 |
Разделение среды передачи в локальных сетях с коммутацией пакетов. Метод случайного доступа к среде передачи данных. Метод детерминированного доступа. Причины структуризации локальных сетей.
|
|
|
|
Передача пакетов с установлением виртуального канала
Механизм виртуальных каналов 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. Между двумя конечными узлами может быть проложено несколько виртуальных каналов, как полностью совпадающих в отношении пути следования через транзитные узлы, так и отличающихся. 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.
Важной особенностью сетей с виртуальными каналами является использование локальных адресов пакетов при принятии решения о передаче. Вместо длинного адреса узла назначения применяется локальная, то есть меняющаяся от узла к узлу, метка, которой помечаются все пакеты, перемещаемые по определенному виртуальному каналу.
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, 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 также намного короче адреса конечного узла.
Разделение среды передачи в локальных сетях с коммутацией пакетов. Метод случайного доступа к среде передачи данных. Метод детерминированного доступа. Причины структуризации локальных сетей.
Разделение среды передачи долгое время было самой популярной концепцией построения локальных сетей, на ее основе разработаны такие известные технологии, как Ethernet, FDDI, Token Ring. Новыми сферами применения разделяемой среды передачи данных являются, например, домашние проводные сети Home PNA (Home Phoneline Networking Alliance), которые используют в качестве разделяемой среды силовую проводку в доме. Напринципе разделения среды основаны и персональные радиосети новой технологии Bluetooth, предназначенные для объединения всех «компьютеризованных» устройств личного пользования: PDA, мобильник, телевизор и т.п. Кроме того, в последнее время популярны локальные сети Radio Ethernet, применяемые для подключения пользователей к Интернету в аэропортах, вокзалах и т.п.
Принципы разделения среды
Разделяемой средой называется физическая среда передачи данных (коаксиальный кабель, витая пара, оптическое волокно, радиосреда), к которой непосредственно подключено несколько конечных узлов сети. Причем в каждый момент времени только один из конечных узлов получает доступ к разделяемой среде и задействует ее для передачи пакета (или нескольких пакетов) другому узлу, подключенному к этой же среде. Одним из возможных подходов к разделению среды является метод случайного доступа. Этот принцип положен, например, в основу Ethernet. Управление доступом к среде в данном случае осуществляется децентрализовано: в этом процессе участвуют все сетевые интерфейсы, непосредственно подключенные к разделяемой среде. В частности, в компьютерах эту функцию выполняют сетевые интерфейсные карты, или сетевые адаптеры. Суть случайного метода доступа заключается в следующем.
|
|
|
1. Компьютер может передавать данные по сети, только если сеть свободна, то есть если никакой другой компьютер в данный момент не занимается обменом.
2. После того, как компьютер убеждается, что среда свободна, он начинает передачу, «захватывая» среду. Время монопольного пользования одним узлом ограничивается временем передачи одного кадра.
3. При попадании кадра в среду все сетевые адаптеры одновременно начинают принимать этот кадр. Каждый из них анализирует адрес назначения,располагающийся в одном из начальных полей кадра.
4. Если адрес совпадает с их собственным адресом, кадр помещается во внутренний буфер сетевого адаптера, т.е. компьютер-адресат получает предназначенные ему данные.
При методе случайного доступа может возникать ситуация, когда два или более компьютеров одновременнорешают, что сеть свободна и начинают передавать информацию. Такая ситуация, называемая коллизией, препятствует правильной передаче данных по сети. Поэтому во всех сетевых технологиях, построенных на разделяемой среде, предусмотрен алгоритм обнаружения и корректной обработки коллизий.
Другим распространенным способом доступа к разделяемой среде является метод детерминированного доступа. Этот метод основан на использовании кадра специального формата, который обычно называют маркером, или токеном, доступа. Компьютер имеет право пользования средой только тогда, когда он владеет токеном. Время владения токеном ограничено, так что после истечения этого срока компьютер обязан передать токен другому компьютеру. Правило, определяющее порядок передачи токена должно гарантировать каждому компьютеру доступ к разделяемой среде в течение некоторого фиксированного времени.
Причины структуризации локальных сетей
Первые локальные сети с небольшим (10...30) количеством компьютеров использовали только одну общую для всех подключенных к сети устройств разделяемую среду. При этом в соответствии с ограничениями технологий сети имели типовые топологии: общая шина (звезда) для Ethernet, кольцо для FDDI, Token Ring. Все перечисленные топологии обладают свойством однородности, то есть все компьютеры в
такой среде неразличимы на уровне физических связей. Такая однородность структуры делает простой процедуру наращивания числа компьютеров, облегчает обслуживание и эксплуатацию сети.Однако при построении больших сетей однородная структура связей превращается из преимущества в недостаток. В таких сетях использование типовых структур порождает различные ограничения, важнейшие из которых:
- на длину связи между узлами;
-на количество узлов в сети;
- на интенсивность трафика, порождаемого узлами сети.
Например, технология Ethernet на тонком коаксиальном кабеле позволяла
использовать кабель длиной не более 185 метров, к которому можно было подключить не
более 30 компьютеров.
Для снятия этих ограничений стали использовать структуризацию сети на основе
специального структурообразующего коммуникационного оборудования, в том числе
повторителей, концентраторов, мостов, коммутаторов.
|
|
|
Стандартизация КС. Понятие стандарта, виды стандартов, организации-разработчики стандартов в области КС. Принцип декомпозиции, положенный в основу стандартизации КС. Подзадачи взаимодействия компьютеров в сети.
Модульность — это одно из неотъемлемых свойств вычислительных сетей, которое проявляется в многоуровневом представлении коммуникационных протоколов в конечных узлах сети.
Сеть состоит из огромного числа различных модулей — сетевых устройств и модулей приложений. В результате не существует компании, которая смогла бы обеспечить производство полного набора всех типов оборудования и программного обеспечения, необходимого для построения сети. Но, так как все компоненты сети должны работать согласованно, потребовалось принимать многочисленные стандарты для обеспечения совместимости оборудования и программ различных фирм.
Таким образом, понятия "модульность" и "стандартизация" в сетях неразрывно связаны.
|
|
|
Работы по стандартизации вычислительных сетей ведутся большим количеством организаций. В зависимости от статуса организаций различают следующие виды стандартов:
стандарты отдельных фирм;
стандарты специальных комитетов и объединений, создаваемых несколькими фирмами
национальные стандарты
международные стандарты
Организации, наиболее активно и успешно занимающиеся разработкой стандартов в области вычислительных сетей:
Международная организация по стандартизации
Международный союз электросвязи
Ассоциация производителей компьютеров и оргтехники участвует в разработке стандартов на обработку информации и соответствующее оборудование.
Ассоциация электронной промышленности (Electronic Industries Association, EIA)
Министерство обороны США (Department of Defense, DoD)
Американский национальный институт стандартов (American National Standards Institute, ANSI)
Принцип декомпозиции заключается в возможности расчленения по тому или иному признаку исходной системы как по горизонтали, так и по вертикали на множество элементов (подсистем) и связей между ними и в формировании для них собственных (индивидуальных) функций и целей управления из условия обеспечения исходных общесистемных функций и целей управления.
|
|
|
