 |
Структуризация как средство построения больших сетей
|
|
|
|
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Московский государственный университет путей сообщения»
_________________________________________________________
Институт управления и информационных технологий
Кафедра «Вычислительные системы и сети»
СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ ВС И СЕТЕЙ. ВОЗМОЖНОСТИ, ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине
«Моделирование вычислительных систем»
Москва – 2016
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Теоретическое изучение систем моделирования и разработки ВС и сетей, имеющихся особенностей, преимуществ и недостатков.
ЗАДАНИЕ
Проанализировать работу систем моделирования и разработки ВС и сетей. Подготовить отчет в виде реферата. Указать принципы и особенности работы рассматриваемой системы, преимущества и недостатки.
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ
Варианты заданий выбираются магистрантом самостоятельно.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Московский государственный университет путей сообщения»
_________________________________________________________
Институт управления и информационных технологий
Кафедра «Вычислительные системы и сети»
АНАЛИТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОЦЕНКИ НАГРУЗКИ, ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ И КОЭФФИЦИЕНТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЕТИ
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине
«Моделирование вычислительных систем»
Москва – 2016
Рассматриваются принципы функционирования Ethernet и его разновидностей. Представлены формулы расчета нагрузки на сеть, оценки пропускной способности сети, расчета коэффициента использования сети.
|
|
|
Для магистрантов направления 09.03.01 Информатика и вычислительная техника, профиля «Компьютерные сети и технологии».
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Заключается в приобретении знаний по моделированию и построению локальных компьютерных сетей на основе технологии Ethernet, в разработке и использовании аналитических моделей для:
- расчета нагрузки на сеть,
- оценки пропускной способности сети,
- расчета коэффициента использования сети.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Компьютерные сети появились в конце 60-х годов. Естественно, что компьютерные сети унаследовали много полезных свойств от старых телекоммуникационных сетей, а именно телефонных. Компьютерные сети привнесли в телекоммуникационный мир нечто совершено новое – неисчерпаемые запасы информации. Этот эффект особенно проявился в середине 90-х, во время интернет – революции, когда стало ясно, что возможен свободный и анонимный доступ к информации.
Топология физических связей
При моделировании сети важно выбрать способ организации физических связей, то есть топологию. Под топологией компьютерной сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют компьютеры сети (иногда и другое оборудование, например, концентраторы), а ребрам - физические связи между ними.
Полносвязная топология соответствует сети, в которой каждый компьютер сети связан со всеми остальными. Ячеистая топология - непосредственно связываются только те компьютеры, между которыми происходит интенсивный обмен данными, а для обмена данными между компьютерами, не соединенными прямыми связями, используются транзитные передачи через промежуточные узлы. Общая шина - компьютеры подключаются к одному коаксиальному кабелю по схеме «монтажного ИЛИ», передаваемая информация может распространяться в обе стороны. Топология звезда - каждый компьютер подключается отдельным кабелем к общему устройству, называемому концентратором, который находится в центре сети и направляет передаваемую компьютером информацию одному или всем остальным компьютерам сети. В сетях с кольцевой конфигурацией данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому, как правило, в одном направлении. Если компьютер распознает данные как «свои», то он копирует их себе во внутренний буфер.
|
|
|
В то время как небольшие сети, как правило, имеют типовую топологию - звезда, кольцо или общая шина, для крупных сетей характерно наличие произвольных связей между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовую топологию, поэтому их называют сетями со смешанной топологией.
Из рассмотренных топологий наиболее распространенной является звезда, поскольку проста в обслуживании.
Адресация
Еще одной проблемой, которую нужно учитывать при объединении трех и более компьютеров, является проблема адресации. К адресу узла сети и схеме его назначения можно предъявить несколько требований.
· Адрес должен уникально идентифицировать компьютер в сети любого масштаба.
· Схема назначения адресов должна сводить к минимуму ручной труд администратора и вероятность дублирования адресов.
· Адрес должен иметь иерархическую структуру, удобную для построения больших сетей. В больших сетях, состоящих из многих тысяч узлов, отсутствие иерархии адреса может привести к большим издержкам - конечным узлам. Коммуникационному оборудованию придется оперировать с таблицами адресов, состоящими из тысяч записей.
· Адрес должен быть удобен для пользователей сети, а это значит, что он должен иметь символьное представление, например, Servers или www.cisco.com.
· Адрес должен иметь по возможности компактное представление, чтобы не перегружать память коммуникационной аппаратуры - сетевых адаптеров, маршрутизаторов и т. п.
Так как все перечисленные требования трудно совместить в рамках какой-либо одной схемы адресации, то на практике обычно используется сразу несколько схем, так что компьютер одновременно имеет несколько адресов-имен. Каждый адрес используется в той ситуации, когда соответствующий вид адресации наиболее удобен. А чтобы компьютер всегда однозначно определялся своим адресом, используются специальные вспомогательные протоколы, которые по адресу одного типа могут определить адреса других типов.
|
|
|
Наибольшее распространение получили три схемы адресации узлов.
Аппаратные (hardware) адреса. Эти адреса предназначены для сети небольшого или среднего размера, поэтому они не имеют иерархической структуры. Типичным представителем адреса такого типа является адрес сетевого адаптера локальной сети. Такой адрес обычно используется только аппаратурой, поэтому его стараются сделать по возможности компактным и записывают в виде двоичного или шестнадцатеричного значения, например, 0081005е24а8.
Символьные адреса или имена. Эти адреса предназначены для запоминания людьми и поэтому обычно несут смысловую нагрузку. Символьные адреса легко использовать как в небольших, так и крупных сетях. Для работы в больших сетях символьное имя может иметь сложную иерархическую структуру, например ftp-archl.ucl.ac.uk. Этот адрес говорит о том, что данный компьютер поддерживает ftp-архив в сети одного из колледжей Лондонского университета (University College London - ucl) и эта сеть относится к академической ветви (ас) Internet Великобритании (United Kingdom - uk). При работе в пределах сети Лондонского университета такое длинное символьное имя избыточно и вместо него удобно пользоваться кратким символьным именем, на роль которого хорошо подходит самая младшая составляющего полного имени, то есть имя ftp-archl.
Числовые составные адреса. Символьные имена удобны для людей, но из-за переменного формата и потенциально большой длины их передача по сети не очень экономична. Поэтому во многих случаях для работы в больших сетях в качестве адресов узлов используют числовые составные адреса фиксированного и компактного форматов. Типичным представителями адресов этого типа являются IP- и IPX-адреса. В них поддерживается двухуровневая иерархия, адрес делится на старшую часть - номер сети и младшую - номер узла. Такое деление позволяет передавать сообщения между сетями только на основании номера сети, а номер узла используется только после доставки сообщения в нужную сеть.
|
|
|
Наиболее известной службой централизованного разрешения имен является служба Domain Name System (DNS) сети Internet.
Структуризация как средство построения больших сетей
В сетях с небольшим (10-30) количеством компьютеров чаще всего используется одна из типовых топологий - общая шина, кольцо, звезда или полносвязная сеть. Все перечисленные топологии обладают свойством однородности, то есть все компьютеры в такой сети имеют одинаковые права в отношении доступа к другим компьютерам (за исключением центрального компьютера при соединении звезда). 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: ограничения на длину связи между узлами; ограничения на количество узлов в сети; ограничения на интенсивность трафика, порождаемого узлами сети.
Для снятия этих ограничений используются специальные методы структуризации сети и специальное структурообразующее оборудование - повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы. Оборудование такого рода также называют коммуникационным, имея в виду, что с помощью него отдельные сегменты сети взаимодействуют между собой.
|
|
|
