Курс. Курс лекций по ар-реКомп. Курс лекций по дисциплине Архитектура компьютеров для студентов, обучающихся по направлению 230700. 62 Прикладная информатика
 Скачать 1.69 Mb.
|
|
(2) Описание архитектуры построения современных ЛВС На сегодняшний день преобладает модульный подход к построению ЛВС, с выделением следующих уровней: Уровень ядра; Уровень распределения; Уровень доступа. Каждый из уровней по определению занимается строго определенными задачами, что позволяет значительно упростить следующие характеристики ЛВС: Расширяемость; Надежность; Безопасность; Высокая доступность приложений и сервисов. Высокая доступность приложений и сервисов реализуется в ЛВС на базе следующих компонент: Аппаратные средства – коммутаторы, маршрутизаторы; Программное обеспечение – Cisco IOS и др.; Каналы связи; Конфигурация / изменения; Загруженность ресурсов – загрузка ресурсов оборудования и каналов связи; Дизайн и архитектура построения сетей. Типовые проекты Рассмотрим типовые варианты построения современных ЛВС, которые отличаются в зависимости от масштаба сети. Малая локальная сеть небольшая организация, расположенная в одном здании в пределах одного этажа; количество рабочих мест от 5 до 50; 1-2 сервера рабочих групп. Рекомендуемое сетевое оборудование: 1) Неуправляемые коммутаторы уровня рабочей группы с 8 – 24 портами 10/100 BaseTX для подключения пользователей и серверов. 2) Управляемые коммутаторы уровня рабочих групп с портами 10Base-T/100Base-TX, неблокируемой архитектурой и портами 1000 Base T для подключения серверов. Средняя локальная сеть предприятие, фирма или банк среднего масштаба, локальная сеть которых расположена на нескольких этажах одного здания; количество рабочих мест от 50 до 200; несколько серверов рабочих групп; наличие дополнительных сервисов в сети: телефония, системы безопасности и др. Рекомендуемое сетевое оборудование: управляемые коммутаторы уровня рабочих групп с портами 10Base-T/100Base-TX для подключения пользователей; портами Gigabit Ethernet для организации магистрального подключения к центральному коммутатору сети; управляемый магистральный центральный модульный или стекируемый коммутатор второго/третьего уровня, с портами 10Base-T/100Base-TX и возможностью использования различных модулей расширения с портами Gigabit Ethernet для агрегирования каналов связи от удаленных коммутаторов уровня рабочих групп. Большая локальная сеть крупное предприятие, фирма или банк, расположенное в нескольких зданиях, соединенных высокоскоростной магистралью; количество рабочих мест 200-1000 и более; серверная ферма; обеспечение защиты оборудования в локальной сети – коммутаторы, маршрутизаторы, сервера, критичные сервисы. Рекомендуемое сетевое оборудование управляемые коммутаторы уровня рабочих групп с портами 10Base-T/100Base-TX для подключения пользователей; портами Gigabit Ethernet для организации магистрального подключения к центральному коммутатору сети здания; управляемый центральный модульный или стекируемый коммутатор второго/третьего уровня масштаба здания с портами 10Base-T/100Base-TX и возможностью использования различных модулей расширения с портами Gigabit Ethernet / 10 Gigabit Ethernet для агрегирования каналов связи от удаленных коммутаторов уровня рабочих групп и построения магистральных каналов связи на центральный коммутатор всей сети; модульный управляемый магистральный центральный коммутатор группы зданий второго/третьего уровня с поддержкой агрегации модулей с портами Gigabit Ethernet / 10 Gigabit Ethernet и требуемым количеством портов для подключения корпоративных серверов и резервируемый по блокам питания, модулям коммутационных фабрик, модулей ввода/вывода и других сервисных модулей. Для реализации проектов построения ЛВС используется оборудование ведущих мировых производителей: Cisco Systems – коммутаторы уровней этажа, здания и группы зданий для сетей любого масштаба; Nortel Networks – коммутаторы уровней этажа, здания и группы зданий для сетей любого масштаба; Allied Telesyn – коммутаторы уровней этажа, рабочей группы для сетей малого и среднего уровня; D-Link – коммутаторы уровней этажа, рабочей группы для сетей малого и среднего уровня. Классификация ЛВС Сейчас в мире насчитываются десятки тысяч различных ЛВС и для их рассмотрения полезно иметь систему классификации. Установившейся классификации ЛВС пока не существует, однако можно выявить определенные классификационные признаки ЛВС. К ним можно отнести классификацию по назначению, типам используемых ЭВМ, организации управления, организации передачи информации, по топологическим признакам, методам теледоступа, физическим носителям сигналов, управлению доступом к физической передающей среде и др.. По назначению ЛВС можно разделить на следующие: управляющие (организационными, технологическими, административными и другими процессами), информационные (информационно-поисковые), расчетные, информационно-расчетные, обработки документальной информации и др.. По типам используемых в сети ЭВМ их можно разделить на однородные и неоднородные. Примером однородной ЛВС служит сеть ДЕКНЕТ, в которую входят ЭВМ только фирмы ДЕК. Часто однородные ЛВС характеризуются и однотипным составом абонентских средств, например, только комплексами машинной графики или только дисплеями и т.п.. Неоднородные ЛВС содержат различные классы (микро-, мини-, большие) и модели (внутри классов) ЭВМ, а также различное абонентское оборудование. По организации управления однородные ЛВС в зависимости от наличия (или отсутствия) центральной абонентской системы делятся на две группы. К первой группе относятся сети с централизованным управлением. Для таких сетей характерны обилие служебной информации и приоритетность подключаемых к моноканалу станций (по расположению или принятому приоритету). В общем случае ЛВС с централизованным управлением (не обязательно на основе моноканала) имеет централизованную систему (ЭВМ), управляющую работой сети. Прикладной процесс центральной системы организует проведение сеансов, связанных с передачей данных, осуществляет диагностику сети, ведет статистику и учет работы. В ЛВС с моноканалом центральная система реализует, также, общую степень защиты от конфликтов. При выходе из строя центральной системы вся ЛВС прекращает работу. Сети с централизованным управлением отличаются простотой обеспечения функций взаимодействия между ЭВМ ЛВС и, как правило, характеризуются тем, что большая часть информационно- вычислительных ресурсов сосредоточивается в центральной системе. Применение ЛВС с централизованным управлением целесообразно при небольшом числе абонентских систем. Когда информационно- вычислительные ресурсы ЛВС равномерно распределены по большому числу абонентских систем, централизованное управление малопригодно, так как не обеспечивает требуемой надежности сети и приводит к резкому увеличению служебной (управляющей) информации. В данном случае более целесообразны ЛВС второй группы — с децентрализованным или распределенным управлением. В этих сетях все функции управления распределены между системами сети. Однако, для проведения диагностики, сбора статистики и проведения других административных функций, в сети используется специально выделенная абонентская система (или прикладной процесс в такой системе). В децентрализованных ЛВС на основе моноканала по сравнению с централизованными усложняются проблемы защиты от конфликтов, для этого применяются многоступенчатые тракты, учитывающие противоречивые требования надежности и максимальной загрузки моноканала. Одна из наиболее распространенных децентрализованных форм управления предусматривает две ступени защиты от конфликтов. На первой сосредоточены функции МАС-логики, определяющие активность моноканала и блокирующие передачу в случае обнаружения любой активности. На второй ступени выполняются более сложные функции анализа системных задержек, управляющих моментом начала передачи информации какой-либо из систем ЛВС. По организации передачи информации ЛВС делятся на сети с маршрутизацией информации и селекцией информации. Взаимодействие абонентских систем маршрутизацией информации обеспечивается определением путей передачи блоков данных по адресам их назначения. Этот процесс выполняется всеми коммуникационными системами, имеющимися в сети. При этом абонентские системы могут взаимодействовать по различным путям (маршрутам) передачи блоков данных и для сокращения времени передачи осуществляется поиск кратчайшего по времени маршрута. В сетях с селекцией информации взаимодействие абонентских систем производится выбором (селекцией) адресованных им блоков данных. При этом всем абонентским системам доступны все блоки данных, передаваемые в сети. Как правило, это связано с тем, что ЛВС с селекцией информации строятся на основе моноканала. Механизм передачи данных, допустимый в той или иной ЛВС, во многом определяется топологией сети. По топологическим признакам ЛВС делятся на сети с произвольной, кольцевой, древовидной конфигурацией, сети типа “общая шина” (моноканал, “звезда”) и др.. Кроме топологии ЛВС процесс передачи данных во многом определяется программным обеспечением ЭВМ абонентских систем, в основном их операционными системами, поскольку каждая из них поддерживает соответствующий метод теледоступа со стороны терминалов. Моноканал рассматривается тоже как один из терминалов, поэтому очень важно знать, насколько различаются операционные системы и методы теледоступа всех абонентских комплексов, подключенных к сети. Различают ЛВС с единой операционной поддержкой и едиными методами теледоступа, ориентированными на ЛВС, и ЛВС с различными использоваться различные физические носители сигналов. Тип носителя определяет основные свойства устройства, которое подключается к передающей среде для обмена сигналами. Простейшей физической средой является витая пара. Их использование снижает стоимость ЛВС, во-первых, по причине дешевизны самого носителя, а во-вторых, благодаря наличию на многих объектах резервных пар в телефонных кабелях, которые могут быть выделены для передачи данных. К недостаткам витой пары как среды передачи данных относятся плохая защищенность от электрических помех, простота несанкционированного подключения, ограничения на дальность (сотни метров) и скорость передачи данных (несколько сотен килобит в секунду).наборами тех или других компонентов операционной поддержки. Единая операционная поддержка, включая метод теледоступа, предусмотрена в однородных ЛВС. Сложнее обстоит дело с ЛВС, использующих ЭВМ различных классов и моделей, например мини-ЭВМ и большие вычислительные машины. Методы теледоступа поддерживают многоуровневые системы интерфейсов. Различают многоуровневые (модель открытых систем) и двухуровневые ЛВС. К двухуровневым примыкают закрытые терминальные комплексы со стандартными методами теледоступа (базисный телекоммуникационный метод доступа — БТМД). Многожильные кабели значительно дороже чем витая пара, хотя и обладают примерно такими же свойствами, и позволяют удаленной станции и получения ответа. Этот интервал времени T, называемый тактом, определяется по формуле: несколько повысить скорость передачи (за счет параллельности). Наиболее распространенной средой передачи данных в современных ЛВС является коаксиальный кабель. Он прост по конструкции, имеет небольшую массу и умеренную стоимость, и в то же время обладает хорошей электрической изоляцией, допускает работу на довольно больших расстояниях (сотни метров — километры) и высоких скоростях (десятки мегабит в секунду). Эти характеристики, однако, находятся в противоречивой взаимосвязи. Лучшие электрические характеристики имеют биаксиальные и триаксиальные кабели. В последнее время все большее применение находят оптоволоконные кабели (световоды), которые обладают рядом преимуществ. Они имеют небольшую массу, способны передавать информацию с очень высокой скоростью (свыше 1 тыс. Мбит/с), невосприимчивы к электрическим помехам, сложны для несанкционированного подключения и полностью пожаро- и взрывобезопасны. По этим причинам световоды нашли применение в системах военного назначения, в авиации и химии. В то же время с ними связан ряд проблем: сложность технологии сращивания, возможность передачи данных только по одному направлению, высокая стоимость модемов, ослабление сигнала при подключении осветителей и др.. Радио среда в ЛВС используется мало из-за экранированности зданий, ограничений юридического плана и низких скоростей передачи, характерных для этой среды. Основное достоинство радиоканала — отсутствие кабеля и, следовательно, возможность обслуживания мобильных станций. В восьмидесятые годы были проведены опыты по применению инфра-красных лучей в ЛВС. Можно ожидать, что в ближайшем будущем эта Среда передачи данных обеспечит распространение цифровых сигналов в пределах одного помещения. Установленная на потолке “интеллектуальная лампочка” могла бы служить интерфейсом с сетью здания, а также управлять сигналами на локальной “инфракрасной шине”. Важным классификационным признаком ЛВС является метод управления средой передачи данных. Применительно к ЛВС с моноканалом можно выделить методы детерминированного и случайного доступа к моноканалу. К первой группе относятся метод вставки регистра, метод циклического опроса, централизованный и децентрализованный маркерный метод и другие, ко второй группе (случайные методы доступа) — методы состязаний с прослушиванием моноканала до передачи, с прогнозированием столкновений и некоторые другие. ЛЕКЦИЯ 7 АРХИТЕКТУРА ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ Вопросы: 1.Основные понятия 2.Классификация ИВС Сети ЭВМ и телекоммуникации явились результатом эволюции вычислительных систем. Этапы: 1. Появление интерактивной многотерминальной системы разделения времени. 2. Системы телеобработки данных. Дистанционная обработка данных (увеличение расстояния до сотней и тысяч километров). 3. Глобальные вычислительные сети. Связывают удаленные на тысячи километров ЭВМ (майнфреймы) по телефонным каналам. Организация обмена данными без участия человека. 4. Локальные сети персональных компьютеров. Интеграция ресурсов в отдельных ПК. К распределенным вычислительным системам относятся: 1.Многопроцесорные ЭВМ. Эти ЭВМ представляют собой один компьютер с 2 или 3 процессорами 2.Многомашинные вычислительные комплексы. Они представляют собой 2 или 3 компьютера, (ил более) решающих одну задачу. 3.Сети ЭВМ (вычислительные сети). Сети ЭВМ отличаются наибольшей автономностью своих подсистем. Связь между ними осуществляется по средствам сообщений, передаваемые через сетевые адаптеры и протяженные каналы связи. Операционные системы этих ЭВМ видоизменены, для формирования запросов добавлены программные клиенты, а для обслуживания запросов программные серверы. Вычислительная сеть-это сложный комплекс территориально рассредоточенных ЭВМ и терминальных устройств, связанных каналами передачи данных. В ИВС взаимосвязано и согласованно функционируют: 1.сети доступа(access network) 2.магистральная сеть (магистраль)-core network 3.сетевые операционные системы 4.сетевые приложения, базы данных и другие ресурсы УК- узлы коммутации СПД - сеть передачи данных С-сервер П - пользователь МИ- межсетевой интерфейс  Магистральная сеть- это ядро ИВС, связывающее через сети доступа рабочие станции и серверы, сети друг с другом. Магистральная сеть служит для транзита трафика по высокоскоростным каналам. Передает суммарный поток данных. Сети доступа по средствам абонентских каналов подключают к рабочим станциям, серверы к узлу коммуникации. Они служат для концентрации информационных потоков. |