС Наименование ЛВС, разработ- чик Топо- логия Метод доступа Среда пере- дачи Скорость передачи, Мбит/с Типы ЭВМ Количество абонентов (ПК) Расстояние между узлами, м «Руслан», ИПМ РАН К М кк 1-4 IBM PC ЕС-1841 СМ-2М 200 2000 «Эстафета-2», НПО «Инфор- матика» К Вставка регистра вп, кк 0,125 ЕС-184Х ДВК-4 СМ- 1810 125 1500 «Квант-С», НПО «Гранат» Ш CSMA/ CD кк 1 СМ- 1300 СМ- 1420 СМ-4 100 1000 ЕС-8430, Кировский приборо- строительный завод К М кк, волс 4-10 ЕС ЭВМ СМ ЭВМ ПЭВМ 100 1000-КК 3000- волс «Ива-3», ипи РАН К М кк 1-4 IBM PC ЕС ЭВМ СМ-4 256 2000 33 «Курьер» К М кк, волс 5-10 IBM PC ЕС ЭВМ СМ ЭВМ 256 2000 «ASInet», фирма ASI (РФ) к,ш, дерево М, ДВПУ кк, вп 2-10 IBM PC ЕС-1840 256 300 Обозначения: К Ш М ДВПУ вп кК волc кольцо; шина; маркер децентрализованное пространственно-временнное управление; витая пара; коаксиальный кабель; волоконно-оптическая линия связи. ЛВС «Эстафета-2» — применяется для организации автоматизированных систем управления предприятием и технологическим процессом, систем автоматизации учрежденческой деятельности, информационно-поисковых систем, гибких автоматизированных производств, систем автоматизированного проектирования. В составе АС сети используются ЭВМ (СМ ЭВМ, ДВК-4, ЕС- 1841), периферийные устройства, станции сети (СЛС-02). Станция строится на базе 8-разрядного микропроцессора и подсоединяется к ЭВМ через последовательный асинхронный интерфейс типа стык С2. Станция СЛС-02 может принимать данные от нескольких передающих станций и устанавливать до 63 виртуальных каналов с другими станциями. Включение и выключение станции производится без нарушения трафика остальной сети, при этом не происходит потери данных. ЛВС «Руслан» — обеспечивает организацию коллективного использования ресурсов сети (БД, ППП, файлов и т.д.), оперативный обмен данными между абонентами, повышение эффективности работы абонентов. В состав сети, кроме ЭВМ, входят адаптеры (для соединения ЭВМ с контроллерами) и контроллеры локальной сети (для соединения ЭВМ в «кольцо» через адаптеры). Сетевое программное обеспечение позволяет создать системы распределенной обработки данных и организовать совместное использование ресурсов сети. ЛВС «ASInet» — по своим возможностям существенно превосходит описанные выше сети. Основу программного обеспечения сети составляет система НЕСТОР, представляющая собой распределенную операционную среду — РОС НЕСТОР. В сущности она является базовым коммуникационным уровнем интегрированной распределенной среды ASInet. Верхний (пользовательский) уровень представлен распределенной вычислительной средой пользователя TeleCommander, т.е. интегрированной оболочкой, которая дает возможность пользователям сети сформировать свою вычислительную среду. Компьютеры, работающие в сети под управлением РОС, могут быть рабочими станциями и серверами одновременно. Функции, поддерживаемые РОС НЕСТОР, весьма разнообразны: режим 34 сетевого терминала (выполнение каталоговых функций на удаленном ПК, транспорт файлов с одного ПК на другой, эмуляция терминала удаленной ЭВМ на персональном компьютере, построение автоматизированных систем распределенной обработки информации), межзадачный обмен сообщениями, управление вычислительным процессом, визуальная и звуковая индикация выполняемых опе- раций, удаленный доступ к ресурсам сети, блокировка несанкционированного доступа к ресурсам сети. Коммуникационная подсистема TeleCommander предоставляет пользователю сети: услуги электронной почты в пределах ЛВС и с выходом в сети более высокого уровня, возможность организации электронных досок объявлений и телеконференций, сервисные средства деловой деятельности (электронный секретарь), эффективный интерфейс для взаимодействия с разнообразными средствами телекоммуникаций (телефонами, телефаксами, телексами, телетайпами). Под управлением РОС НЕСТОР могут работать различные топологические схемы сети: шина, кольцо, дерево, звезда. Это определяется типом используемого коммуникационного оборудования. Контрольные вопросы 1. Какие признаки являются главными в классификации ЛВС? 2. Какие характеристики ЛВС в наибольшей степени определяют ее возможности? 3. Какие топологии ЛВС получили наибольшее распространение и почему? 4. Какое оборудование используется для связи ЛВС с другими сетями? 5. Какие ППД нижнего уровня используются в ЛВС? 6. Какие сетевые ОС получили наибольшее распространение в ЛВС с централизованным управлением и в одноранговых сетях? 7. Какие факторы оказывают наибольшее влияние на эффективность функционирования ЛВС? 8. В чем состоят особенности распределенных баз данных в ЛВС? 9. Какие протоколы используются для управления ЛВС, в чем их сходство и различие? 10. Что такое виртуальная ЛВС? 11. В чем сущность процедур фильтрации и идентификации пакетов в виртуальных ЛВС? 12. Какие зарубежные ЛВС получили наибольшее распространение в России? |