Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Основные термины вычислительных сетей

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Вычислительная сеть (ВС) Вычислительная сеть (ВС) это сеть обмена и распределенной обработки информации, образуемая множеством взаимосвязанных абонентских систем и средствами связи; средства передачи и обработки информации ориентированы в ней на коллективное использование общесетевых ресурсов аппаратных, информационных, программных.

Основные термины вычислительных сетей Вычислительные системы, сети и телекоммуникации –Абонент (узел, хост, станция) это устройство, подключенное к сети и активно участвующее в информационном обмене.

Основные термины вычислительных сетей Вычислительные системы, сети и телекоммуникации –Сервер – абонент (узел) сети, который предоставляет свои ресурсы другим абонентам, но сам не использует их ресурсы абонент (узел) сети, который предоставляет свои ресурсы другим абонентам, но сам не использует их ресурсы. Выделенный (dedicated) и невыделенный сервера

Основные термины вычислительных сетей Вычислительные системы, сети и телекоммуникации –Выделенный (dedicated) сервер это сервер, занимающийся только сетевыми задачами. –Невыделенный сервер может помимо обслуживания сети выполнять и другие задачи.

Принципы организации вычислительных сетей Вычислительные системы, сети и телекоммуникации –ЭВМ, находящиеся в составе разных абонентских систем одной и той-же сети или различных взаимодействующих сетей, связываются между собой автоматически (в этом заключается сущность протекающих в сети процессов); –каждая ЭВМ сети должна быть приспособлена как для работы в автономном режиме под управлением своей операционной системы (ОС), так и для работы в качестве составного звена сети.

Назначение компьютерных сетей Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Интерактивная связь внутри фирмы и за ее пределами Повышение оперативности принятия решений данных (в т. ч. БД и БЗ) программ (в т. ч. различных сетевых приложений) периферийных устройств (диск, принтер, модем и т. д.) Совместное использование ресурсов Сокращение затрат за счет совместного использования дорогостоящих программ и периферийных устройств 1). Эффективность взаимодействия между собой и партнерами по бизнесу. 2). Упрощение планирования и корректировки деятельности всей компании Использование программ: - электронной почты; - планирования - и др.

Эволюция компьютерных сетей Вычислительные системы, сети и телекоaммуникации

Эволюция компьютерных сетей "точка-точка" Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Наиболее простой случай - непосредственное соединение двух устройств (ЭВМ) физическим каналом. Такое соединение называется связью "точка- точка" (point-to-point). Частный случай связи "точка-точка" - соединение компьютера с периферийным устройством.

Эволюция компьютерных сетей "точка-точка" Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Связь двух компьютеров

Клиент,редиректор, сервер Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Клиент - cпециальный програм- мный модуль, который (вместо приложения А) будет выполнять формирование сообщений-запро- сов к удаленной машине и прием результатов для всех приложений.

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Cервер - cпециальный программный модуль (на месте приложения В), постоянно ожидающий прихода запросов на удаленный доступ к принтеру (или файлам, расположенным на диске) этого компьютера. Клиент,редиректор, сервер

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Редиректор - cпециальный программный модуль, который распознает и перенаправляет (redirect) запрос к удаленной машине. Клиент,редиректор, сервер

Эволюция компьютерных сетей Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Схема взаимодействия клиента и сервера с приложениями и локальной операционной системой

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Серверы – это аппаратно-программные комплексы, которые исполняют функции управления распределением сетевых ресурсов общего доступа. Рабочие станции – это компьютеры, осуществляющие доступ к сетевым ресурсам, предоставляемым сервером. Физическая среда передачи данных – это коаксиальные и оптоволоконные кабели, витые пары проводов, а также беспроводные каналы связи (инфракрасное излучение, лазеры, радиопередача). Вычислительные сети Основные компоненты ВС

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Физическая среда передачи данных - проводные коаксиальный кабель витая пара (экранированная, неэкранированная) {Shielded (Unshielded) Twisted Pair, STP, UTP} оптоволокно {Fiber} - беспроводные инфракрасное излучение (прямое, рассеянное, отраженное) лазер (прямая видимость) радиопередача в узком спектре радиопередача в рассеянном спектре Аппаратное обеспечение вычислительных сетей

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Физическая среда передачи данных Витая пара (экранированная, неэкранированная) {Shielded Unshielded Twisted Pair (STP, UTP)} Категории UTP: 1 - телефонный кабель, Мбит/с, Мбит/с, Гбит/с Аппаратное обеспечение вычислительных сетей

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Физическая среда передачи данныхОптоволокно Аппаратное обеспечение вычислительных сетей Лучи, входящие под разными углами в оптоволокно называются модами, а волокно, поддерживающее несколько мод - многомодовым. По одномодовому волокну распространяется только один луч. одномодовое оптоволокно многомодовое оптоволокно

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Физическая среда передачи данных Бескабельные каналы связи Радиоканал WLAN (Wireless LAN) - подключения по радиоканалу. Аппаратное обеспечение вычислительных сетей

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Средства связи Бескабельные каналы связи Аппаратное обеспечение вычислительных сетей Объединение компьютеров с помощью технологии Wi-Fi

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Аппаратное обеспечение вычислительных сетей Способы передачи сигналов Симплексная передача Дуплексная (полнодуплексная) Полудуплексная TxRx Tx, Rx Rx, Tx Rx Tx Tx – передатчик Rx - приемник

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Вычислительные сети Аппаратное обеспечение вычислительных сетей Типы последовательной передачи сигналов Асинхронная передача (посимвольная: старт бит, данные, бит четности, стоп бит(ы)), невозможность отследить множественные ошибки, простая, отработанная, недорогая, треть пропускной способности канала теряется на передачу служебных битов); Синхронная передача (передача блоками, последовательность синхронизующих битов и закрывающих битов, высокая скорость передачи инфы (до неск. Гб/с), надежный механизм обнаружения ошибок (протокольный), более дорогая аппаратура.

Информационное обеспечение сети Вычислительные системы, сети и телекоммуникации представляет собой единый информационный фонд, ориентированный на решаемые в сети задачи и содержащий массивы данных общего применения, доступные для всех пользователей (абонентов) сети, и массивы индивидуального пользования, предназначенные для отдельных абонентов; базы знаний, автоматизированные базы данных локальные и распределенные, общего и индивидуального назначения

Программное обеспечение (ПО) вычислительных сетей Вычислительные системы, сети и телекоммуникации автоматизирует процессы программирования задач обработки информации, осуществляет планирование и организацию коллективного доступа к телекоммуникационным, вычислительным и информационным ресурсам сети, динамическое распределение и перераспределение этих ресурсов с целью повышения оперативности и надежности удовлетворения запросов пользователей и т.д.

Группы программного обеспечения сетей Вычислительные системы, сети и телекоммуникации –общесетевое ПО, –общесетевое ПО, образуемое распределенной операционной системой (РОС) сети и программными средствами, входящими в состав комплекта программ технического обслуживания сети (это контролирующие тест- программы для контроля работоспособности элементов и звеньев сети и ее ТКС и диагностические тест-программы для локализации неисправностей в сети); –специальное ПО, –специальное ПО, представленное прикладными программными средствами: функциональными и интегрированными пакетами прикладных программ и прикладными программами сети, библиотеками стандартных программ, а также прикладными программами, отражающими специфику предметной области пользователей при реализации своих задач; –базовое программное обеспечение ЭВМ абонентских систем, –базовое программное обеспечение ЭВМ абонентских систем, включающее операционные системы ЭВМ, системы автоматизации программирования, контролирующие и диагностические тест-программы.

Классификация ВС –глобальные вычислительные сети –региональные вычислительные сети –локальные вычислительные сети –корпоративные вычислительные сети Вычислительные системы, сети и телекоммуникации По степени территориальной рассредоточенности

Классификация ВС Глобальная вычислительная сеть (ГВС) (WAN Wide Area Network) объединяет абонентские системы, рассредоточенные на большой территории, охватывающей различные страны и континенты. ГВС решают проблему объединения информационных ресурсов всего человечества и организации доступа к ним. Взаимодействие АС осуществляется на базе различных территориальных сетей связи, в которых используются телефонные линии связи, радиосвязь, системы спутниковой связи. По степени территориальной рассредоточенности Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Классификация ВС Региональная вычислительная сеть (РВС) объединяет абонентские системы, расположенные друг от друга на значительном расстоянии: в пределах отдельной страны, региона, большого города. По степени территориальной рассредоточенности Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Классификация ВС Локальная вычислительная сеть (ЛВС) (LAN Local Area Network) связывает абонентские системы, расположенные в пределах небольшой территории. К классу ЛВС относятся сети предприятий, фирм, банков, офисов, учебных заведений и т.д. Протяженность ЛВС ограничивается несколькими километрами. По степени территориальной рассредоточенности Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Классификация ВС Корпоративная вычислительная сеть Корпоративная вычислительная сеть техническая база корпорации По степени территориальной рассредоточенности Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Классификация ВС –с централизованным управлением (в сети имеется один или несколько управляющих органов) –с децентрализованным управлением (каждая АС имеет средства для управления сетью) –со смешанным управлением Вычислительные системы, сети и телекоммуникации По способу управления

Классификация ВС –с селекцией информации –с маршрутизацией информации Вычислительные системы, сети и телекоммуникации По организации передачи информации

Классификация ВС –с коммутацией цепей (каналов), –коммутацией сообщений - коммутацией сообщений - коммутацией пакетов Вычислительные системы, сети и телекоммуникации По типу организации передачи данных

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Классификация вычислительных сетей Вычислительные сети с коммутацией цепей (каналов) непрерывный составной физический канал При коммутации каналов коммутацион- ная сеть образует между конечными узлами непрерывный составной физический канал из последовательно соединенных коммутаторами промежуточных канальных участков

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Классификация вычислительных сетей Вычислительные сети с коммутацией цепей (каналов) Достоинства коммутации каналов -Постоянная и известная скорость передачи данных по установленному между конечными узлами каналу -Низкий и постоянный уровень задержки передачи данных через сеть.

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Классификация вычислительных сетей Вычислительные сети с коммутацией цепей (каналов) Недостатки коммутации каналов - Отказ сети в обслуживании запроса на установление соединения. - Нерациональное использование пропускной способности физических каналов. - Обязательная задержка перед передачей данных из-за фазы установления соединения

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Классификация вычислительных сетей Вычислительные сети с коммутацией сообщений Под коммутацией сообщений понимается передача единого блока данных между транзитными компьютерами сети с временной буферизацией этого блока на диске каждого компьютера. Сообщение имеет произвольную длину

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Классификация вычислительных сетей Вычислительные сети с коммутацией пакетов Под коммутацией пакетов понимается передача единого блока данных между транзитными компьютерами сети с временной буферизацией этого блока на диске каждого компьютера. Пакет имеет стандартную длину

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Классификация вычислительных сетей Вычислительные сети с коммутацией пакетов Достоинства коммутации пакетов - Высокая общая пропускная способность сети при передаче пульсирующего трафика. - Возможность динамически перераспределять пропускную способность физических каналов связи между абонентами в соответствии с реальными потребностями их трафика.

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Классификация вычислительных сетей Вычислительные сети с коммутацией пакетов Недостатки коммутации пакетов - Неопределенность скорости передачи данных между абонентами сети, обусловленная тем, что задержки в очередях буферов коммутаторов сети зависят от общей загрузки сети. - Переменная величина задержки пакетов данных, которая может быть достаточно продолжительной в моменты мгновенных перегрузок сети. - Возможные потери данных из-за переполнения буферов.

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Классификация вычислительных сетей Сравнение коммутации каналов и коммутации пакетов Коммутация каналов 1.Гарантированная пропускная способность (полоса) для взаимодействующих абонентов. 2.Сеть может отказать абоненту в установлении соединения. 3.Трафик реального времени передается без задержек 4.Адрес используется только на этапе установления соединения Коммутация пакетов 1.Пропускная способность сети для абонентов неизвестна, задержки передачи носят случайный характер. 2.Сеть всегда готова принять данные от абонента. 3.Ресурсы сети используются эффективно при передаче пульсирующего трафика 4.Адрес передается с каждым пакетом

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Вычислительные сети Понятие топологии сети и базовые топологии «Топология» характеризует физическое расположение компьютеров, сетевых сред передачи данных и других компонентов сети.

Классификация ВС –широковещательные –последовательные Вычислительные системы, сети и телекоммуникации По топологии

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Вычислительные сети Базовые топологии сети Топология типа «шина» используется один сетевой кабель, именуемый магистралью или сегментом, вдоль которого подключены все РС сети. Топология типа «звезда» все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному компоненту – концентратору (Hub) или коммутатору (Switch) Топология типа «кольцо» сеть замкнута, образуя неразрывное кольцо, данные в кольце движутся всегда в одном направлении Комбинированные топологии

Классификация ВС Широковещательная конфигурация: общая шина Вычислительные системы, сети и телекоммуникации По топологии

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Вычислительные сети Топология типа «шина» репитер (усилитель- повторитель) компьютеры терминатор коакс. кабель 1 BNC коннектор

Классификация ВС Широковещательная конфигурация: дерево Вычислительные системы, сети и телекоммуникации По топологии

Классификация ВС Широковещательная конфигурация: звезда с пассивным центром Вычислительные системы, сети и телекоммуникации По топологии

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Вычислительные сети Топология типа «звезда» витая пара каскадное включение репитеров (хабов)

Классификация ВС Последовательная конфигурация: звезда с «интелектуальным» центром Вычислительные системы, сети и телекоммуникации По топологии

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Вычислительные сети Топология типа «кольцо» На практике при монтаже сети с логической топологией кольцо применяется физическая топология звезда

Классификация ВС Последовательная конфигурация: цепочка Вычислительные системы, сети и телекоммуникации По топологии

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Вычислительные сети Комбинированные топологии звезда-шина, звезда-кольцо. Концентраторы соединены магистральной линейной шиной или используют звезду на основе главного концентратора. Сеть (mesh): все со всеми. Спутниковая связь: один ко многим (не звезда) Точка-точка (point-to-point): один к одному Соты (радиодоступ), мобильные сети: базовые станции часто связаны между собой обычными наземными каналами. зона покрытия каждой базы базовая станция

Классификация ВС Последовательная конфигурация: произвольная (ячеистая) Вычислительные системы, сети и телекоммуникации По топологии

Классификация ВС Последовательная конфигурация: иерархическая Вычислительные системы, сети и телекоммуникации По топологии

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации ТопологияПреимуществаНедостатки Шина- экономный расход кабеля; - недорогая и несложная в использовании среда передачи; - простота и надежность; -легкая расширяемость. - при значительных объемах трафика уменьшается пропускная способность; - трудная локализация проблем; - выход из строя кабеля остановит работу пользователей. Кольцо- все РС имеют равный доступ; - количество пользователей не сказывается на производительности. - выход из строя одной РС выводит из строя всю сеть; - трудно локализовать проблемы; - изменение конфигурации сети требует остановки всей сети. Звезда- легко модифицировать сеть, добавляя новые РС; - централизованный контроль и управление; - выход из строя РС не влияет на работу сети. Выход из строя центрального концентратора выводит из строя всю сеть. Вычислительные сети Сравнительные характеристики топологий.