1. Принципы построения компьютерных сетей


Название1. Принципы построения компьютерных сетей
страница1/7
Дата публикации23.03.2013
Размер0.77 Mb.
ТипДокументы
userdocs.ru > Информатика > Документы
  1   2   3   4   5   6   7
1.Принципы построения компьютерных сетей.

Принципы построения компьютерных сетей основаны на возможности передачи данных по различным телекоммуникационным системам между множеством региональных компьютерных сетей и компьютеров. Хранение информации на серверах, которые имеют свои адреса, обмен по высокоскоростным каналам связи информацией, необходимость наличия сетевых плат или сетевых адаптеров - вот основные принципы построения компьютерных сетей. Если рассматривать более подробно основные принципы построения компьютерных сетей, то стоит дать четкие определения основным понятиям. Большинство услуг Интернет строятся на основе принципа клиент-сервер. 
Абсолютно вся информация сети находиться на хранении на серверах. Подключение отдельных пользователей происходит через местных интернет-провайдеров, те в свою очередь подключены к крупным провайдерам, обладающим регионально расположенными узлами, которые образуют сеть транснациональных провайдеров, провайдеров первого уровня. Передача данных осуществляется в результате обеспечения сетевыми протоколами взаимодействия компьютеров разного типа, работающих под различными операционными системами. 
Принципы построения компьютерных сетей – это набор правил, который позволяет создавать унифицированные и совместимые системы. Принципы построения компьютерных сетей не ограничивают возможности индивидуальной потребности и не отрицают индивидуальность. Компьютерные сети есть продукт эволюционного развития компьютерной техники, и принципы построения компьютерных сетей являются вполне естественным следствием такого развития. 
Компьютерные сети являются частным случаем информационных сетей. Главной особенностью таких сетей является наличие в каждом узле компьютера, который способен автономно выполнять некоторые задачи. Такие сети принято называть распределенными. Этим они отличаются, например, от централизованных терминальных сетей. Терминал по сложности оборудования может не уступать компьютеру, но его автономная работа не предусмотрена. 
Принципы построения компьютерных сетей широко используют это существенное отличие при организации, например, систем распределенных вычислений самого разного назначения. 

^ 2.Топологии сетей

Под топологией (компоновкой, конфигурацией, структурой) компьютерной сети обычно понимается физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи . Важно отметить, что понятие топологии относится, прежде всего, к локальным сетям, в которых структуру связей можно легко проследить. В глобальных сетях структура связей обычно скрыта от пользователей и не слишком важна, так как каждый сеанс связи может производиться по собственному пути.

Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, допустимые и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы, возможности расширения сети.Существует несколько различных видов топологий:

а) Полносвязная – каждый компьютер в сети (узел) непосредственно связан со всеми остальными. Полносвязная топология обеспечивает максимальную скорость работы в сети, но она и максимально дорогая и максимально сложная. В крупных сетях такие топологии применяются редко. Чаще этот вид топологии используется в сетях, объединяющих небольшое количество компьютеров.
Все остальные топологии неполносвязные.

б) Ячеистая – получается из полносвязной путём удаления некоторых связей. Допускает соединение большого количества компьютеров и характерна, как правило, для крупных сетей.



в) Общая шина – в ней компьютеры последовательно соединены одним кабелем. Информация передаётся по кабелю и доступна одновременно всем компьютерам, присоединённым к нему. Основные преимущества такой топологии – максимально простая настройка и возможность присоединения новых узлов и минимальная стоимость. Сегодня используется редко, т. к. имеет серьёзные недостатки: низкую отказоустойчивость (любой дефект кабеля полностью парализует сеть) и невысокую производительность (в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные по сети, поэтому пропускная способность делится здесь между всеми узлами сети).



г) Кольцо – получается из общей шины путём соединения начала и конца. Данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому. Главным достоинством кольца является то, что оно по своей природе обеспечивает резервирование связей, потому что получается, что каждая пара узлов соединена здесь двумя путями – по часовой стрелке и против неё. Кольцо очень удобно для организации обратной связи – данные, сделав полный оборот, возвращаются к узлу-источнику. Поэтому источник сам может контролировать процесс доставки данных адресату. Кольцо чуть дороже, чуть сложнее в настройке, но и чуть надёжнее, т. е. более низкая отказоустойчивость.


д) Звезда – образуется, когда каждый компьютер подключается непосредственно к общему центральному устройству – концентратору. Концентратор уже передаёт информацию всем или только конкретному компьютеру. К недостаткам этой топологии относится более высокая стоимость сетевого оборудования из-за необходимости приобретения специализированного центрального устройства. Кроме того, возможности по наращиванию количества узлов в сети ограничиваются количеством портов концентратора.


Общая шина, кольцо и звезда – это основные топологии. Все остальные топологии получаются путём их модификации!

е) Модифицированная звезда – когда на одном из лучей звезды получается очередная звезда, т. е. получается в сети несколько концентраторов, иерархически соединённых между собой связями типа звезда. В итоге получившуюся структуру называют ещё иерархической звездой или деревом. В настоящее время дерево является самой распространённой топологией как в локальных, так и в глобальных сетях.


ж) Смешанная топология – сочетают в себе различные типы топологий.



^ 3.Структуризация компьютерных 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, важнейшими из которых являются:

ограничения на длину связи между узлами;

ограничения на количество узлов в сети;

ограничения на интенсивность трафика, порождаемого узлами сети.

Например, технология Ethernet на тонком коаксиальном кабеле позволяет использовать кабель длиной не более 185 метров, к которому можно подключить не более 30 компьютеров. Однако, если компьютеры интенсивно обмениваются информацией между собой, иногда приходится снижать число подключенных к кабелю компьютеров до 20, а то и до 10, чтобы каждому компьютеру доставалась приемлемая доля общей пропускной способности 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.

^ 4. Основные проблемы построения сетей.

Выделяют три основных группы проблем построения вычислительных сетей.

Первая группа проблем связана с эффективностью взаимодействия отдельных частей распределённой системы. Включает в себя следующие проблемы:

Проблема реализации сетевых ОС (Windows 9x, NT, …) и сетевых приложений, обеспечивающих распределённую обработку данных.

Проблема транспортировки сообщений между компьютерами (данные могут при транспортировке не пройти, исказиться и т. п.).

Проблема безопасности и защиты информации от несанкционированного доступа.

Вторая группа проблем – проблемы физической передачи данных. Также включает в себя три основные проблемы:

Проблема выбора способа кодирования.

Данные в компьютере представляются в виде двоичных кодов (последовательностей нулей и единиц). Кодирование – это представление данных в виде электрических или оптических сигналов. Существуют различные способы кодирования данных:


Цифровые способы
а) Потенциальное кодирование (единице соответствует один уровень напряжения, а нулю – другой и вычисляется разность потенциалов)

1 0 1 0 1 0 0




















б) Импульсное кодирование (для представления двоичных цифр используются импульсы различной полярности в зависимости от изменения напряжения)






























в) Модуляция – специфический способ представления данных. При модуляции дискретная информация представляется синусоидальным сигналом той частоты, которую хорошо передаёт имеющаяся линия связи. Это аналоговый способ кодирования. Цифровое кодирование применяется на каналах высокого качества, а аналоговое – в том случае, когда канал вносит сильные искажения в передаваемые сигналы.


Проблема синхронизации передатчика одного компьютера с приёмником другого. Эта проблема может решаться двумя способами:

а) с помощью обмена тактовыми синхроимпульсами по отдельной линии (тактовые синхроимпульсы – это импульсы, идущие в одно и то же время на разных компьютерах);

б) с помощью периодической синхронизации заранее обусловленными кодами или импульсами определённой формы.

Проблема искажения данных. Решение: вычисление контрольной суммы и передача её по линиям связи после каждого байта или после некоторого блока байтов.

Третья группа проблем – это проблемы объединения нескольких компьютеров. Включает в себя две основные проблемы:

Проблема выбора топологии сети. Объединяя в сеть несколько компьютеров, необходимо решить, каким образом соединить их друг с другом, т. е. выбрать топологию.

Компьютеры, объединённые в сеть, часто называют рабочими станциями, узлами или host-ами. Между ними устанавливаются логические и физические связи. Логические связи представляют собой маршруты передачи данных между узлами и образуются путём соответствующей настройки коммуникационного оборудования.

Проблема организации совместного использования линий связи. В вычислительных сетях используют как индивидуальные линии связи между компьютерами, так и разделяемые, когда линии попеременно используются несколькими компьютерами. Это вызывает некоторые проблемы: как электрические (обеспечение качества передаваемых сигналов), так и логические (разделение во времени доступа к линиям). Эти проблемы решают процедуры согласования доступа к линиям связи, но они могут занимать много времени из-за чего падает производительность сети.

Проблема адресации компьютеров. По количеству адресуемых компьютеров адреса можно классифицировать следующим образом:

а) уникальный адрес – используется для идентификации отдельных компьютеров сети;

б) групповой адрес – идентифицирует сразу несколько компьютеров, поэтому данные, помеченные групповым адресом, доставляются каждому из узлов, входящих в группу;

в) широковещательный адрес – данные, направленные по такому адресу должны быть доставлены всем узлам сети;

г) в новой версии протокола IPv6 определён адрес произвольной рассылки, который, так де как и групповой адрес, задаёт группу адресов, однако данные, посланные по этому адресу, должны быть доставлены не всем адресам данной группы, а любому из них (но только одному!).

Ареса могут быть числовыми и символьными. Символьные адреса (имена) предназначены для запоминания людьми и обычно несут смысловую нагрузку.

Множество всех адресов, которые являются допустимыми в рамках некоторой схемы адресации, называется адресным пространством.

Выделяют три типа адресов и, соответственно, три системы адресации:

а) Машинный адрес (МАС-адрес) – предназначен для однозначной идентификации компьютеров в локальных сетях, поэтому им обладают абсолютно все устройства, способные связываться с сетью. Такой адрес обычно используется только аппаратурой, поэтому его стараются делать по возможности компактным и записывают в виде двоичного или шестнадцатиричного числа, например А234B7BC. При задании МАС-адресов не требуется выполнение ручной работы, так как они обычно встраиваются в аппаратуру компанией-изготовителем, поэтому их и называют машинными или аппаратными адресами.

б) IP-адрес. IP-адреса имеют фиксированный и компактный формат, предназначенный для использования в больших сетях. В этих адресах поддерживается двухуровневая иерархия, т. е. адрес делится на старшую часть (номер сети) и младшую часть (номер узла). Такое деление позволяет передавать сообщения между сетями на основании номера сети, а номер узла используется уже после доставки сообщения в нужную сеть. IP-адреса записываются в виде четырёх десятичных чисел, разделённых точками, соответственно состоят из четырёх байт. Максимальное количество IP-адресов: (28)4 = 232 = 109 = 1 000 000 000. Это в протоколе IPv4. Существует также протокол IPv6, где адресов примерно 248.

в) Доменный адрес (символьный адрес или имя) – это адрес, предназначенный непосредственно для запоминания людьми и несёт смысловую нагрузку. Составляющие доменного адреса также разделяются точкой. Доменный адрес может иметь иерархическую структуру. В этом случае составляющие адреса перечисляются в следующем порядке: простое имя конечного узла, имя группы узлов, имя более крупной группы поддомена и так до имени домена самого высокого уровня. Пример: www.mstu.edu.ru
  1   2   3   4   5   6   7

Похожие:

1. Принципы построения компьютерных сетей iconПравила построения системы телефонной связи общего пользования дата введения 2001
Данный руководящий документ определяет характеристики системы телефонной связи, а также структуру, принципы построения Базовой и...
1. Принципы построения компьютерных сетей icon“Основные принципы работы устройств межсетевого взаимодействия”
Сетевыми устройствами называются аппаратные средства, используемые для объединения сетей. По мере увеличения размеров и сложности...
1. Принципы построения компьютерных сетей iconКурсовой проект Специальность 230106. 51 Техническое обслуживание...
Специальность 230106. 51 Техническое обслуживание средств вычислительной техники и компьютерных сетей
1. Принципы построения компьютерных сетей iconМетодические указания по проведению практических занятий и лабораторный...
Методические указания предназначены для выполнения практических и лабораторных работ по дисциплине «Программное обеспечение компьютерных...
1. Принципы построения компьютерных сетей iconОбщие принципы построения вычислительных сетей
Первые компьютеры 50-х годов — большие, громоздкие и дорогие — предназначались для очень небольшого числа избранных пользовате­лей....
1. Принципы построения компьютерных сетей iconПроекта
Техническое обслуживание средств вычислительной техники и компьютерных сетей (2011-2012 учебный год)
1. Принципы построения компьютерных сетей iconЧастный случай распределительных систем
Основные проблемы построения сетей. Связь компьютера с периферийными устройствами
1. Принципы построения компьютерных сетей iconСавицкий Роман Владимирович Дата рожд e ния
Образованиe: Мирнинский Региональный Технический Колледж, cпeциальность «Техническое обслуживание вычислительной техники и компьютерных...
1. Принципы построения компьютерных сетей iconОсновы компьютерных сетей
Рецензенты: доктор тех наук, профессор О. И. Лисов-, кандидат тех наук, доцент A. A. Петров
1. Принципы построения компьютерных сетей iconОтчет по практике по профилю специальности «Получение рабочей профессии:...
Специальность 230106 «Техническое обслуживание средств вычислительной техники и компьютерных сетей»
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница