Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Недостатки коммутации пакетов

Достоинства коммутации пакетов

Эффективность использования пропускной способности.
При перегрузе сети никого не «выбрасывает» с сообщением «сеть занята», сеть просто снижает всем абонентам скорость передачи.
Абонент, использующий свой канал не полностью, фактически отдаёт пропускную способность сети остальным.
Поэтому меньшие затраты.

Недостатки коммутации пакетов

Сложное устройство; без микропроцессорной техники пакетную сеть наладить практически невозможно.
Пропускная способность расходуется на технические данные.
Пакет может ждать своей очереди в коммутаторе.

· Коммутация сообщений (КС, message switching) — разбиение информации на сообщения, которые передаются последовательно к ближайшему транзитному узлу, который, приняв сообщение, запоминает его и передаёт далее сам таким же образом. Получается нечто вроде конвейера.

3) Ведомственная принадлежность

По принадлежности различают ведомственные и государственные сети.
Ведомственные принадлежат одной организации и располагаются на ее территории.
Государственные сети - сети, используемые в государственных структурах.

Скорость передачи информации

По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на низко-, средне- и высокоскоростные.

низкоскоростные (до 10 Мбит/с),
среднескоростные (до 100 Мбит/с),
высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с);

Для определения скорости передачи данных в сети широко используется бод.
Бод (Baud) – единица скорости передачи сигнала, измеряемая числом дискретных переходов или событий в секунду. Если каждое событие представляет собой один бит, бод эквивалентен бит/сек (в реальных коммуникациях это зачастую не выполняется).

Тип среды передачи информации

По типу среды передачи сети разделяются на:
проводные коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные
беспроводные с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне.

В сети Internet объединено множество компьютеров различных типов. Эти компьютеры могут использовать разные операционные системы, но все они должны поддерживать принятый для обмена данными в Internet стандарт реализованный на базе стека протоколов TCP/IP(Transmission Control Protocol / Internet Protocol - Протокол управления передачей / Протокол Internet). Стек протоколов - разделенный на уровни набор протоколов, которые работают совместно, реализуя определенную коммуникационную архитектуру. Обычно задачи того или иного уровня реализуются одним или несколькими протоколами. Стеком протоколов TCP/IP называют набор сетевых протоколов, используемых в технологии интернет. В этом стеке различают несколько уровней, и протоколы высокого уровня всегда базируются на протоколах более низких уровней. Нижними являются протоколы физического и канального уровней. Например, протокол Ethernet, описывающий передачу данных витой паре.
Выше идёт сетевой уровень, где находится протокол IP, описывающий структуру сети и доставку пакетов. Ещё выше - транспортный уровень, где находится протокол TCP, использующийся для передачи данных. На самом верху находится множество протоколов прикладного уровня, выполняющих конкретные прикладные задачи. Обычно они программируются в отдельных приложениях. Например: HTTP, FTP, Telnet и т.д.

Протокол TCP определяет, каким образом передаваемые по сети данные разделяются на части - пакеты и распространяются в Internet. TCP нумерует каждую часть, чтобы позже восстановить порядок. Для пересылки этой нумерации вместе с данными, TCP обкладывает каждый кусочек информации своей обложкой - конвертом(TCP-конверт), который содержит соответствующую информацию. Получившийся TCP пакет помещается в отдельный IP-конверт и получается IP-пакет. Каждый пакет нумеруется и передается независимо, поэтому пройденные пакетами пути могут не совпадать и последовательность их доставки адресату может отличаться от исходной. Получатель распаковывает IP-конверты, содержащие TCP-конверты, распаковывает последние и помещает данные в требуемом порядке. В конце концов информация собирается и полностью восстанавливается. Этот массив пересылается пользователю (на диск, на экран, на печать). Таким образом, передача информации по протоколу TCP/IP состоит из четырех этапов:

протокол ТСР: разбиение информации на нумерованные пакеты;
протокол IP: передача пакетов получателю;
протокол TCP на стороне получателя: проверка комплектности полученных пакетов;
протокол TCP: восстановление искомой информации.

Протокол IP используется для адресации компьютеров в сети. В каждом пакете передаваемом по сети указан адрес компьютера. Этот адрес должен быть уникальным и называется IP-адресом (Internet Pointer).

Для пользования услугами, предоставляемыми Internet протокола TCP/IP недостаточно: для каждой услуги существует свой протокол, посредством которого пользователь общается с поставщиком услуги.

Протокол HTTP

Протокол HTTP (Hipertext Transfer Protocol - Протокол передачи гипертекста) предназначен для передачи гипертекстов. Гипертекст это текст, содержащий специальные элементы, при обращении к которым выполняется непосредственный переход в другой текст. Эти элементы называются гиперссылками. В настоящее время HTTP наиболее популярный протокол Internet, т.к. обеспечивает простую и эффективную навигацию в сети. Поэтому сегмент Internet, использующий данный протокол называют World Wide Web (Всемирная паутина) или сокращенно WWW.

Необходимо отметить, что существует еще протокол HTTP-S (HTTP Secure) - сетевой протокол защищенной передачи гипертекста.

Протокол FTP

Протокол FTP (File Transfer Protocol - Протокол передачи файлов) позволяет передавать файлы клиентам сети. Суть процесса коммуникации с использованием протокола FTP состоит в следующем. Существует некий компьютер, который выполняет роль FTP-cepвepa. В принципе, FTP-сервером может служить любой компьютер. Для этого нужно всего лишь установить на нем соответствующее программное обеспечение. Единственное, о чем нужно позаботиться особо, — это о достаточной мощности компьютера, поскольку FTP-сервер предназначен для того, чтобы обрабатывать запросы, приходящие от других компьютеров, — как правило, весьма многочисленные. Когда вы хотите загрузить файл из сети по протоколу FTP, вы пользуетесь программой, которая является FTP-клиентом.Эта программа посылает запрос FTP-серверу, который либо выполняет его (в этом случае вы видите, например, окно с индикатором процесса загрузки файла), либо отказывается и возвращает сообщение об ошибке (например, из-за чрезмерной загруженности сервера). Если FTP-клиенту удается начать процесс соединения с FTP-сервером, он должен сообщить последнему имя пользователя (login или logon) и пароль (password). Эти обязательные параметры соединения позволяют владельцу сервера быть уверенным в том, что доступ к файлам, расположенным там, имеет не кто попало, а лишь те, кому они предназначены.

4) Коммутаторы

Коммутаторы работают таким же образом, как и концентраторы, но при этом могут определить место назначения полученных данных, поэтому передают их только тем компьютерам, которым эти данные предназначаются. Коммутаторы могут получать и передавать данные одновременно, поэтому они работают быстрее концентраторов. Если к сети подключено четыре и более компьютеров или предполагается передача больших объемов данных (например, игра в сетевые компьютерные игры или прослушивание музыки через сеть), предпочтительно использование коммутатора. Коммутаторы стоят немного дороже концентраторов.

Маршрутизаторы

Маршрутизаторы позволяют компьютерам обмениваться данными как в текущей сети, так и между двумя отдельными сетями, например между домашней сетью и Интернетом. Маршрутизатор получил свое название благодаря своей способности направлять сетевой трафик. Маршрутизаторы могут быть проводными (с использованием Ethernet-кабелей) или беспроводными. Если предполагается просто объединить компьютеры в сеть, использования концентратора или коммутатора будет достаточно, но если также понадобится доступ к Интернету через один модем, необходимо использовать маршрутизатор или модем со встроенным маршрутизатором. В маршрутизаторы обычно встраиваются устройства безопасности, такие как брандмауэр. Маршрутизаторы стоят дороже, чем концентраторы или коммутаторы.

5) Виртуальные каналы в сетях с коммутацией пакетов

Механизм виртуальных каналов (virtual circuit или virtual channel) создает в сети устойчивые пути следования трафика через сеть с коммутацией пакетов. Этот механизм учитывает существование в сети потоков данных.

Если целью является прокладка для всех пакетов потока единого пути через сеть, то необходимым (но не всегда единственным) признаком такого потока должно быть наличие для всех его пакетов общих точек входа и выхода из сети. Именно для передачи таких потоков в сети создаются виртуальные каналы. На рисунке 7.5 показан фрагмент сети, в которой проложены два виртуальных канала. Первый проходит от конечного узла с адресом N1, A1 до конечного узла с адресом N2, A2 через промежуточные коммутаторы сети R1, R3, R7 и R4. Второй обеспечивает продвижение данных по пути N3, A3 — R5 — R7 — R4 — N2, A2. Между двумя конечными узлами может быть проложено несколько виртуальных каналов, как полностью совпадающих в отношении пути следования через транзитные узлы, так и отличающихся.

Рис. 7.5. Принцип работы виртуального канала.

Сеть только обеспечивает возможность передачи трафика вдоль виртуального канала, а какие именно потоки будут передаваться по этим каналам, решают сами конечные узлы. Узел может использовать один и тот же виртуальный канал для передачи всех потоков, которые имеют общие с данным виртуальным каналом конечные точки, или же только части из них. Например, для потока реального времени можно использовать один виртуальный канал, а для трафика электронной почты — другой. В последнем случае разные виртуальные каналы будут предъявлять разные требования к качеству обслуживания, и удовлетворить их будет проще, чем в том случае, когда по одному виртуальному каналу передается трафик с разными требованиями к параметрам QoS.

Важной особенностью сетей с виртуальными каналами является использование локальных адресов пакетов при принятии решения о передаче. Вместо достаточно длинного адреса узла назначения (его длина должна позволять уникально идентифицировать все узлы и подсети в сети, например технология АТМ оперирует адресами длиной в 20 байт) применяется локальная, то есть меняющаяся от узла к узлу, метка, которой помечаются все пакеты, перемещаемые по определенному виртуальному каналу. Эта метка в различных технологиях называется по-разному: в технологии X.25 — номер логического канала (Logical Channel number, LCN), в технологии frame relay — идентификатор соединения уровня канала данных (Data Link Connection Identifier, DLCI), в технологии АТМ — идентификатор виртуального канала (Virtual Channel Identifier, VCI). Однако назначение ее везде одинаково — промежуточный узел, называемый в этих технологиях коммутатором, читает значение метки из заголовка пришедшего пакета и просматривает свою таблицу коммутации, в которой указывается, на какой выходной порт нужно передать пакет. Таблица коммутации содержит записи только о проходящих через данный коммутатор виртуальных каналах, а не обо всех имеющихся в сети узлах (или подсетях, если применяется иерархический способ адресации). Обычно в крупной сети количество проложенных через узел виртуальных каналов существенно меньше количества узлов и подсетей, поэтому по размерам таблица коммутации намного меньше таблицы маршрутизации, а, следовательно, просмотр занимает гораздо меньше времени и не требует от коммутатора большой вычислительной мощности.

Идентификатор виртуального канала (именно такое название метки будет использоваться далее) также намного короче адреса конечного узла (по той же причине), поэтому и избыточность заголовка пакета, который теперь не содержит длинного адреса, а переносит по сети только идентификатор, существенно меньше.

6) Топология - это конфигурация сети, способ соединения элементов сети (то есть компьютеров) друг с другом. Чаще всего встречаются три способа объединения компьютеров в локальную сеть: "звезда", "общая шина" и "кольцо".

Соединение типа "звезда". Каждый компьютер через специальный сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к объединяющему устройству. При необходимости можно объединить вместе несколько сетей с топологией "звезда", при этом конфигурация сети получается разветвленной.

Достоинства: При соединении типа "звезда" легко искать неисправность в сети.

Недостатки: Соединение не всегда надежно, поскольку выход из строя центрального узла может привести к остановке сети.

Соединение "общая шина". Все компьютеры сети подключаются к одному кабелю; этот кабель используется совместно всеми рабочими станциями по очереди. При таком типе соединения все сообщения, посылаемые каждым отдельным компьютером, принимаются всеми остальными компьютерами в сети.

Достоинства: в топологии "общая шина" выход из строя отдельных компьютеров не приводит всю сеть к остановке.

Недостатки: несколько труднее найти неисправность в кабеле и при обрыве кабеля (единого для всей сети) нарушается работа всей сети.

Соединение типа "кольцо". Данные передаются от одного компьютера к другому; при этом если один компьютер получает данные, предназначенные для другого компьютера, то он передает их дальше (по кольцу).

Достоинства: балансировка нагрузки, возможность и удобство прокладки кабеля.

Недостатки: физические ограничения на общую протяженность сети.

7) Оконечное оборудование линии связи (также аппаратура канала связи, АКС или аппаратура канала данных, АКД; англ. DCE = Data Circuit-terminating equipment Equipment, Data Communication Equipment или Data Carrier Equipment) — оборудование, преобразующее данные, сформированные оконечным оборудованием в сигнал для передачи по линии связи и осуществляющее обратное преобразование.

Примером оконечного оборудования линии связи может служить обычный телефонный модем.

8) Коаксиальный кабель – один из первых проводников, использовавшихся для создания сетей. Коаксиальный кабель состоит из центрального проводника, заключенного в толстую изоляцию, медной или алюминиевой оплетки и внешней изолирующей оболочки

Витая пара в настоящее время является наиболее распространенным кабелем для построения локальных сетей. Кабель состоит из попарно перевитых медных изолированных проводников. Типичный кабель несет в себе 8 проводников (4 пары), хотя выпускается и кабель с 4 проводниками (2 пары). Цвета внутренней изоляции проводников строго стандартны. Расстояние между устройствами, соединенными витой парой, не должно превышать 100 метров.

В зависимости от наличия защиты – электрически заземленной медной оплетки или алюминиевой фольги вокруг скрученных пар, существуют разновидности витой пары:

Unshielded twisted pair (UTP, незащищенная витая пара), Foiled twisted pair (F/UTP, фольгированная витая пара), Shielded twisted pair (STP, защищенная витая пара), Screened Foiled twisted pair (S/FTP, фольгированная экранированная витая пара), Screened Foiled Unshielded twisted pair (SF/UTP, незащищенная экранированная витая пара)

Оптоволоконный кабель – самая современная среда передачи данных. Он содержит несколько гибких стеклянных световодов, защищенных мощной пластиковой изоляцией. Скорость передачи данных по оптоволокну крайне высока, а кабель абсолютно не подвержен помехам. Расстояние между системами, соединенными оптоволокном, может достигать 100 километров.

Различают два основных типа оптоволоконного кабеля – одномодовый и многомодовый. Основные различия между этими типами связаны с разным режимам прохождения световых лучей в кабеле.

9) 1. «Звезда-Шина» - несколько сетей с топологией звезда объединяются при помощи магистральной линейной шины.

2. Древовидная структура.

3. «Каждый с каждым»

4. Пересекающиеся кольца

5. «Снежинка»

Сетевой мост, бридж (с англ. bridge) — сетевое устройство второго уровня модели OSI, предназначенное для объединения сегментов (подсети) компьютерной сети в единуюсеть.

Сетевой мост работает на канальном уровне сетевой модели OSI, при получении из сети кадра, сверяет MAC-адрес последнего и, если он не принадлежит данной подсети, передаёт (транслирует) кадр дальше в тот сегмент, которому предназначался данный кадр; если кадр принадлежит данной подсети, мост ничего не делает.

10) Эволюция 10 Мбит/с Ethernet

Технология Ethernet была предложена в 1972 г. в Центре Xerox Palo Alto (XPARC) Робертом Меткалфом и стала стандартом в 1980 г., когда DEC, Intel и Xerox (сокращенно DIX) выпустили первую спецификацию Ethernet 1.0 для основополосной передачи данных со скоростью 10 Мбит/с с помощью протокола CSMA/CD по общей шине. Ethernet 1.0 был доработан в 1982 г. и стал первой стандартной спецификацией Ethernet 2.0.

Ethernet 2.0 затем был доработан IEEE и выпущен в 1985-м как спецификация Ethernet IEEE 802.3. Он был назван просто Ethernet. Технология IEEE 802.3 ориентировалась на версию LLC-2, поддерживаемую не всеми устройствами, тогда как Ethernet 2.0 ориентировалась на версию LLC-1, поддерживаемую всеми устройствами, реализующими стандарт физического уровня. Сама связка подуровня MAC и физического уровня, доработанная в расчете на более высокие скорости Ethernet, разбивалась на два подуровня: не зависящий (РМА) и зависящий (PMD) от среды передачи, а также использовала подуровень физического кодирования (PCS).

В 1983 г. компания Novell, выпустив сетевую ОС Novell NetWare'86, представила свой тип кадра Ethernet. Эта версия получила название IEEE 802.3 Novell Raw и отличалась как от Ethernet 2.0, так и от версии IEEE 802.3. Учитывая сложность реализации и поддержки этих трех версий производителями оборудования, была выпущена четвертая версия Ethernet с кадром IEEE 802.3 SNAP (протоколом доступа к подсетям). Она позволяла восстанавливать поля, используемые в версии Ethernet 2.0. Эти четыре версии поддерживаются всеми ведущими производителями оборудования 10 Мбит/с и 10/100 Мбит/с Ethernet.

Принцип работы сети Ethernet

Сети Ethernet используют общую среду передачи данных и множественный метод доступа к ней CSMA/CD. Среда используется для передачи данных между любыми двумя узлами сети, и любой узел имеет доступ к данным, переданным любым узлом.

Режим работы - полудуплексная передача, состоящая из этапов: прослушивание несущей, множественный доступ и передача, если сеть свободна; по окончании передачи станция может послать следующий кадр через 9,6 мкс - межкадровый интервал (IFG) [1].

Контроль передачи - распределенный; управление осуществляют сетевой адаптер и карта (NIC).

Домен коллизий - для распознавания коллизий (попыток передачи сразу несколькими станциями), время передачи кадра минимальной длины Тмин по сегменту сети должно быть больше максимального времени Тз прохождения сигнала коллизии, называемого PDV (время маршрутной задержки) или RTD (время двойного пробега). Домен коллизий, или размер сети, ограничен 2500 м (длина сегмента х число повторителей: 500 х 5 = 2500 м).

Быстрый Ethernet (FE) реализован в 1995 г. В 1997-м он был дополнен (версия 100Base-T2 с двумя парами UTP).

Особенности
У FE скорость выше в 10 раз, но сохранены особенности Ethernet - полудуплексный характер и формат кадра. Учитывая, что время для передачи кадра минимальной длины меньше в 10 раз, ограничен размер сети (размер домена коллизий - 205 м). В 10 раз (до 0,96 мкс) уменьшился интервал IPG, а битовый интервал (Ы) составил 10 не. Параметры алгоритма CSMA/CD и функции МАС-подуровня остались прежними.

Гигабитный Ethernet (GE)

GE - развитие FE, когда скорость была увеличена еще в 10 раз по сравнению с HDX-версией FE.

Особенности
В 1998 г. вышел стандарт GE IEEE 802.3z: спецификации - 1000Base-LX, 1000Base-SX и 1000Base-CX. Метод кодирования 8В/10В, скорость 1250 Мбит/с; сохранены: формат кадров и возможность работы HDX-версии CSMA/CD. В 1999-м появился стандарт IEEE 802.3ab

11) Token Ring — технология локальной вычислительной сети (LAN) кольца с «маркерным доступом» — протокол локальной сети, который находится на канальном уровне (DLL)модели OSI. Он использует специальный трёхбайтовый фрейм, названный маркером, который перемещается вокруг кольца. Владение маркером предоставляет его обладателю право передавать информацию на носителе. Кадры кольцевой сети с маркерным доступом перемещаются в цикле.

отличие от сетей CSMA/CD (например, Ethernet), сети с передачей маркера являются детерминистическими сетями. Это означает, что можно вычислить максимальное время, которое пройдет, прежде чем любая конечная станция сможет передавать. Эта характеристика, а также некоторые характеристики надежности, делают сеть Token Ring идеальной для применений, где задержка должна быть предсказуема и важна устойчивость функционирования сети. Примерами таких применений является среда автоматизированных станций на заводах.

Применяется как более дешёвая технология, получила распространение везде, где есть ответственные приложения, для которых важна не столько скорость, сколько надёжная доставка информации. В настоящее время Ethernet по надёжности не уступает Token Ring и существенно выше по производительности.

Изначально технология была разработана компанией IBM в 1984 году. В 1985 году комитет IEEE 802 на основе этой технологии принял стандарт IEEE 802.5. В последнее время даже в продукции IBM доминируют технологии семейства Ethernet, несмотря на то, что ранее в течение долгого времени компания использовала Token Ring в качестве основной технологии для построения локальных сетей^[1].

В основном, технологии похожи, но имеются незначительные различия. Token Ring, в отличие от Ethernet, описывает топологию «звезда», когда все компьютеры присоединены к одному центральному устройству (англ. multistation access unit (MSAU)), в то время как IEEE 802.5 не заостряет внимания на топологии.

12) FDDI (англ. Fiber Distributed Data Interface — Волоконно-оптический интерфейс передачи данных) — стандарт передачи данных в локальной сети, протянутой на расстоянии до 200 километров. Стандарт основан на протоколе Token Ring. Кроме большой территории, сеть FDDI способна поддерживать несколько тысяч пользователей.

Стандарт FDDI определяет 100 Мб/сек. LAN с двойным кольцом и передачей маркера, которая использует в качестве среды передачи волоконно-оптический кабель. Он определяет физический уровень и часть канального уровня, которая отвечает за доступ к носителю; поэтому его взаимоотношения с эталонной моделью OSI примерно аналогичны тем, которые характеризуют IEEE 802.3 и IEEEE 802.5.

Хотя она работает на более высоких скоростях, FDDI во многом похожа на Token Ring. Oбe сети имеют одинаковые характеристики, включая топологию (кольцевая сеть), технику доступа к носителю (передача маркера), характеристики надежности (например, сигнализация-beaconing), и др.

Двойное кольцо

Одной из наиболее важных характеристик FDDI является то, что она использует световод в качестве передающей среды. Световод обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с традиционной медной проводкой, включая защиту данных (оптоволокно не излучает электрические сигналы, которые можно перехватывать), надежность (оптоволокно устойчиво к электрическим помехам) и скорость (потенциальная пропускная способность световода намного выше, чем у медного кабеля).

При обрывах оптоволокна возможно частичное (при двух обрывах) или полное (при одном обрыве) восстановление связности сети.

При передаче цифровых сигналов по аналоговым линиям связи передающая и принимающая станции должны быть синхронизированы между собой по частоте передачи бит в канале. В противном случае неизбежны ошибки при приеме.

((В случае, если приемник и передатчик расположены близко друг от друга, то для синхронизации можно использовать отдельный канал или линию. Если же станции разнесены на большие расстояния, то становится выгоднее встроить возможность частотной настройки в сам сигнал. Для этого применяются самосинхронизирующиеся коды. Идея состоит в том, чтобы передаваемый сигнал часто менял своё состояние (с 0 на 1 и наоборот) даже в случае, если передаются длинные последовательности данных, состоящие только из одних 0 или только из одних 1.

Манчестерское кодирование — один из способов построения самосинхронизирующегося кода. Этот код обеспечивает изменение состояния сигнала при представлении каждого бита. Манчестерское кодирование требует удвоенной скорости передачи сигнала в бодах относительно передаваемых данных.

Примененный в FDDI самосинхронизирующийся код 5В/4В является одной из возможных альтернатив для манчестерского кодирования. В таблице представлен способ кодирования четырех информационных бит пятью сигнальными битами кода 5В/4В. Коды преобразования подобраны таким образом, чтобы обеспечить возможно более частое изменение сигнала, независимо от вида передаваемых данных.))

13) Структури́рованная ка́бельная систе́ма (СКС) — законченная совокупность кабелей связи и коммутационного оборудования, отвечающая требованиям соответствующих нормативных документов^[1]. Включает набор кабелей и коммутационных элементов, и методику их совместного использования, позволяющую создавать регулярные расширяемые структуры связей в локальных сетях различного назначения. СКС — физическая основа инфраструктуры здания, позволяющая свести в единую систему множество сетевых информационных сервисов разного назначения: локальные вычислительные сети и телефонные сети, системы безопасности, видеонаблюдения и т. д.

СКС представляет собой иерархическую кабельную систему, смонтированную в здании или в группе зданий, состоящую из структурных подсистем. В состав СКС входят такие элементы, как:

главный кросс (MC);
кабель магистральной подсистемы первого и второго уровня;
промежуточные кроссы (IC);
горизонтальные кроссы (HC) и кабели горизонтальной подсистемы;

а также:

консолидационные точки (CP);
многопользовательские телекоммуникационные розетки (MuTOA или MuTO);
телекоммуникационные розетки (TO);
и другие элементы.

Система может быть построена на основе медных или оптических кабелей. Все элементы СКС интегрируются в единый комплекс (систему) и эксплуатируются согласно определённым правилам.

Кабельная система — это система, элементами которой являются кабели и компоненты, которые связаны с кабелем. К кабельным компонентам относится всё пассивное коммутационное оборудование, служащее для соединения или физического окончания (терминирования) кабеля — телекоммуникационные розетки на рабочих местах, кроссовые и коммутационные панели (жаргон: «патч-панели») в телекоммуникационных помещениях, муфты и сплайсы.

Структурированная система — это любой набор или комбинация связанных и зависимых составляющих частей. Термин «структурированная» означает, с одной стороны, способность системы поддерживать различные телекоммуникационные приложения (передачу речи, данных и видеоизображений), с другой — возможность применения различных компонентов и продукции различных производителей, и с третьей — способность к реализации так называемой мультимедийной среды, в которой используются несколько типов передающих сред — коаксиальный кабель, UTP, STP и оптическое волокно. Структуру кабельной системы определяет инфраструктура информационных технологий, IT (англ. information technology), именно она диктует содержание конкретного проекта кабельной системы в соответствии с требованиями конечного пользователя, независимо от активного оборудования, которое может применяться впоследствии.

14) Серверные локальные сети (многоуровневые или иерархические)

В локальных сетях с централизованным управлением сервер обеспечивает взаимодействия между рабочими станциями, выполняет функции хранения данных общего пользования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту. Клиент обрабатывает полученные данные и предоставляет результаты обработки пользователю. Необходимо отметить, что обработка данных может осуществляться и на сервере.

Локальные сети с централизованным управлением, в которых сервер предназначен только хранения и выдачи клиентам информации по запросам, называются сетями с выделенным файл-сервером. Системы, в которых на сервере наряду с хранением осуществляется и обработка информации, называются системами "клиент-сервер".

Необходимо отметить, что в серверных локальных сетях клиенту непосредственно доступны только ресурсы серверов. Но рабочие станции, входящие в ЛВС с централизованным управлением, могут одновременно организовать между собой одноранговуюлокальную сеть со всеми ее возможностями.

Программное обеспечение, управляющее работой ЛВС с централизованным управлением, состоит из двух частей:

сетевой операционной системы, устанавливаемой на сервере;
программного обеспечения на рабочей станции, представляющего набор программ, работающих под управлением операционной системы, которая установлена на рабочей станции. При этом на разных рабочих станциях в одной сети могут быть установлены различные операционные системы.

В больших иерархических локальных сетях в качестве сетевых ОС используются UNIX и LINUX, которые являются более надежными. Для локальных сетей среднего масштаба наиболее популярной сетевой ОС является Windows 2003 Server.

В зависимости от способов использования сервера в иерархических сетях различают серверы следующих типов:

Файловый сервер. В этом случае на сервере находятся совместно обрабатываемые файлы или (и) совместно используемые программы.
Сервер баз данных. На сервере размещается сетевая база данных.
Принт-сервер. К компьютеру подключается достаточно производительный принтер, на котором может быть распечатана информация сразу с нескольких рабочих станций.
Почтовый сервер. На сервере хранится информация, отправляемая и получаемая как по локальной сети.

Достоинства:

выше скорость обработки данных;
обладает надежной системой защиты информации и обеспечения секретности;
проще в управлении по сравнению с одноранговыми сетями.

Недостатки:

сеть дороже из-за выделенного сервера;
менее гибкая по сравнению с равноправной сетью.

Клиент-сервер (англ. Client-server) — вычислительная или сетевая архитектура, в которой задания или сетевая нагрузка распределены между поставщиками услуг, называемыми серверами, и заказчиками услуг, называемыми клиентами. Физически клиент и сервер — это программное обеспечение. Обычно они взаимодействуют через компьютерную сеть посредством сетевых протоколов и находятся на разных вычислительных машинах, но могут выполняться также и на одной машине. Программы — сервера, ожидают от клиентских программ запросы и предоставляют им свои ресурсы в виде данных (например, загрузка файлов посредством HTTP, FTP, BitTorrent, потоковое мультимедиа или работа с базами данных) или сервисных функций (например, работа с электронной почтой, общение посредством систем мгновенного обмена сообщениями, просмотр web-страниц во всемирной паутине).

Преимущества

· Отсутствие дублирования кода программы-сервера программами-клиентами.

· Так как все вычисления выполняются на сервере, то требования к компьютерам, на которых установлен клиент, снижаются.

· Все данные хранятся на сервере, который, как правило, защищён гораздо лучше большинства клиентов. На сервере проще организовать контроль полномочий, чтобы разрешать доступ к данным только клиентам с соответствующими правами доступа.

Недостатки

· Неработоспособность сервера может сделать неработоспособной всю вычислительную сеть. Неработоспособным сервером следует считать сервер, производительности которого не хватает на обслуживание всех клиентов, а также сервер, находящийся на ремонте, профилактике и т. п.

· Поддержка работы данной системы требует отдельного специалиста — системного администратора.

· Высокая стоимость оборудования.

Файл-сервер — это выделенный сервер, предназначенный для выполнения файловых операций ввода-вывода и хранящий файлы любого типа. Как правило, обладает большим объемом дискового пространства, реализованном в форме RAID-массива для обеспечения бесперебойной работы и повышенной скорости записи и чтения данных.

Файл-серверные приложения — приложения, схожие по своей структуре с локальными приложениями и использующие сетевой ресурс для хранения данных в виде отдельных файлов. Функции сервера в таком случае обычно ограничиваются хранением данных (возможно также хранение исполняемых файлов), а обработка данных происходит исключительно на стороне клиента. Количество клиентов ограничено десятками ввиду невозможности одновременного доступа на запись к одному файлу. Однако клиентов может быть в разы больше, если они обращаются к файлам исключительно в режиме чтения.

Достоинства:

· низкая стоимость разработки;

· высокая скорость разработки;

· невысокая стоимость обновления и изменения ПО.

Недостатки:

· рост числа клиентов резко увеличивает объём трафика и нагрузку на сети передачи данных;

· высокие затраты на модернизацию и сопровождение сервисов бизнес-логики на каждой клиентской рабочей станции;

· низкая надёжность системы.

15) Модель удаленного доступа к данным

В модели удаленного доступа (Remote Data Access, RDA) база данных хранится на сервере. На сервере же находится ядро СУБД. На клиенте располагается презентационная логика и бизнес-логика приложения. Клиент обращается к серверу с запросами на языке SQL. Структура модели удаленного доступа приведена на рис. 10.5.

Рис. 10.5. Модель удаленного доступа (RDA)

Преимущества данной модели:

перенос компонента представления и прикладного компонента на клиентский компьютер существенно разгрузил сервер БД, сводя к минимуму общее число процессов в операционной системе;
сервер БД освобождается от несвойственных ему функций; процессор или процессоры сервера целиком загружаются операциями обработки данных, запросов и транзакций. (Это становится возможным, если отказаться от терминалов, не располагающих ресурсами, и заменить их компьютерами, выполняющими роль клиентских станций, которые обладают собственными локальными вычислительными ресурсами);
резко уменьшается загрузка сети, так как по ней от клиентов к серверу передаются не запросы на ввод-вывод в файловой терминологии, а запросы на SQL, и их объем существенно меньше. В ответ на запросы клиент получает только данные, релевантные запросу, а не блоки файлов, как в FS-модели.

Основное достоинство RDA -модели — унификация интерфейса "клиент-сервер", стандартом при общении приложения-клиента и сервера становится язык SQL.

Недостатки:

все-таки запросы на языке SQL при интенсивной работе клиентских приложений могут существенно загрузить сеть;
так как в этой модели на клиенте располагается и презентационная логика, и бизнес-логика приложения, то при повторении аналогичных функций в разных приложениях код соответствующей бизнес-логики должен быть повторен для каждого клиентского приложения. Это вызывает излишнее дублирование кода приложений;
сервер в этой модели играет пассивную роль, поэтому функции управления информационными ресурсами должны выполняться на клиенте. Действительно, например, если нам необходимо выполнять контроль страховых запасов товаров на складе, то каждое приложение, которое связано с изменением состояния склада, после выполнения операций модификации данных, имитирующих продажу или удаление товара со склада, должно выполнять проверку на объем остатка, и в случае, если он меньше страхового запаса, формировать соответствующую заявку на поставку требуемого товара. Это усложняет клиентское приложение, с одной стороны, а с другой — может вызвать необоснованный заказ дополнительных товаров несколькими приложениями.

Модель сервера баз данных

Для того чтобы избавиться от недостатков модели удаленного доступа, должны быть соблюдены следующие условия:

Необходимо, чтобы БД в каждый момент отражала текущее состояние предметной области, которое определяется не только собственно данными, но и связями между объектами данных. То есть данные, которые хранятся в БД, в каждый момент времени должны быть непротиворечивыми.
БД должна отражать некоторые правила предметной области, законы, по которым она функционирует (business rules). Например, завод может нормально работать только в том случае, если на складе имеется некоторый достаточный запас (страховой запас) деталей определенной номенклатуры, деталь может быть запущена в производство только в том случае, если на складе имеется в наличии достаточно материала для ее изготовления, и т. д.
Необходим постоянный контроль за состоянием БД, отслеживание всех изменений и адекватная реакция на них: например, при достижении некоторым измеряемым параметром критического значения должно произойти отключение определенной аппаратуры, при уменьшении товарного запаса ниже допустимой нормы должна быть сформирована заявка конкретному поставщику на поставку соответствующего товара.
Необходимо, чтобы возникновение некоторой ситуации в БД четко и оперативно влияло на ход выполнения прикладной задачи.
Одной из важнейших проблем СУБД является контроль типов данных. В настоящий момент СУБД контролирует синтаксически только стандартно-допустимые типы данных, то есть такие, которые определены в DDL (data definition language) — языке описания данных, который является частью SQL. Однако в реальных предметных областях у нас действуют данные, которые несут в себе еще и семантическую составляющую, например, это координаты объектов или единицы различных метрик, например рабочая неделя в отличие от реальной имеет сразу после пятницы понедельник.

Данную модель поддерживают большинство современных СУБД: Informix, Ingres, Sybase, Oracle, MS SQL Server. Основу данной модели составляет механизм хранимых процедур как средство программирования SQL-сервера, механизм триггеров как механизм отслеживания текущего состояния информационного хранилища и механизм ограничений на пользовательские типы данных, который иногда называется механизмом поддержки доменной структуры. Модель сервера баз данных представлена на рис. 10.6.

Рис. 10.6. Модель активного сервера БД

В этой модели бизнес-логика разделена между клиентом и сервером. На сервере бизнес-логика реализована в виде хранимых процедур — специальных программных модулей, которые хранятся в БД и управляются непосредственно СУБД. Клиентское приложение обращается к серверу с командой запуска хранимой процедуры, а сервер выполняет эту процедуру и регистрирует все изменения в БД, которые в ней предусмотрены. Сервер возвращает клиенту данные, релевантные его запросу, которые требуются клиенту либо для вывода на экран, либо для выполнения части бизнес-логики, которая расположена на клиенте. Трафик обмена информацией между клиентом и сервером резко уменьшается.

Централизованный контроль в модели сервера баз данных выполняется с использованием механизма триггеров. Триггеры также являются частью БД.

Термин "триггер" взят из электроники и семантически очень точно характеризует механизм отслеживания специальных событий, которые связаны с состоянием БД. Триггер в БД является как бы некоторым тумблером, который срабатывает при возникновении определенного события в БД. Ядро СУБД проводит мониторинг всех событий, которые вызывают созданные и описанные триггеры в БД, и при возникновении соответствующего события сервер запускает соответствующий триггер. Каждый триггер представляет собой также некоторую программу, которая выполняется над базой данных. Триггеры могут вызывать хранимые процедуры.

Механизм использования триггеров предполагает, что при срабатывании одного триггера могут возникнуть события, которые вызовут срабатывание других триггеров. Этот мощный инструмент требует тонкого и согласованного применения, чтобы не получился бесконечный цикл срабатывания триггеров.

В данной модели сервер является активным, потому что не только клиент, но и сам сервер, используя механизм триггеров, может быть инициатором обработки данных в БД.

И хранимые процедуры, и триггеры хранятся в словаре БД, они могут быть использованы несколькими клиентами, что существенно уменьшает дублирование алгоритмов обработки данных в разных клиентских приложениях.

Для написания хранимых процедур и триггеров используется расширение стандартного языка SQL, так называемый встроенный SQL. Встроенный SQL мы рассмотрим в "Встроенный SQL".

Недостатком данной модели является очень большая загрузка сервера. Действительно, сервер обслуживает множество клиентов и выполняет следующие функции:

осуществляет мониторинг событий, связанных с описанными триггерами;
обеспечивает автоматическое срабатывание триггеров при возникновении связанных с ними событий;
обеспечивает исполнение внутренней программы каждого триггера;
запускает хранимые процедуры по запросам пользователей;
запускает хранимые процедуры из триггеров;
возвращает требуемые данные клиенту;
обеспечивает все функции СУБД: доступ к данным, контроль и поддержку целостности данных в БД, контроль доступа, обеспечение корректной параллельной работы всех пользователей с единой БД.

Если мы переложили на сервер большую часть бизнес-логики приложений, то требования к клиентам в этой модели резко уменьшаются. Иногда такую модель называют моделью с "тонким клиентом", в отличие от предыдущих моделей, где на клиента возлагались гораздо более серьезные задачи. Эти модели называются моделями с " толстым клиентом ".

Для разгрузки сервера была предложена трехуровневая модель.

Модель сервера приложений

Эта модель является расширением двухуровневой модели и в ней вводится дополнительный промежуточный уровень между клиентом и сервером. Архитектура трехуровневой модели приведена на рис. 10.7. Этот промежуточный уровень содержит один или несколько серверов приложений.

Рис. 10.7. Модель сервера приложений

В этой модели компоненты приложения делятся между тремя исполнителями:

Клиент обеспечивает логику представления, включая графический пользовательский интерфейс, локальные редакторы; клиент может запускать локальный код приложения клиента, который может содержать обращения к локальной БД, расположенной на компьютере-клиенте. Клиент исполняет коммуникационные функции front-end части приложения, которые обеспечивают доступ клиенту в локальную или глобальную сеть. Дополнительно реализация взаимодействия между клиентом и сервером может включать в себя управление распределенными транзакциями, что соответствует тем случаям, когда клиент также является клиентом менеджера распределенных транзакций.
Серверы приложений составляют новый промежуточный уровень архитектуры. Они спроектированы как исполнения общих незагружаемых функций для клиентов. Серверы приложений поддерживают функции клиентов как частей взаимодействующих рабочих групп, поддерживают сетевую доменную операционную среду, хранят и исполняют наиболее общие правила бизнес-логики, поддерживают каталоги с данными, обеспечивают обмен сообщениями и поддержку запросов, особенно в распределенных транзакциях.
Серверы баз данных в этой модели занимаются исключительно функциями СУБД: обеспечивают функции создания и ведения БД, поддерживают целостность реляционной БД, обеспечивают функции хранилищ данных (warehouse services). Кроме того, на них возлагаются функции создания резервных копий БД и восстановления БД после сбоев, управления выполнением транзакций и поддержки устаревших (унаследованных) приложений (legacy application).

16) Сервер - программный компонент вычислительной системы, выполняющий сервисные (обслуживающие) функции по запросу клиента, предоставляя ему доступ к определённым ресурсам или услугам.

Для взаимодействия с клиентом (или клиентами, если поддерживается одновременная работа с несколькими клиентами) сервер выделяет необходимые ресурсы межпроцессного взаимодействия (разделяемая память, пайп, сокет и т. п.) и ожидает запросы на открытие соединения (или, собственно, запросы на предоставляемый сервис). В зависимости от типа такого ресурса, сервер может обслуживать процессы в пределах одной компьютерной системы или процессы на других машинах через каналы передачи данных (например,COM-порт) или сетевые соединения.

Формат запросов клиента и ответов сервера определяется протоколом. Спецификации открытых протоколов описываются открытыми стандартами, например, протоколы Интернета определяются в документах RFC.

В зависимости от выполняемых задач одни серверы, при отсутствии запросов на обслуживание, могут простаивать в ожидании. Другие могут выполнять какую-то работу (например, работу по сбору информации), у таких серверов работа с клиентами может быть второстепенной задачей.

У слова «сервер» есть и другое значение — компьютер, выполняющий серверные задачи, или компьютер (или иное аппаратное обеспечение), специализированный (по форм-фактору и/или ресурсам) для использования в качестве аппаратной базы для серверов услуг (иногда — услуг определённого направления), разделяя ресурсы компьютера с программами, запускаемыми пользователем. Такой режим работы называется «невыделенным», в отличие от «выделенного» (англ. dedicated), когда компьютер выполняет только сервисные функции. Строго говоря, на рабочей станции (для примера, под управлением Windows XP) и без того всегда работает несколько серверов — сервер удалённого доступа (терминальный сервер), сервер удалённого доступа к файловой системе и системе печати и прочие удалённые и внутренние серверы.

Сетевые службы обеспечивают функционирование сети; например, серверы DHCP и BOOTP обеспечивают стартовую инициализацию серверов и рабочих станций, DNS — трансляцию имён в адреса и наоборот.

Серверы туннелирования (например, различные VPN-серверы) и прокси-серверы обеспечивают связь с сетью, недоступной роутингом.

Серверы AAA и Radius обеспечивают в сети единую аутентификацию, авторизацию и ведение логов доступа.

18) Промышленная сеть — сеть передачи данных, связывающая различные датчики, исполнительные механизмы, промышленные контроллеры и используемая в промышленнойавтоматизации. Термин употребляется преимущественно в автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУТП). Описывается стандартом IEC 61158.^{[ источник не указан 1068 дней ]}

Устройства используют сеть для:

· передачи данных, между датчиками, контроллерами и исполнительными механизмами;

· диагностики и удалённого конфигурирования датчиков и исполнительных механизмов;

· калибрования датчиков;

· питания датчиков и исполнительных механизмов;

· связи между датчиками, исполнительными механизмами, ПЛК и АСУ ТП верхнего уровня.

В промышленных сетях для передачи данных применяют:

· электрические линии;

· волоконно-оптические линии;

· беспроводную связь (радиомодемы и Wi-Fi).

Промышленные сети могут взаимодействовать с обычными компьютерными сетями, в частности использовать глобальную сеть Internet.

Достоинства

В сравнении с подключением периферийного оборудования к контроллеру отдельными проводами промышленная сеть имеет следующие достоинства:

· в несколько раз снижается расход на кабель и его прокладку;

· увеличивается допустимое расстояние до подключаемых датчиков и исполнительных устройств;

· упрощается управление сетью датчиков и исполнительных механизмов;

· упрощается модификация системы при изменении типа датчиков, используемого протокола взаимодействия, добавлении устройств ввода-вывода;

· позволяют дистанционно настраивать датчики и проводить их диагностику.

Недостатки

· При обрыве кабеля теряется возможность получать данные и управлять не одним, а несколькими устройствами (в зависимости от места обрыва и топологии сети остаётся возможность автономного функционирования сегмента сети и схемы управления).

· Для повышения надёжности приходится резервировать каналы связи или использовать кольцевую топологию сети.

12 3 Следующая ⇒

Воспользуйтесь поиском по сайту: