Классификация сетей по способу коммутации данных

По способу коммутации данных (под коммутацией данных в этом случае понимается их передача в услови­ях, когда доступные физические каналы передачи данных используются для об­мена информацией между различными узлами вычислительной сети. Альтерна­тивой коммутируемым каналам являются выделенные (некоммутируемые) кана­лы, которые постоянно подключены к определенным узлам вычислительной сети) вычислительные сети бывают:

□ с коммутацией каналов;

□ с коммутацией сообщений;

□ с коммутацией пакетов (пакетная коммутация).

В сетях с коммутацией каналов соединение двух вычислительных машин сопровождается монопольным использованием канала передачи данных до тех пор, пока соединение не будет разомкнуто. Примером та­кого соединения является модемное соединение по коммутируемому те­лефонному каналу. Пользователь, инициирующий модемное соединение, дозванивается по установленному номеру телефона (например, телефону модемного пула (группа модемов на стороне провайдера) провайдера (поставщик услуг Internet (предоставляет доступ к глобальной сети Internet). В результате дозвона между пользовате­лем и провайдером коммутируется физический канал, по которому будут передаваться данные, причем на все время, пока установлено соединение, данный канал будет занят.

В сетях с коммутацией сообщении создание отдельного физическо­го канала между узлами вычислительной сети необязательно. В этом слу­чае формируется виртуальный канал, состоящий из различных физиче­ских участков, а передача сообщения ведется по свободному в данный момент участку сета. Принципиальным моментом в сетях с коммутацией сообщений является неделимость сообщения, под которым понимается некоторая законченная порция информации (фраза, документ, изображе­ние, файл и т. д.).

Использование сетей с коммутацией сообщений оправдано в тех слу­чая, когда сообщения имеют небольшой размер. В этом случае их пере­дача происходит без значительных задержек и все пользователи в равной степени применяют ресурсы сети.

Если возникает необходимость передачи больших объемов данных или размеры сообщений, передаваемых по сети, имеют большой разброс, применение сетей с коммутацией сообщений неэффективно. Легко мож­но спрогнозировать ситуацию, когда один пользователь, передающий большой объем информации, на длительное время занимает канал связи, а другой пользователь, которому необходимо отправить небольшое сооб­щение, длительное время будет ожидать освобождения канала связи.

Для преодоления этого недостатка современные вычислительные се­ти реализуются как сети с коммутацией пакетов.

В сетях с коммутацией пакетов сообщение также передается по виртуальному каналу, но предварительно разделяется на пакеты, при этом канал передачи данных занят только на время передачи пакета и по ее завершения освобождается для передачи других пакетов.

Сети с коммутацией пакетов обладают рядом существенных пре­имуществ:

§ во-первых, повышается скорость передачи данных в сетях сложной конфигурации за счет того, что возможна параллельная передача па­кетов одного сообщения по разным участкам сети (рис. 4);

§ во-вторых, при появлении ошибки требуется повторная передача короткого пакета, а не всего длинного сообщения;

§ в-третьих, возможность ограничения размера пакетов позволяет ис­пользовать меньший объем буферной памяти в промежуточных узлах на маршрутах передачи данных в сети.

В сетях с коммутацией пакетов возможны два режима работы:

§ установление виртуального соединения;

§ передача дейтаграмм (часть сообщения, передаваемая независимо от других час­тей одного и того же сообщения в вычислительных сетях с коммутацией пакетов).

В режиме виртуального соединения принимающий узел подтверж­дает прием каждого пакета. В случае, если один пакет не получен или пе­редан неправильно, осуществляется его повторная передача. На время передачи сообщения между узлами коммутируется виртуальный канал (рис. 4).

В режиме передачи дейтаграмм принимающий узел подтверждает (если это предусмотрено) получение сообщения в целом. При передаче дейтаграмм виртуальное соединение не устанавливается.

По территориальной удаленности узлов вычислительные сети делят­ся на локальные и территориально распределенные (рис.5).

Локальная вычислительная сеть (Local аrеа network, LAN) объе­диняет по высокоскоростным линиям связи вычислительные машины, расположенные в пределах небольшой (ограниченной) территории, на­пример учебного класса, офиса фирмы или здания (группы зданий) пред­приятия.

Территориально распределенная вычислительная сеть (Wide area network. WAN) - это сеть, связывающая географически (территориально) удаленные друг от друга вычислительные машины и сетевые сегменты, в том числе и отдельные локальные сети. Подобная вычислительная сеть используется для информационного обмена в общем случае в пределах всей планеты, для этого применяются как коммутируемые, так и выде­ленные линии или специальные каналы связи.

Корпоративная вычислительная сеть — это вычислительная сеть, объединяющая локальные сети отдельного предприятия (как правило, очень большого); кроме этого, к данному виду сетей можно отнести и специализированные (используемые для выполнения типовых опера­ций) территориально распределенные вычислительные сети, например ceти продажи билетов, банковские сети платежей и др.

Городская вычислительная сеть (Metropolitan area network, MAN) - это сеть большего размера, чем локальная сеть, которая обычно покрыва­ет область одного города (от нескольких десятков до сотни километров). Рассмотрение городских сетей как отдельного подвида территориально распределенных вычислительных сетей во многом определяется тем, что один из подкомитетов IEEE 802, а именно IEEE 802.6, отдельно занима­ется разработкой стандартов для этого вида сетей.

Вместе с тем на практике чаще используется понятие региональной вычислительной сети, под определение которой попадает любая город­ская сеть.

Региональная вычислительная сеть - это сеть, объединяющая вы­числи­тель­ные машины, расположенные на значительных расстояниях друг от друга, например в пределах города, области, региона, отдельных стран и даже нескольких стран одновременно (европейские сети, азиат­ские сети и др.). Региональные сети формируются путем объединения, как отдельных узлов, так и разрозненных локальных сетей в пределах рас­сматриваемых территорий.

Следующими по масштабам и размерам являются глобальные вычис­лительные сети.

Глобальная вычислительная сеть (Global area network, GAN) объединяет вычислительные машины, расположенные в разных странах и на разных континентах в пределах всей планеты. Характерной чертой глобальной сети является отсутствие единого управляющего (админист­рирующего) центра. Классическим примером такой сети является Internet.

Современные территориально распределенные вычислительные сети образуются в результате межсетевого объединения сетей нижестоящих уровней. Например, объединение локальных сетей в пределах региона образует региональную сеть. В свою очередь, межсетевое объединение региональных сетей образует глобальные сети (сеть Internet - самое крупное и известное межсетевое объединение в мире, включающее более 25 тыс. компьютерных сетей более 150 стран мира).

Интересной особенностью современных сетевых технологий являет­ся архитектурная близость региональных и глобальных вычислительных сетей. Помимо этого, региональные и глобальные сети используют одни и те же протоколы передачи данных, что существенно упрощает и уни­фицирует их администрирование.

С появлением корпоративных сетей типа Интранет (совокупность кабельных сетей, связанных между собой моста­ми или маршрутизаторами) понятия локаль­ной и региональной сетей стали частично перекрываться. Для пользова­теля Интранет все узлы такой сети являются локальными, хотя и могут отстоять на сотни или даже тысячи километров друг от друга.

Таким образом, можно отметить, что в основе современных вычисли­тельных сетей лежат локальные вычислительные сети. В дальнейшем при рассмотрении вопросов организации передачи данных и адресации дан­ный вывод будет дополнительно подтверждаться.

Локальные вычислительные сети на базе персональных компьютеров получили широкое распространение из-за небольшой сложности и невы­сокой стоимости. Они имеют модульную организацию.

Основные компоненты локальных вычислительных сетей показаны на рис. 6.

Серверы - это аппаратно-программные комплексы (как правило, вы­сокопроизводительные вычислительные машины), которые управляют распределением сетевых ресурсов общего доступа.

Рабочие станции - это вычислительные машины (персональные компьютеры), посредством которых осуществляется доступ к сетевым ресурсам, предоставляемым сервером.

Физическая среда передачи данных (линии связи) - это физические линии связи (проводные или беспроводные), по которым происходит об­мен данными между узлами вычислительной сети.

Промежуточные устройства - это дополнительные устройства, ко­торые обеспечивают объединение узлов посредством линий связи в еди­ное физическое соединение. Виды и функции промежуточных устройств как локальных, так и территориально распределенных вычислительных сетей будут рассмотрены далее.

2.2.3. Типы вычислительных сетей

В общем случае в зависимости от функций, выполняемых узлами вы­числительной сети, локальные сети подразделяются на 3 типа:

> одноранговые сети;

> сети на основе сервера;

>

Различия между этими типами локальных сетей имеют принципиаль­ное значение, так как определяют разные возможности этих сетей.

В одноранговых локальных сетях все вычислительные машины вы­полняют одинаковые функции, например, используются только для обме­на данными. Каждый узел одноранговой сети функционирует и как кли­ент, и как сервер (под сервером в данном случае понимается серверная часть сетевой опера­ционной системы, принимающая и обрабатывающая запросы других узлов вы­числительной сети. (Клиент-серверная архитектура сетевой операционной систе­мы рассматривается в гл. 4), т. е. нет отдельного компьютера, ответственного за администрирование всей сети. Пользователи самостоятельно опреде­ляют, к каким данным и аппаратным ресурсам предоставить доступ. В таких сетях вычислительные машины, как правило, имеют одинаковую конфигурацию и производительность, соединены друг с другом и обме­ниваются информацией самостоятельно.

На базе одноранговых сетей эффективно могут функционировать ра­бочие группы пользователей (рабочая группа - небольшой коллектив пользователей, работающий над одним проектом) поэтому количество узлов в такой сети, как правило, не превышает десяти.

В сетях на основе сервера (сеть с выделенным сервером) один из уз­лов - сервер выполняет дополнительные функции (в отличие от остальных узлов) по распределению ресурсов сети, например предоставление услуг по печати документов (сервер печати), хранению файлов (файло­вый сервер), обработке данных и возращению результатов выполнения запросившему узлу и т. д.

В сетях на основе сервера рабочие станции обращаются на сервер с запросом на доступ к требуемому ресурсу. В соответствии с алгорит­мом работы сети сервер предоставляет или не предоставляет запросив­шему узлу доступ к требуемому ресурсу. Допустим, что в локальной сети один из узлов выполняет функции файлового сервера. При обращении пользователя с рабочей станции к документам (файлам), хранящимся на файловом сервере, последний проверяет права доступа данного пользова­теля и узла к этим ресурсам. В случае если пользователь имеет право доступа к соответствующим документам, то соответственно сервер пре­доставит доступ. В противном случае сервер выдаст сообщение об ошиб­ке или отсутствии права доступа.

С учетом этого очевидно, что вычислительная машина, используемая как сервер, в зависимости от выполняемых функций должна иметь соответствующую производительность и аппаратную конфигурацию.

Понятие сервера является одним из ключевых понятий глобальной
сети Internet. Особенности и виды серверов сети Internet будут рассмот­рены в последующих главах.

Рассмотрим основные аспекты преимущества сетей на основе сервера.

Разделение ресурсов. Сервер спроектирован так, чтобы предоста­вить доступ к общим данным и аппаратным средствам, обеспечивая при этом высокую производительность и защиту ресурсов. Администрирование и управление доступом к данным осуществляется централизованно.

Защита. Это одна из основных причин выбора локальной вычисли­тельной сети на основе сервера. В этом случае задачу обеспечения ин­формационной безопасности будет решать один администратор, который формирует политику безопасности и реализует ее в отношении каждого пользователя сети. Если в одноранговых сетях возможна защита только на уровне ресурсов, то в сети на основе сервера основной является защи­та на уровне пользователя.

Резервное копирование данных. Поскольку важная информация расположена централизованно, т. е. сосредоточена на одном или не­скольких серверах, то нетрудно обеспечить ее регулярное резервное ко­пирование, что повысит надежность ее сохранения.

Аппаратное обеспечение. Так как рабочие станции не выполняют функций сервера, то требования к их аппаратной и программной конфи­гурации могут быть достаточно простыми, и соответственно недорогими.

Комбинированные сети включают сегменты одноранговых сетей и сетей на основе сервера.

Дата добавления: 2014-09-29; просмотров: 842; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!