КУРС ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ИНФОкоммуникаЦИОННЫЕ системы и СЕТИ

КУРС ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
«ИНФОкоммуникаЦИОННЫЕ системы и СЕТИ»

Тема 1.



ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ИНФОкоммуникаЦИОННЫХ СЕТЕЙ. Класс инфокоммуникационных сетей как открытые информационные системы

Информация – совокупность фактов, явлений, событий, представляющих интерес и подлежащих регистрации и обработке.
В рассматриваемом примере всегда существует два партнёра: источник и потребитель информации. Во взаимодействии между ними рождается информация. В зависимости от области знаний различают:
· научную;
· пакетную;
техническую и другие виды информации.
Информация, представленная в виде, удобном для обработки, называется данными.
Важное значение имеет многомерное представление данных – технология представления данных для оперативной аналитической обработки. Для этой цели используются многомерные БД. Благодаря этому происходит быстрый ответ на сложный запрос, включающий множество элементов различного типа.
Формат – определённая структура информационного объекта, подвергаемого обработке. Он определяет способ расположения и представления данных в разнообразных объектах: таблицах, БД, принтерах, блоках данных и т.д.
Существует несколько форм представления информации:
· символьная;
· текстовая (используются образующие текст символы, но расположенные в определённом порядке);
· графическая.
Сообщения – это набор данных, объединённых смысловым содержанием и пригодных для обработки и передачи. Различают текстовые сообщения; речевые; сообщения, содержащие изображения. Также широко используются специальные сообщения, направляемые между объектами для управления сетью (сообщения об ошибках, отказах, неисправностях). Сообщения пересылаются между пользователями сети или прикладными процессами.
Каждое сообщение состоит из тела и заголовка. Тело содержит передаваемые данные, в заголовке помещаются сведенья, необходимые для передачи.
Сообщения могут иметь практически любой размер. Но перед направлением в коммуникационную сеть они как правило делятся на последовательность блоков данных, именуемых фрагментами данных. Основная цель: уменьшить число возможных ошибок.
Для передачи сообщений создаются специальные сетевые службы. Наибольшее распространение получила сетевая служба MHS/MOTIS.
Схема передачи сообщения тремя блоками данных:



Объект – это предмет, явление или понятие, которое является источником или адресатом информации.
В базовой эталонной модели взаимодействия открытых систем (БЭМВОС) объектами именуют абстрактные либо реальные понятия, осуществляющие друг другу передачу данных (процессы, программы, аппарат и любые другие устройства).
К управляемым объектам относят ресурсы систем и сетей.
В информационных сетях объект является общим термином, определяющим адресуемый элемент, которому предоставляется либо который предоставляет сервис. Объектом может быть прикладной процесс, пользователь, клиент, сервер, функциональный блок (устройство либо программа, выполняющая определённую часть задачи), операционная система, абонентская система и т.д.
Пользователь – это юридическое или физическое лицо, использующее какие-либо ресурсы сети. Самого пользователя либо систему, с которой он работает, называют абонентом информационной сети. Для удобной и эффективной работы пользователь использует интерфейс пользователя, определяющий взаимодействие пользователя с операционной системой или сетью – совокупность аппаратных и программных средств.
Абонент – это объект, имеющий право взаимодействия с системой или сетью. Ими могут быть терминалы, абонентские системы или локальные сети. Что касается пользователей, то они являются физическими, а предприятия или учреждения – юридическими абонентами сети или системы. Абонентами также могут быть программы, сообщения или устройства.
В обеспечении безопасности данных важную роль играет регистрация абонентов.





Возникновение понятия открытости

- разнородность технических средств ВТ с точки зрения организации вычислительного процесса, архитектуры, системы команд, разрядности процессора и… - разнородность программных сред, реализуемых в конкретных вычислительных… - в ряде технических реализаций возможность организации взаимодействия с другими аппаратно-программными средствами…





Понятие открытой системы

Национальный институт стандартизации и технологий США (NIST) определяет открытую систему следующим образом: "Открытая система - это система,… Институт электро- и радиоинженеров США (IEEE) сформулировал определение так:
… "Открытая система - это исчерпывающая и последовательная совокупность международных стандартов в области…





Цель создания

В различных областях проектирования и производства технологические нововведения зарождаются и приобретают значение в процессе изменения масштабов создаваемых объектов. При этом основную роль часто играют не физические масштабы объектов, но масштабы сложности их функционирования и разработки. В современных условиях технические и технологические объекты, например, энергетические комплексы и сети, объекты инфраструктуры больших городов, аэрокосмические объекты и комплексы, имеют такие масштабы сложности функционирования и разработки, что их разработка и эксплуатация невозможна без специальных информационных систем.
В современных условиях тенденции усложнения и интеграции информационных систем, обслуживающих сложные технические и технологические объекты, значительно увеличили трудоемкость их создания. Несмотря на совершенствование методов и средств программной инженерии, направленных на повышение производительности труда программистов, создание баз данных и программных средств больших информационных систем требует многих человеко-лет по объему трудозатрат, а значит длительных календарных сроков. Некоторым выходом из трудного положения было бы использование стандартных программных модулей при построении больших информационных систем. Возникла проблема разработки функционально законченных программных средств, баз данных и их компонентов, потенциально готовых к многократному применению в различной внешней операционной среде, т.е. при использовании различных операционных систем.
Унификация всегда требует некоторых ресурсов, которые в данном случае выражались в дополнительной трудоемкости создания мобильных (переносимых с одной платформы на другую) программ и данных, а также увеличению ресурсов ИВС для их реализации.
Сохранение и развитие довольно широкого спектра архитектур компьютеров и ИВС, естественно привело к повторному использованию компонентов программного обеспечения не только на однотипных ИВС (однотипных платформах), но и к разработке программных средств и баз данных, переносимых на различные аппаратные и операционные платформы. Концепция открытых систем определяла для открытых информационных систем некоторые принципы создания набора или профиля стандартов для ИВС и операционных систем, обеспечивающих переносимость программ и данных.
В настоящее время информационные системы характеризуются следующими особенностями:
резко возросли масштабы и размерность функционально законченных программных средств, накоплено, распространяется и применяется огромное количество программных компонентов, пакетов прикладных программ и информационных массивов баз данных, готовых к использованию в различных приложениях и сочетаниях;
трудоемкость создания комплексов программных средств и баз данных зачастую измеряется сотнями человеко-лет, а длительность их жизненного цикла достигает всего нескольких лет;
многие сложные программные средства информационных систем развиваются длительное время и применяются у пользователей в нескольких версиях, существенно различающихся функциональными характеристиками и качеством;
для обеспечения мобильности и переносимости прикладных программных средств и информационных систем в целом с одних компьютерных платформ на другие начинает применяться стандартизация их структуры и интерфейсов их компонент с операционной и внешней средой.
Таким образом, выделились две технологические проблемы, которые требовали решения в концепции создания открытых информационных систем:
создание программных компонентов и баз данных, которые рентабельно повторно применять или переносить на различные платформы,
проблема создания ИВС, которые можно использовать в качестве платформы для различных информационных систем.
Идеология и стандарты открытых систем, направленные на реализацию принципов модульного построения программных средств информационных систем, позволяют более рационально определять структуру программных средств и распределение функций между их компонентами, значительно повышая тем самым эффективность. Такой подход опирается на высокую производительность современных ИВС, определяемый быстрым прогрессом элементной базы.





Принципы построения

Существо технологии открытых систем состоит в формировании среды, включающей программное обеспечение, аппаратные средства, службы связи, интерфейсы,… Здесь сразу требуется отметить, что понятие "открытая система" не… Сохранение конфиденциальности информации, представляющей собой государственную, коммерческую, военную и личную тайну,…

Тема 2.

2.1 Топология
Способ соединения компьютеров в сети называется топологией. При выборе… Основными сетевыми топологиями являются линейная (шинная), звездообразная и кольцевая. Например, в конфигурации сети…





Кольцевая топология


Рисунок 2.2. Кольцевая топология
Достоинства:






Шинная топология

Для исключения затухания электрического информационного сигнала вследствие переотражений в линии связи такой сети на концах линии устанавливаются…
Рисунок 2.3. Шинная топология






Смешанные топологии

+----------------+ кабель +----------------+
¦ концентратор +---------------------+ концентратор ¦
+-+-----+-----+--+ +--+----+----+--++


Тема 3.



Информационные ресурсы сетей







Передающая среда

Передающие физические среды, используемые в структурированных кабельных системах.





Коаксиальные передающие среды

Для коаксиального кабеля качество передачи сигнала определяется четырьмя электрическими параметрами, относящимися к материалу диэлектрика и… Импеданс. Импеданс (или характеристический импеданс) - сопротивление (0м)… Для того, чтобы система могла работать с максимальной эффективностью, номинальные импедансы передатчика, приемника и…





Передающие среды на основе витой пары проводников

Характеристический импеданс соответствует входному импедансу однородной линии передачи бесконечной длины то есть линии передачи предельной длины,… Затухание сигнала - это отношение в децибелах (дБ) мощности входного сигнала к… Переходное затухание на ближнем конце (Near End Crosstalk, NEXT) - параметр, характеризующий затухание сигнала помехи,…





Кабельные системы для скоростной передачи данных

Спрос на высокоскоростные приложения, способные к работе в стандартных кабельных системах категории 5, удовлетворяется с помощью мегабитных… Многие производители предлагают кабельные продукты с расширенными частотными… Разъем категории 5 будет одинаково хорошо работать как при передаче сигнала по двум, так и по четырем парам, но…

Дуплексная передача

При передаче данных с помощью технологии Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с поток расщепляется на четыре части. На каждую витую пару приходится по 250 Мбит/с. На обоих концах линии происходят передача и прием сигналов. Это не является чем-то новым, ведь обычный телефон работает всего по одной паре, тем не менее собеседники могут говорить друг с другом одновременно.

Перекрестные наводки

Ныне действующие приложения передают сигнал по одной паре, а принимают ответный по другой. В этом случае существенна только одна проблема, связанная с перекрестными наводками, - значительная разница между высоким уровнем исходящего и низким уровнем приходящего сигналов на одном конце кабеля. Важный параметр, который характеризует этот вид помех, - это перекрестные наводки на ближнем конце линии передачи (NEXT). В новых протоколах значимость параметра NEXT сохраняется, но, как уже упоминалось, поскольку применяется дуплексный способ передачи, то придется учитывать и наводки от передатчика, расположенного на дальнем конце линии передачи, - перекрестные наводки на дальнем конце (FEXT).

Суммарные наводки

При одновременном использовании четырех пар кабеля приходится оценивать влияние трех пар на четвертую, причем не только на ближнем, но и дальнем конце линии. В этом случае появляется понятие "суммарная наводка" (Global crosstalk - GTX). Она равна сумме наведенных шумов от всех пар на обоих концах линии. GTX измеряется в децибелах.

Время прохождения сигнала

Как уже говорилось выше, весь поток данных расщепляется на четыре части. Если время прохождения пакетов данных по различным парам заметно отличается от номинального значения, то пакет, посланный по первой паре, может прийти к месту назначения вторым или даже третьим по порядку. В этом случае восстановить исходный сигнал будет трудно. Конструкция нового кабеля (категории 6) должна учитывать возникновение проблемы такого рода.

Сбалансированность пары

Система с повышенной пропускной способностью должна быть менее чувствительной к внешним помехам. Чтобы обеспечить правильную передачу, степень симметричности пар должна быть очень высокой. Параметры, которые служат мерой симметричности пар, называются потерями на продольное преобразование (LCL) и потерями на продольно-поперечное преобразование (LCTL) и также измеряются в децибелах. Чем больше их значение, тем лучше сбалансирован кабель. Например, если LCL = 40 дБ, внешнее паразитное напряжение 10 В создает в паре дифференциальное напряжение шума, равное 0,1 В. Им уже нельзя пренебрегать, хотя кабель, сбалансированный на 40 дБ, считается хорошим.

Однородность импеданса

Если в соответствии с первоначальными задумками технология Gigabit Ethernet и заработает на каналах класса D, изготовленных из компонентов категории…





Волоконно-оптические передающие среды



Преимущества волокна

В волоконно-оптических системах передаваемые сигналы не искажаются ни одной из форм внешних электронных, магнитных или радиочастотных помех. Таким… При отсутствии сдвига потенциалов в системе заземления между двумя… Цифровые вычислительные системы, телефония и видео-вещательные системы требуют новых направлений для улучшения…





Физические характеристики волоконно-оптических передающих сред



Основные элементы оптического волокна

Демпфер. Назначение демпфера - обеспечение более низкого коэффициента преломления на границе с ядром для переотражения света в ядро таким образом,… Оболочка. Оболочки обычно бывают многослойными, изготавливаются из пластика… Размер волокна в общем случае определяется по внешним диаметрам его ядра, демпфера и оболочки. Например, 50/125/250 -…

Метод доступа и кадры для сетей Token Ring

· станции подключаются к сети по топологии кольцо,
· все станции, подключённые к сети, могут передавать данные, только получив… · в любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом.






Метод доступа и кадры для сетей ARCNet

· все устройства, подключённые к сети, могут передавать данные, только получив разрешение на передачу (маркер),
· в любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом,
… · кадр, передаваемый одной станцией, одновременно анализируется всеми остальными станциями сети.






Протокол UDP (User Datagram Protocol)







Протокол IP

Основным свойством IP является наличие таблицы соответствия адресов имен и физических интерфейсов сети или таблицы маршрутов, согласно которой…





Протокол TCP (Transmission Control Protocol)







Протокол RIP (Routing Information Protocol)







Протокол ARP (Adress Resolution Protocol)

В локальных сетях, построенных, например, по топологии Ethernet и имеющих подключение к Internet-шлюзу любой сетевой интерфейс имеет физический Ethernet-адрес, действующий в рамках локальной сети, а компьютер – IP-адрес, действующий в глобальной сети. При замене интерфейса (сетевой карты) или перемещении машины в другую подсеть, может возникнуть проблема со старой адресацией данной машины, приводящая к ее потере в сети. Для устранения данных проблем разработан внутри-сетевой протокол преобразования IP-адресов в сетевые для данной топологии – протокол ARP. Такое преобразование производится на основе ARP-таблиц, описывающих соответствие адресов интерфейсов и IP для каждого интерфейса каждого компьютера. Протокол выполняет две основные функции – определение физического адреса пакета и ответ на ARP-запрос других компьютеров в локальной сети. ARP-таблицы автоматически динамически изменяются с течением времени или корректируются администраторами локальной сети вручную.





Протокол RARP (Reverse Adress Resolution Protocol)

Данный протокол может также быть использован и для удаленной загрузки операционной системы или маршрутизатора в локальной сети.





Протокол BOOTP (BOOT strap Protocol)

В рамках локальной сети, данная проблема с успехом решается протоколом RARP. Однако, широковещательные запросы RARP не ретранслируются… В дальнейшем, мы заметим, что архитектура клиент-сервер является наиболее…





Протокол ICMP (Internet Control Massage Protocol)

3.22 Протоколы SNMP (Simple Network Management Protocol) и CMOT (Common Management Information Services and Protocol Over TCP/IP)
Как уже говорилось, Internet является децентрализованной гигантской сетью…





Протокол SLIP (Serial Line Internet Protocol)







Протокол CSLIP (Compressed Serial Line Internet Protocol)

Современный полный аналог SLIP с некоторыми добавлениями, связанными с возможностью сжатия передаваемых данных. Кроме сжатия добавлен и контроль ошибок при помощи расчета контрольных сумм.





Протокол PPP (Point To Point connection)


3.36 Основные сервисы сетевой среды Internet
Все сервисы также можно разделить на транспортно-маршрутизационные, поисковые и информационные. Основным назначением…





Протокол и сервис DNS (Domain Name Server)

Хотя Internet является самоорганизующейся децентрализованной сетью, в ней все же имеется организация, занимающаяся выделением новых адресов и… В настоящее время имеется некоторый виртуальный безымянный базовый сервер имен… Поиск необходимого соответствия для определения IP-адреса производится последовательно от шлюза к шлюзу. Если…





Сервисы прикладного назначения

Электронная почта в широком смысле – это набор сервисов, позволяющих отправлять и принимать сообщения конкретным пользователям в сети с… Общие принципы организации информационной структуры электронной почты мало…






Протокол и сервис удаленного доступа Telnet







Протокол HTTP и сервис WWW

Основу информационной системы составляет текстовый документ форматированный при помощи гипертекстового языка HTML (HyperText Markup Language).… Основная идея данного формата – использование гипер-информационной системы… Общая технология WWW, также как и многих Internet сервисов, базируется на архитектуре клиент-сервер и высокоуровневом…

Тема 4.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОВРЕМЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ. БАЗОВАЯ ЭТАЛОННАЯ МОДЕЛЬ МЕЖДУНАРОДНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ СТАНДАРТОВ. КОМПОНЕНТЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ СЕТЕЙ.

Введение

Главным требованием, предъявляемым к информационным системам, является выполнение системой ее основных функций — обеспечение пользователям доступа к распределенным ресурсам системы. Все остальные требования связаны с качеством выполнения этой основной задачи.
Хотя все эти требования весьма важны, часто понятие «качество обслуживания» (Quality of Service, QpS) компьютерной сети трактуется более узко — в него включаются только две самые важные характеристики сети — производительность и надежность. Независимо от выбранного показателя качества обслуживания сети существуют два подхода к его обеспечению.
Первый подход, очевидно, покажется наиболее естественным с точки зрения пользователя сети. Он состоит в том, что сеть (точнее, обслуживающий ее персонал) гарантирует пользователю соблюдение некоторой числовой величины показателя качества обслуживания. Например, сеть может гарантировать пользователю А, что любой из его пакетов, посланных пользователю В, будет задержан сетью не более, чем на 150 мс. Или, что средняя пропускная способность канала между пользователями А и В не будет ниже 5 Мбит/с, при этом канал будет разрешать пульсации трафика в 10 Мбит на интервалах времени не более 2 секунд. Технологии frame relay и ATM позволяют строить сети, гарантирующие качество обслуживания по производительности.
Второй подход состоит в том, что сеть обслуживает пользователей в соответствии с их приоритетами. То есть качество обслуживания зависит от степени привилегированности пользователя или группы пользователей, к которой он принадлежит. Качество обслуживания в этом случае не гарантируется, а гарантируется только уровень привилегий пользователя. Такое обслуживание называется обслуживанием best effort — с наибольшим старанием. Сеть старается по возможности более качественно обслужить пользователя, но ничего при этом не гарантирует. По такому принципу работают, например, локальные сети, построенные на коммутаторах с приоритезацией кадров.
Качество работы сети характеризуют следующие свойства: производительность, надежность, совместимость, управляемость, защищенность, расширяемость и масштабируемость.
К основным характеристикам производительности сети относятся: время реакции, которое определяется как время между возникновением запроса к какому-либо сетевому сервису и получением ответа на него; пропускная способность, которая отражает объем данных, переданных сетью в единицу времени, и задержка передачи, которая равна интервалу между моментом поступления пакета на вход какого-либо сетевого устройства и моментом его появления на выходе этого устройства.
Для оценки надежности сетей используются различные характеристики, в том числе: коэффициент готовности, означающий долю времени, в течение которого система может быть использована; безопасность, то есть способность системы защитить данные от несанкционированного доступа; отказоустойчивость — способность системы работать в условиях отказа некоторых ее элементов.
Расширяемость означает возможность сравнительно легкого добавления отдельных элементов сети (пользователей, компьютеров, приложений, сервисов), наращивания длины сегментов сети и замены существующей аппаратуры более мощной.
Масштабируемость означает, что сеть позволяет наращивать количество узлов и протяженность связей в очень широких пределах, при этом производительность сети не ухудшается.
Прозрачность — свойство сети скрывать от пользователя детали своего внутрен­него устройства, упрощая тем самым его работу в сети.
Управляемость сети подразумевает возможность централизованно контролировать состояние основных элементов сети, выявлять и разрешать проблемы, возникающие при работе сети, выполнять анализ производительности и планировать развитие сети.
Совместимость означает, что сеть способна включать в себя самое разнообразное программное и аппаратное обеспечение.

4.1 Производительность
Высокая производительность — это одно из основных свойств распределенных систем, к которым относятся компьютерные сети. Это свойство обеспечивается возможностью распараллеливания работ между несколькими компьютерами сети.
Существует несколько основных характеристик производительности сети:
· время реакции;
· пропускная способность;
· задержка передачи и вариация задержки передачи.
Время реакции сети является интегральной характеристикой производительности сети с точки зрения пользователя. Именно эту характеристику имеет в виду пользователь, когда говорит: «Сегодня сеть работает медленно».
В общем случае время реакции определяется как интервал времени между возникновением запроса пользователя к какой-либо сетевой службе и получением ответа на этот запрос.
Очевидно, что значение этого показателя зависит от типа службы, к которой обращается пользователь, от того, какой пользователь и к какому серверу обращается, а также от текущего состояния элементов сети — загруженности сегментов, коммутаторов и маршрутизаторов, через которые проходит запрос, загруженности сервера и т. п. Поэтому имеет смысл использовать также и средневзвешенную оценку времени реакции сети, усредняя этот показатель по пользователям, серверам и времени дня (от которого в значительной степени зависит загрузка сети).
Время реакции сети обычно складывается из нескольких составляющих. В общем случае в него входит время подготовки запросов на клиентском компьютере, время передачи запросов между клиентом и сервером через сегменты сети и промежуточное коммуникационное оборудование, время обработки запросов на сервере, время передачи ответов от сервера клиенту и время обработки получаемых от сервера ответов на клиентском компьютере.
Для сетевого специалиста очень важно выделить из общего времени реакции составляющие, соответствующие этапам собственно сетевой обработки данных, — передачу данных от клиента к серверу через сегменты сети и коммуникационное оборудование.
Знание сетевых составляющих времени реакции дает возможность оценить производительность отдельных элементов сети, выявить узкие места и в случае необходимости выполнить модернизацию сети для повышения ее общей произво­дительности.
Пропускная способность отражает объем данных, переданных сетью или ее частью в единицу времени. Пропускная способность уже не является пользовательской характеристикой, так как она говорит о скорости выполнения внутренних операций сети — передачи пакетов данных между узлами сети через различные коммуникационные устройства. Она характеризует качество выполнения основной функции сети — транспортировки сообщений — и поэтому чаще используется при анализе производительности сети, чем время реакции.
Пропускная способность измеряется либо в битах в секунду, либо в пакетах в секунду. Пропускная способность может быть мгновенной, максимальной и средней.
Средняя пропускная способность вычисляется путем деления общего объема переданных данных на время их передачи, причем выбирается достаточно длительный промежуток времени — час, день или неделя.
Мгновенная пропускная способность отличается от средней тем, что для усреднения выбирается очень маленький промежуток времени — например, 10 мс или 1 с.
Максимальная пропускная способность — это наибольшая мгновенная пропуск­ная способность, зафиксированная в течение периода наблюдения.
Чаще всего при проектировании, настройке и оптимизации сети используются такие показатели, как средняя и максимальная пропускные способности. Средняя пропускная способность отдельного элемента или всей сети позволяет оценить работу сети на большом промежутке времени, в течение которого в силу закона больших чисел пики и спады интенсивности графика компенсируют друг друга. Максимальная пропускная способность позволяет оценить возможности сети справляться с пиковыми нагрузками, характерными для особых периодов работы сети, например утренних часов, когда сотрудники предприятия почти одновременно регистрируются в сети и обращаются к разделяемым файлам и базам данных.
Пропускную способность можно измерять между любыми двумя узлами или точками сети, например между клиентским компьютером и сервером, между входным и выходным портами маршрутизатора. Для анализа и настройки сети очень полезно знать данные о пропускной способности отдельных элементов сети.
Важно отметить, что из-за последовательного характера передачи пакетов различными элементами сети общая пропускная способность сети любого составного пути в сети будет равна минимальной из пропускных способностей составляющих элементов маршрута. Для повышения пропускной способности составного пути необходимо в первую очередь обратить внимание на самые медленные элементы — в данном случае таким элементом, скорее всего, будет маршрутизатор. Следует подчеркнуть, что если передаваемый по составному пути трафик будет иметь среднюю интенсивность, превосходящую среднюю пропускную способность самого медленного элемента пути, то очередь пакетов к этому элементу будет расти теоретически до бесконечности, а практически — до тех пор, пока не заполниться его буферная память, а затем пакеты просто начнут отбрасываться и теряться.
Иногда полезно оперировать с общей пропускной способностью сети, которая определяется как среднее количество информации, переданной между всеми узлами сети в единицу времени. Этот показатель характеризует качество сети в целом, не дифференцируя его по отдельным сегментам или устройствам.
Обычно при определении пропускной способности сегмента или устройства в передаваемых данных не выделяются пакеты какого-то определенного пользователя, приложения или компьютера — подсчитывается общий объем передаваемой информации. Тем не менее для более точной оценки качества обслуживания такая детализации желательна, и в последнее время системы управления сетями все чаще позволяют ее выполнять.
Задержка передачи определяется как задержка между моментом поступления пакета на вход какого-либо сетевого устройства или части сети и моментом появле­ния его на выходе этого устройства. Этот параметр производительности по смыслу близок ко времени реакции сети, но отличается тем, что всегда характеризует только сетевые этапы обработки данных, без задержек обработки компьютерами сети. Обычно качество сети характеризуют величинами максимальной задержки передами и вариацией задержки. Не все типы трафика чувствительны к задержкам передачи, во всяком случае, к тем величинам задержек, которые характерны для компьютерных сетей, — обычно задержки не превышают сотен миллисекунд, реже — нескольких секунд. Такого порядка задержки пакетов, порождаемых файловой службой, службой электронной почты или службой печати, мало влияют на качество этих служб с точки зрения пользователя сети. С другой стороны, такие же задержки пакетов, переносящих голосовые данные или видеоизображение, могут приводить к значительному снижению качества предоставляемой пользователю информации — возникновению эффекта «эха», невозможности разобрать некоторые слова, дрожание изображения и т. п.
Пропускная способность и задержки передачи являются независимыми параметрами, так что сеть может обладать, например, высокой пропускной способностью, но вносить значительные задержки при передаче каждого пакета. Пример такой ситуации дает канал связи, образованный геостационарным спутником. Пропускная способность этого канала может быть весьма высокой, например 2 Мбит/с, в то время как задержка передачи всегда составляет не менее 0,24 с, что определяется скоростью распространения сигнала (около 300 000 км/с) и длиной канала (72 000 км).
Надежность и безопасность
Одной из первоначальных целей создания распределенных систем, к которым относятся и вычислительные сети, являлось достижение большей надежности по сравнению с отдельными вычислительными машинами.
Важно различать несколько аспектов надежности. Для технических устройств используются такие показатели надежности, как среднее время наработки на отказ, вероятность отказа, интенсивность отказов. Однако эти показатели пригодны для оценки надежности простых элементов и устройств, которые могут находиться только в двух состояниях — работоспособном или неработоспособном. Сложные системы, состоящие из многих элементов, кроме состояний работоспособности и неработоспособности, могут иметь и другие промежуточные состояния, которые эти характеристики не учитывают. В связи с этим для оценки надежности сложных систем применяется другой набор характеристик.
Готовность или коэффициент готовности (availability) означает долю времени, в течение которого система может быть использована. Готовность может быть улучшена путем введения избыточности в структуру системы: ключевые элементы системы должны существовать в нескольких экземплярах, чтобы при отказе одного из них функционирование системы обеспечивали другие.
Чтобы систему можно было отнести к высоконадежным, она должна как минимум обладать высокой готовностью, но этого недостаточно. Необходимо обеспечить сохранность данных и защиту их от искажений. Кроме этого, должна поддерживаться согласованность (непротиворечивость) данных, например, если для повышения надежности на нескольких файловых серверах хранится несколько копий данных, то нужно постоянно обеспечивать их идентичность.
Так как сеть работает на основе механизма передачи пакетов между конечными узлами, то одной из характерных характеристик надежности является вероятность доставки пакета узлу назначения без искажений. Наряду с этой характеристикой могут использоваться и другие показатели: вероятность потери пакета (по любой из причин — из-за переполнения буфера маршрутизатора, из-за несовпадения контрольной суммы, из-за отсутствия работоспособного пути к узлу назначения и т. д.), вероятность искажения отдельного бита передаваемых данных, отношение потерянных пакетов к доставленным.
Другим аспектом общей надежности является безопасность (security), то есть способность системы защитить данные от несанкционированного доступа. В распределенной системе это сделать гораздо сложнее, чем в централизованной. В сетях сообщения передаются по линиям связи, часто проходящим через общедоступные помещения, в которых могут быть установлены средства прослушивания линий. Другим уязвимым местом могут быть оставленные без присмотра персональные компьютеры. Кроме того, всегда имеется потенциальная угроза взлома защиты сети от неавторизованных пользователей, если сеть имеет выходы в глобальные сети общего пользования.
Еще одной характеристикой надежности является отказоустойчивость (fault tolerance). В сетях под отказоустойчивостью понимается способность системы скрыть от пользователя отказ отдельных ее элементов. Например, если копии таблицы базы данных хранятся одновременно на нескольких файловых серверах, то пользователи могут просто не заметить отказ одного из них. В отказоустойчивой системе отказ одного из ее элементов приводит к некоторому снижению качества ее работы (деградации), а не к полному останову. Так, при отказе одного из файловых серверов в предыдущем примере увеличивается только время доступа к базе данных из-за уменьшения степени распараллеливания запросов, но в целом система буде продолжать выполнять свои функции.
4.2 Расширяемость и масштабируемость
Термины расширяемость и масштабируемость иногда используют как синонимы, но это неверно — каждый из них имеет четко определенное самостоятельное значение.
Расширяемость (extensibility) означает возможность сравнительно легкого добавления отдельных элементов сети (пользователей, компьютеров, приложений служб), наращивания длины сегментов сети и замены существующей аппаратуры более мощной. При этом принципиально важно, что легкость расширения системы иногда может обеспечиваться в некоторых весьма ограниченных пределах. Например, локальная сеть Ethernet, построенная на основе одного сегмента толстого коаксиального кабеля, обладает хорошей расширяемостью, в том смысле, что позволяем легко подключать новые станции. Однако такая сеть имеет ограничение на число станций — их число не должно превышать 30-40. Хотя сеть допускает физическое подключение к сегменту и большего числа станций (до 100), но при этом чаще всего резко снижается производительность сети. Наличие такого ограничения и является признаком плохой масштабируемости системы при хорошей расширяемости.
Масштабируемость (scalability) означает, что сеть позволяет наращивать количество узлов и протяженность связей в очень широких пределах, при этом производительность сети не ухудшается. Для обеспечения масштабируемости сети приходится применять дополнительное коммуникационное оборудование и специальным образом структурировать сеть. Например, хорошей масштабируемостью обладает многосегментная сеть, построенная с использованием коммутаторов и маршрутизаторов и имеющая иерархическую структуру связей. Такая сеть может включать несколько тысяч компьютеров и при этом обеспечивать каждому пользователю сети нужное качество обслуживания.

4.3 Прозрачность
Прозрачность (transparency) сети достигается в том случае, когда сеть представляется пользователям не как множество отдельных компьютеров, связанных между собой сложной системой кабелей, а как единая традиционная вычислительная машина с системой разделения времени. Известный лозунг компании Sun Microsystems: «Сеть — это компьютер» — говорит именно о такой прозрачной сети.
Прозрачность может быть достигнута на двух различных уровнях — на уровне пользователя и на уровне программиста. На уровне пользователя прозрачность означает, что для работы с удаленными ресурсами он использует те же команды и привычные ему процедуры, что и для работы с локальными ресурсами. На программном уровне прозрачность заключается в том, что приложению для доступа к удаленным ресурсам требуются те же вызовы, что и для доступа к локальным ресурсам. Прозрачность на уровне пользователя достигается проще, так как все особенности процедур, связанные с распределенным характером системы, маски­руются от пользователя программистом, который создает приложение. Прозрачность на уровне приложения требует сокрытия всех деталей распределенности средствами сетевой операционной системы.
Сеть должна скрывать все особенности операционных систем и различия в типах компьютеров. Пользователь компьютера Macintosh должен иметь возможность обращаться к ресурсам, поддерживаемым UNIX-системой, а пользователь UNIX должен иметь возможность разделять информацию с пользователями Windows NT. Подавляющее число пользователей ничего не хочет знать о внутренних форматах файлов или о синтаксисе команд UNIX. Пользователь терминала IBM 3270 должен иметь возможность обмениваться сообщениями с пользователями сети персональных компьютеров без необходимости вникать в секреты трудно запоминаемых адресов.
Концепция прозрачности может быть применена к различным аспектам сети. Например, прозрачность расположения означает, что от пользователя не требуется знаний о месте расположения программных и аппаратных ресурсов, таких как процессоры, принтеры, файлы и базы данных. Имя ресурса не должно включать информацию о месте его расположения, поэтому имена типа mashinel:prog.c или ftp_servpub прозрачными не являются. Аналогично, прозрачность перемещения означает, что ресурсы должны свободно перемещаться из одного компьютера в другой без изменения своих имен. Еще одним из возможных аспектов прозрачности является прозрачность параллелизма, заключающаяся в том, что процесс распараллеливания вычислений происходит автоматически, без участия программиста, при этом система сама распределяет параллельные ветви приложения по процессорам и компьютерам сети. В настоящее время нельзя сказать, что свойство прозрачности в полной мере присуще многим вычислительным сетям, это скорее цель, к которой стремятся разработчики современных сетей.
4.4 Поддержка разных видов трафика
Компьютерные сети изначально предназначены для совместного доступа пользователя к ресурсам компьютеров: файлам, принтерам и т. п. Трафик, создаваемый этими традиционными службами компьютерных сетей, имеет свои особенности и существенно отличается от трафика сообщений в телефонных сетях или, например, в сетях кабельного телевидения. Однако 90-е годы стали годами проникновения в компьютерные сети графика мультимедийных данных, представляющих в цифровой форме речь и видеоизображение. Компьютерные сети стали использоваться для организации видеоконференций, обучения и развлечения на основе видеофильмов и т. п. Естественно, что для динамической передачи мультимедийного графика требуются иные алгоритмы и протоколы и, соответственно, другое оборудование.
Главной особенностью трафика, образующегося при динамической передаче голоса или изображения, является наличие жестких требований к синхронности передаваемых сообщений. Для качественного воспроизведения непрерывных процессов, которыми являются звуковые колебания или изменения интенсивности света в видеоизображении, необходимо получение измеренных и закодированных амплитуд сигналов с той же частотой, с которой они были измерены на передаю­щей стороне. При запаздывании сообщений будут наблюдаться искажения.
В то же время трафик компьютерных данных характеризуется крайне неравномерной интенсивностью поступления сообщений в сеть при отсутствии жестких требований к синхронности доставки этих сообщений. Например, доступ пользователя, работающего с текстом на удаленном диске, порождает случайный поток сообщений между удаленным и локальным компьютерами, зависящий от действий пользователя по редактированию текста, причем задержки при доставке в определенных (и достаточно широких с компьютерной точки зрения) пределах мало влияют на качество обслуживания пользователя сети. Все алгоритмы компьютерной связи, соответствующие протоколы и коммуникационное оборудование были рассчитаны именно на такой «пульсирующий» характер трафика, поэтому необходимость передавать мультимедийный трафик требует внесения принципиальных изменений как в протоколы, так и оборудование. Сегодня практически все новые протоколы в той или иной степени предоставляют поддержку мультимедийного графика.
Особую сложность представляет совмещение в одной сети традиционного компьютерного и мультимедийного трафика. Передача исключительно мультимедийного трафика компьютерной сетью хотя и связана с определенными сложностями, но вызывает меньшие трудности. А вот случай сосуществования двух типов трафика с противоположными требованиями к качеству обслуживания является намного более сложной задачей. Обычно протоколы и оборудование компьютерных сетей относят мультимедийный трафик к факультативному, поэтому качество его обслуживания оставляет желать лучшего. Сегодня затрачиваются большие усилия по созданию сетей, которые не ущемляют интересы одного из типов графика. Наиболее близки к этой цели сети на основе технологии ATM, разработчики которой изначально учитывали случай сосуществования разных типов графика в одной сети.

4.5 Управляемость
Управляемость сети подразумевает возможность централизованно контролировать состояние основных элементов сети, выявлять и разрешать проблемы, возникающие при работе сети, выполнять анализ производительности и планировать развитие сети. В идеале средства управления сетями представляют собой систему, осуществляющую наблюдение, контроль и управление каждым элементом сети — от простейших до самых сложных устройств, при этом такая система рассматривает сеть как единое целое, а не как разрозненный набор отдельных устройств.
Хорошая система управления наблюдает за сетью и, обнаружив проблему, активизирует определенное действие, исправляет ситуацию и уведомляет администратора о том, что произошло и какие шаги предприняты. Одновременно с этим система управления должна накапливать данные, на основании которых можно планировать развитие сети. Наконец, система управления должна быть независима от производителя и обладать удобным интерфейсом, позволяющим выполнять все действия с одной консоли.
Решая тактические задачи, администраторы и технический персонал сталкиваются с ежедневными проблемами обеспечения работоспособности сети. Эти задачи требуют быстрого решения, обслуживающий сеть персонал должен оперативно реагировать на сообщения о неисправностях, поступающих от пользователей или автоматических средств управления сетью. Постепенно становятся заметны более общие проблемы производительности, конфигурирования сети, обработки сбоев и безопасности данных, требующие стратегического подхода, то есть планирования сети. Планирование, кроме этого, включает прогноз изменений требований пользователей к сети, вопросы применения новых приложений, новых сетевых технологий и т. п.
Полезность системы управления особенно ярко проявляется в больших сетях: корпоративных или публичных глобальных. Без системы управления в таких сетях нужно присутствие квалифицированных специалистов по эксплуатации в каждом здании каждого города, где установлено оборудование сети, что в итоге приводит к необходимости содержания огромного штата обслуживающего персонала.
В настоящее время в области систем управления сетями много нерешенных проблем. Явно недостаточно действительно удобных, компактных и многопротокольных средств управления сетью. Большинство существующих средств вовсе не управляют сетью, а всего лишь осуществляют наблюдение за ее работой. Они следят за сетью, но не выполняют активных действий, если с сетью что-то произошло или может произойти. Мало масштабируемых систем, способных обслуживать как сети масштаба отдела, так и сети масштаба предприятия, — очень многие системы управляют только отдельными элементами сети и не анализируют способность сети выполнять качественную передачу данных между конечными пользователями сети.
4.6 Совместимость
Совместимость или интегрируемость означает, что сеть способна включать в себя самое разнообразное программное и аппаратное обеспечение, то есть в ней могут сосуществовать различные операционные системы, поддерживающие разные стеки коммуникационных протоколов, и работать аппаратные средства и приложения от разных производителей. Сеть, состоящая из разнотипных элементов, называется неоднородной или гетерогенной, а если гетерогенная сеть работает без проблем, то она является интегрированной. Основной путь построения интегрированных сетей — использование модулей, выполненных в соответствии с открытыми стандартами и спецификациями.






Базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем

Основными элементами модели являются: уровни, объекты, соединения, физические средства соединений.
Модель информационной системы состоит из трёх основных составляющих:
· прикладные процессы (осуществляют обработку данных);






Передача данных между уровнями МВОС

Каждый уровень базовой модели OSI обслуживает уровни, расположенные выше, и пользуется услугами нижних уровней. Данные проходят в направлении вниз… Приложение
7. Название приложения > Данные






Соединения.

Соединения создаются только на время сеанса взаимодействия объектов, при этом согласуются процедуры подтверждения передаваемых блоков данных, а… Вместе с этим нередко (например, при передаче данных на канальном уровне и для… При взаимодействии с установлением соединения осуществляется резервирование средств в сети для поддержки исходящего…





Физические средства соединений

Физические средства соединений – это совокупность физической среды аппаратных и программных средств, обеспечивающие передачу сигналов между системами. Их основой является используемая физическая среда: витая пара, плоский кабель, коаксиал, оптический кабель, эфир, и т.д.
Они делятся на 2 вида:
· пассивные – именуются соединения, предназначенные только для передачи сигналов;
· активные – не только передают сигналы, но и обеспечивают несложные виды их обработки: модуляцию, демодуляцию, контроль занятости канала, и т.д.





Порт

Порт – точка доступа к устройству, либо программе. Различают физические и логические порты.
Первые из них являются местами подключения физических объектов. Логические порты создаются на границах программных уровней, прикладных процессов, функциональных блоков. В портах начинаются и заканчиваются логические каналы и соединения, проложенные на любом уровне области взаимодействия.





Канал

Канал – средство или путь, по которому передаются сигналы, либо данные.
Современная технология передачи данных, исходя из экономических посылок, обеспечивает по одному физическому каналу одновременные взаимодействия группы пар систем, которые ведут передачу данных независимо друг от друга. Это приводит к необходимости рассмотрения пути, по которому данные передаются от источника к адресату.
Этот путь определятся логическим каналом, которые может использовать частотную полосу или интервалы времени, выделенные в физическом канале.


Рисунок 4.3.
Виртуальные каналы являются важным звеном в общей классификации каналов. Они прокладываются через физический уровень, канальный уровень, и в ряде случаев сетевой уровень, а также последовательности физических каналов коммуникационной сети. Каждому из них присваивается номер.
В блоках, отправляемых по виртуальному каналу, может не быть явных адресов отправителя и получателя, они заключены в номерах виртуальных каналов, что позволяет значительно сократить адресный блок.
Различают асинхронный и синхронный каналы. В синхронном канале обеспечивается синхронизация процесса передачи, а в асинхронном она отсутствует. Различают симплексные (сигналы передаются в одном направлении), полудуплексные (сигналы передаются в двух направлениях, но по очереди), дуплексные каналы.

4.13 Компоненты информационной сети
Существует три основных компонента информационных сетей:
· абонентская система;
· ретрансляционная система;
· административная.

Абонентская система

АС реализуется в виде одного или нескольких устройств:




Ретрансляционная система

· объединяют сети с различной архитектурой, каждая из которых имеет полную автономию и свои средства управления.
· имеют базовые функциональные блоки, определяющие штабели протоколов для… · предусматривают наличие нескольких входных портов с различными скоростями передачи данных.


Узел коммутации каналов


Структура основной части узла коммутации каналов:



Узел коммутации пакетов

Узел коммутации пакетов – это ретрансляционная система, распределяющая блоки данных в соответствии с их адресацией.
Узел коммутации пакетов имеет достаточно сложную структуру:
Протоколы на физическом уровне, канальном уровне и сетевом уровне могут быть как одинаковыми, так и различными. Вместе с основной частью узел содержит и управляющую часть, которая обеспечивает управление узлом и взаимодействует с административной системой.
Сетевые процессы обеспечивают коммутацию и маршрутизацию пакетов по адресам их назначения. Все каналы, подходящие к узлу, используются коллективным образом.


Рисунок 4.8.


Узел смешанной коммутации

Узел смешанной коммутации – это ретрансляционная система, обеспечивающая как коммутацию каналов, так и коммутацию пакетов. Узел смешанной коммутации имеет комплексную структуру:

Рисунок 4.9.

Сетевые процессы осуществляют коммутацию пакетов. Коммутация каналов осуществляется физическими процессами.

Узел интегральной коммутации

Узел интегральной коммутации — ретрансляционная система, осуществляющая быструю передачу пакетов. Узел интегральной коммутации в отличие от узла коммутации пакетов передает по нужному маршруту кадры либо ячейки без просмотра их содержимого. Осуществляется сквозная коммутация. Операция ретрансляции выполняется только при помощи аппаратуры без использования программного обеспечения. Благодаря этому узел интегральной коммутации обеспечивает скоростную коммутацию данных. Узлы строятся на основе баньяновых сетей либо матричных коммутаторов.

Коммутатор

Наиболее простую структуру имеет коммутатор. Это связано с тем, что он соединяет друг с другом только каналы передачи данных, образуя необходимую физическую базу тракта передачи информации между абонентскими системами. В том случае, когда к коммутатору подходит более двух каналов, он выполняет функции, связанные с коммутацией информации. Коммутация осуществляется прозрачным образом, т.е. без какой-либо обработки этой информации. Во всех случаях (при любом числе соединяемых каналов) коммутатор обеспечивает усиление передаваемых сигналов и корректирует крутизну их фронтов. Коммутатор не имеет буферов. Поэтому он прозрачен для информации. Более того, коммутатор требует, чтобы скорости передачи данных по соединяемым каналам были одинаковы. Физические процессы выполняемые коммутатором реализуются аппаратно.

4.15 Ретрансляционные системы, преобразующие протоколы

Шлюз

Наиболее сложной из систем преобразующих протоколы является шлюз. Он обеспечивает взаимодействие двух или более информационных сетей с различными «штабелями» протоколов семи уровней. Следует отметить, что шлюзы чаще всего используются в тех случаях, когда нужно объединить информационные сети, созданные по различным фирменным стандартам. Когда же проектируется группа сетей в соответствии со стандартами ISO, целесообразен другой подход. В этом случае в соединяемых сетях протоколы уровней 4-7 делаются одинаковыми. Это позволяет для соединения сетей использовать не шлюзы, а более простые ретрансляционные системы — маршрутизаторы, мосты.

Маршрутизатор

Задачей маршрутизатора является обеспечение взаимодействия коммуникационных подсетей. Последние характеризуются лишь тремя уровнями протоколов. Маршрутизатор “не знает” протоколов уровней 4-7 и является прозрачным для них. В его задачу входит преобразование протоколов трех нижних уровней. Иногда в информационных сетях маршрутизаторы связывают части коммуникационной подсети, в которых используются одинаковые протоколы уровней 1-3. В этих случаях в маршрутизаторах, именуемых узлами коммутации пакетов, преобразование протоколов не выполняется. Здесь сетевые процессы осуществляют лишь коммутацию и маршрутизацию информации. В соединяемых узлами подсетях должна быть осуществлена общая адресация абонентских систем.

Мост

Мосты предназначены для соединения частей сетей, различных типов каналов передачи данных, например циклического кольца с моноканалом. Любой канал определяется протоколами уровней 1-2, поэтому логическая структура моста имеет двухуровневую структуру. Канальные процессы здесь преобразуют протоколы обоих уровней. При использовании мостов в соединяемых подсетях должны быть согласованы структура адресов и размер кадров.
Более сложные интеллектуальные мосты наряду с указанными задачами выполняют также роль фильтров, не пропуускающих сквозь себя пакеты, не адресованные другой части сети.
В каждом интеллектуальном мосте содержится небольшая база данных, в которую записываются адреса систем обоих подсетей. Контрольная сумма, предназначенная для проверки кадра, используется не только на входе моста, но и на его выходе. Это позволяет предотвращать появление ошибок внутри моста. Благодаря простоте выполняемых функций мосты имеют относительно несложную структуру и работают с высокой скоростью. Форматы данных и размеры этих блоков мост не изменяет.
Мосты не имеют механизмов управления потоками. Поэтому, если входной поток кадров больше выходного, то буферы переполняются и кадры выбрасываются. Нередко кадры, которые в течение заданного времени не могли быть переданы, также ликвидируются.

Объединение сетей

Объединение сетей осуществляется на базе одного из двух принципов: с установлением соединения, без установления соединения. Каждое из них имеет… Объединение сетей без установления между ними соединения характеризуется…





Административные системы

· сбора информации и учёта работы компонентов сети (времени работы соединений, сведений о загрузке каналов и ресурсов сети, регистрации ошибок или… · подготовка отчётов о работе сети;
· осуществление диагностики;


Тема 5.


Моноканал – это канал, одновременно (с точностью до времени их…






Моноканальная сеть

Моноканал в соответствии с базовой эталонной моделью взаимодействия открытых систем выполняет в сети роль физических средств соединения. Блоки… Выбор физических средств моноканала зависит от предъявляемых к ним требований,…


Тема 6.

6.1 Маршрутизаторы
Довольно часто в компьютерной литературе дается следующее обобщенное… Маршрутизаторы реализуются по-разному. Маршрутизаторы делят на устройства верхнего, среднего и нижнего классов.


Тема 7.



СЕТЕВЫЕ СЛУЖБЫ. МОДЕЛЬ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ. БЕЗОПАСНОСТЬ ИНФОРМАЦИИ. БАЗОВЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРОФИЛИ. ПОЛНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРОФИЛИ.

Сервис — процесс обслуживания объектов. Сервис предоставляется пользователям, программам, системам, уровням, функциональным блокам и другим объектам… · хранение данных и поиск информации;
· передача сообщений и блоков данных;






Сетевая служба EDI

Технология EDI, именуемая также Сервисом электронных писем ELS, представляет собой стандартный и не зависимый от платформ способ обмена деловыми… Располагается EDI на прикладном уровне.
Средой, в которой используется EDI, часто является сетевая служба MHS/MOTIS. Между тем, EDI не зависит от MHS/MOTIS и…





Сетевая служба FTAM

FTAM расположена на прикладном уровне, определена Международной Организацией Стандартов (МОС) и опирается на базовую эталонную модель взаимодействия… Располагается FTAM на верхнем подуровне прикладного уровня. FTAM обеспечивает… FTAM предназначена для организации взаимодействия прикладных процессов, один из которых управляет базой данных, а…





Сетевая служба JTM

JTM работает в соответствии со стандартами ISO и оперирует с так называемыми виртуальными заданиями. Виртуальные задания, т.е. задания,… При работе с заданиями могут происходить различные отказы: прекращение… Выполняемое задание делится на части. Задание может ветвиться и распространяться по информационной сети. Благодаря…





Сетевая служба NMS

NMS разработана Международной Организацией Стандартов (МОС) и располагается на прикладном уровне. Обеспечивая управление информационной сетью, эта… · функции управления;
· виды сервиса, предоставляемые для управления;






Сетевая служба ODA

ODA располагается на прикладном уровне и определяет обмен документами (письмами, служебными записками, отчетами), которые могут содержать тексты,… Архитектура документа определяет:
· взаимоотношение различных видов данных;






Сетевая служба VT

Сетевая служба VT - сетевая служба, обеспечивающая стандартные формы работы терминалов в информационной сети.
Сетевая служба VT, определяемая стандартами ISO, располагается на прикладном уровне и заменяет собой большое множество программ эмуляции многочисленных терминалов, выпускаемых различными производителями.
В службе используется понятие виртуального терминала.
В соответствии с этим, реальные терминалы, используемые в информационной сети, должны быть отображены в виртуальный терминал. Естественно, что реальные терминалы имеют различные характеристики - экран, клавиатуру, набор и последовательность команд. Поэтому в абонентской системе должен быть функциональный блок, преобразующий эти характеристики в те, которые приняты в сетевой службе VT.






Модель распределенной обработки информации

Сущность DDP заключается в том, что пользователь получает возможность работать с сетевыми службами и прикладными процессами, расположенными в… · удаленный запрос, например, команда, позволяющая посылать одиночную заявку… · удаленная трансакция, осуществляющая направление группы запросов прикладному процессу;






Технологии распределенных вычислений.

Находят применение технологии распределенных вычислений RPC (Remote Procedure Call), ORB (Object Request Broker), MOM (Message-oriented Middleware),… RPC - процедурная блокирующая синхронная технология, предложенная фирмой Sun… Для систем распределенных вычислений разработаны специальные языки программирования, для RPC это язык IDL (Interface…





Распределенная среда обработки данных

Она не противопоставляется другим технологиям (RPC, ORB), а является средой для их использования.
Среда DCE*, разработанная в 1990 г., представляет собой набор сетевых служб,…






Безопасность информации

Интенсивное развитие средств связи и широкое внедрение информационных технологий во все сферы жизни делают все более актуальной проблему защиты… Средства обеспечения информационной безопасности можно условно разделить на… · системы контроля доступа (управляют правами доступа пользователей, регистрируют обращения к защищаемым данным,…





Базовые функциональные профили

В документах ISO и ITU определен широкий набор сетевых служб, и он все время расширяется. Выпущено большое число стандартов для всех семи уровней… Основными целями применения профилей при создании и использовании ИС… · снижение трудоемкости проектов ИС;






Базовый функциональный профиль

Базовый функциональный профиль — функциональный профиль, включающий иерархию протоколов только несколько уровней.
Так как базовый функциональный профиль определяется стандартами лишь части уровней области взаимодействия, то он является фундаментом, на котором строится полный функциональный профиль либо коллапсный функциональный профиль. Поэтому базовый функциональный профиль самостоятельного значения не имеет. Пользуются популярностью (рис.313) базовые функциональные профили, именуемые оптоволоконный распределенный интерфейс данных, распределенная двойная шина с очередями, открытая сетевая обработка данных, базовый функциональный профиль ATM, сетевая базовая система ввода/вывода.





Коллапсный функциональный профиль

Коллапсным называют профиль, в котором функции отсутствующих уровней настолько упрощены, что включены в набор задач, выполняемых оставшимися… Примером коллапсного профиля является miniMAP, созданный фирмой General…






Открытая сетевая архитектура

British Telecom на всех семи уровнях использует в ONA (Open Network Architecture – Открытая Сетевая Архитектура) стандарты ISO и ITU. Разработка…
Профиль открытой сетевой архитектуры


Тема 8.

8.1 Коммутация. Коммутация каналов
Когда, сняв телефонную трубку, абонент или компьютер набирает номер,… Физическое соединение между вызывающим и вызываемым абонентом устанавливается во время прохождения вызова на все время…

Типы подключения

Возможны асинхронные и синхронные подключения на скоростях от 9.6 до 1024 Кбит/с по аналоговым и цифровым каналам. Подключения на скоростях свыше 1024 Кбит/с не производятся.

Классификация по скорости

Подключения на скорости 64 Кбит/с и выше рассматриваются как высокоскоростные. Подключения на скорости от 9.6 до 57.6 Кбит/с рассматриваются как низкоскоростные.
Скорость, на которой Вы планируете подключаться, является первым параметром, который Вам необходимо оценить. Именно от скорости подключения будут в значительной степени зависеть другие вопросы, которые необходимо будет продумать. В частности, от этого зависят требования к каналу и к оборудованию.
Учтите, что оговариваемая скорость подключения - это пропускная способность соединения между Вами и провайдером, а не скорость между Вами и любым компьютером в сети Internet. Скорость передачи данных между двумя точками в Internet является величиной неопределенной и зависит от многих параметров. В частности от таких, как технические характеристики подключения этих конкретных точек, маршрут и текущая загрузка каналов. Все эти величины являются, в общем случае, переменными.

Классификация по типу интерфейса

В зависимости от типа используемого для передачи данных оборудования, подключения могут быть синхронными и асинхронными. Знакомый всем пример асинхронного интерфейса - последовательный порт (или COM-порт) PC-совместимого компьютера, отвечающий спецификации RS-232C. Одним из распространенных примеров синхронного интерфейса является интерфейс V.35.

Соотношение между скоростью и типом интерфейса

В большинстве случаев, оборудование, используемое для передачи данных со скоростями 64 Кбит/с и выше, имеет синхронный интерфейс. При одинаковой пропускной способности канала скорость будет выше при использовании синхронных интерфейсов. Однако, стоимость синхронного порта на маршрутизаторах существенно выше стоимости асинхронного порта, что отражается на стоимости подключения и абонентской плате. Именно поэтому, пожалуй, не имеет особого смысла производить подключение к синхронному порту на низких скоростях. В этом случае, выигрыш в качестве будет незначительным по сравнению с проигрышем в стоимости.





Каналы

Компания Relsoft не предоставляет выделенные каналы связи самостоятельно и не несет ответственности за качество каналов, предоставленных сторонними организациями. Получение выделенного канала и его оплата производится, в общем случае, заказчиком самостоятельно.
В зависимости от необходимой Вам скорости подключения осуществляется выбор канала и оборудования.
Цифровые каналы
Под термином "цифровой канал" понимается канал, заканчивающийся с обеих сторон цифровым окончанием и обслуживаемый соответствующим оператором. Цифровой канал может, за редким исключением, быть непосредственно подключен к порту маршрутизатора. Заказываемый цифровой канал предстает перед Вами в виде "черного ящика". То есть, Вы оговариваете:
· точки, которые необходимо соединить;
· скорость;
· тип интерфейса (как правило, синхронный).
Вы можете не знать как физически сделан этот канал, тем более, что его физическая структура может быть комбинированной. Главное, чтобы он отвечал оговоренным требованиям, был качественным и надежным. Предполагается (и так и есть в большинстве случаев), что качество обслуживания цифрового канала существенно лучше, чем качество обслуживания аналогового канала.
Аналоговые каналы
Под термином "аналоговый канал" понимается канал, присутствующий с обеих сторон очевидным аналоговым окончанием и требующий установки модема для подключения к порту маршрутизатора. Наиболее распространенные примеры - т.н. выделенные линии (прямые провода, каналы ТЧ).
Соотношение между скоростью, качеством и типом канала

Возможные варианты подключений и некоторые их особенности

Важным преимуществом цифрового канала является гарантируемая скорость, оговариваемая при заказе канала, что особенно важно при высокоскоростных подключениях. В случае же аналоговых каналов, максимально достижимая скорость зачастую определяется экспериментально уже после установки канала. Учтите, что помимо скоростных данных, одной из важнейших характеристик канала связи является его надежность.
Высокоскоростное подключение по цифровым каналам
Оговаривая тип интерфейса, сразу продумайте, к каким маршрутизаторам вы будете подключать этот канал. Это означает, что необходимо заказывать канал с таким интерфейсом, который можно будет подключить к маршрутизаторам с обеих сторон. Если требуемый тип интерфейса не может быть предоставлен, продумайте возможность установки соответствующих преобразователей. Например, если Ваш маршрутизатор поддерживает синхронный интерфейс V.35, вы можете заказать канал с интерфейсом G.703 и дополнительно установить конвертор для преобразования G.703 в V.35. Бывает, что требуемый тип интерфейса будет предоставлен, но разъем будет нестандартным для данного типа интерфейса. Например, некоторые производители оборудования выводят интерфейс V.35 в разъем DB-25 (а не в V.35). В этом случае, продумайте вопрос перепайки кабелей или изготовления необходимых переходников.
Высокоскоростное подключение по аналоговым каналам
В случае, если физическая выделенная линия отвечает определенным требованиям, возможно получить скорость вплоть до 2048 Кбит/с. Скорость 2048 Кбит/с удается достичь крайне редко, но на 64 - 256 Кбит/с вполне можно рассчитывать. Требования к такой линии точно излагаются в описаниях к возможным к применению модемам, точнее, для данного случая, к Short Range модемам. Качество линии в данном случае оценивается по трем параметрам. Это длина линии, ее сопротивление и затухание сигнала. Еще раз повторим, что точные параметры указаны в описаниях к модемам. Однако, примерные общие оценки таковы, что:
· длина линии должна составлять от 5 до 7 километров;
· сопротивление каждой пары должно быть в пределах 1.2 - 1.5 КОм.
Что касается затухания, то тут ситуация чуть сложнее. Осложнения могут быть вызваны, в частности, тем, что в описании к модему может быть указано допустимое затухание на такой частоте, на которой телефонисты его не могут измерить своей аппаратурой. Учтите также, что из того, что расстояние по карте между двумя точками находится в пределах 5 - 7 Км, совсем не следует, что длина выделенной линии будет такой же.
Низкоскоростное подключение по аналоговым каналам
Для низкоскоростных подключений, как правило, используются аналоговые каналы (каналы ТЧ или выделенные физические линии) по той простой причине, что они существенно дешевле цифровых и это, вместе с более дешевым оборудованием, снижает суммарные затраты. С обеих сторон этой линии устанавливаются модемы, которые подключаются к маршрутизаторам (в роли маршрутизатора может выступать и обычный компьютер). Такой канал рекомендуется делать четырехпроводным, а не двухпроводным (то есть надо получить в итоге не одну пару медных проводов, а две). Благодаря этому можно достичь большей скорости, да и "живучесть" такого канала больше в том смысле, что в крайнем случае, при обрыве одной из двух пар, можно перейти на работу по оставшейся. Если сделать четырехпроводную линию никак не удается, то можно делать и двухпроводную. Обратите внимание на то, что только некоторые модемы могут работать по четырехпроводной линии.





Применяемое оборудование

Маршрутизатор (router) можно упрощенно рассматривать как некое устройство, обеспечивающее:
· физическое подключение к себе каналов определенного типа;
· передачу данных по этим каналам;


Тема 9.

Методы оценки эффективности информационных сетей
В настоящее время наблюдается резкий рост объемов информации, передаваемой по каналам связи, в связи с чем повышаются требования к эффективности информационных сетей.и Все множество наиболее часто используемых критериев эффективности работы сети может быть разделено на две группы. Одна группа характеризует производительность работы сети, вторая - надежность.
Одной из первоначальных целей создания информационных сетей является достижение большей надежности по сравнению с отдельными компьютерами. При этом ысокая производительность сети обеспечивается возможностью распараллеливания работ между несколькими компьютерами сети.





Показатели эффективности работы сети

Производительность сети измеряется с помощью показателей двух типов - временных, оценивающих задержку, вносимую сетью при выполнении обмена данными, и показателей пропускной способности, отражающих количество информации, переданной сетью в единицу времени. Эти два типа показателей являются взаимно обратными, и, зная один из них, можно вычислить другой.

Время реакции

В общем случае, время реакции определяется как интервал времени между возникновением запроса пользователя к какому-либо сетевому сервису и…



Критерии, отличающиеся единицей измерения передаваемой информации

Так как вычислительные сети работают по принципу коммутации пакетов (или кадров), то измерение количества переданной информации в пакетах имеет… Измерение пропускной способности в битах в секунду (для локальных сетей более…

Критерии, отличающиеся учетом служебной информации

Если пропускная способность измеряется без деления информации на пользовательскую и служебную, то в этом случае нельзя ставить задачу выбора… При тестировании пропускной способности сети на прикладном уровне легче всего…

Критерии, отличающиеся количеством и расположением точек измерения

Так как в сетях данные на пути до узла назначения обычно проходят через несколько транзитных промежуточных этапов обработки, то в качестве критерия… Знание общей пропускной способности между двумя узлами не может дать полной… В рассматриваемом примере пакеты на пути от клиентского компьютера 1 до сервера 3 проходят через следующие…





Факторы, определяющие эффективность сетей

При выборе типа кабеля учитывают следующие показатели:
- стоимость монтажа и обслуживания,
- скорость передачи информации,


Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащитен и применяется для связи на большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с. Коаксиальный кабель используется для основной и широкополосной передачи информации.

Рисунок 9.4. Коаксиальный кабель.

Широкополосный коаксиальный кабель

Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко наращивается, но цена его высокая. Скорость передачи информации равна 500 Мбит/с. При передачи информации в базисной полосе частот на расстояние более 1,5 км требуется усилитель, или так называемый репитер (повторитель). Поэтому суммарное расстояние при передаче информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с топологией шина или дерево коаксиальный кабель должен иметь на конце согласующий резистор (терминатор).




Еthernet- кабель

Сheapernеt-кабель
Более дешевым, чем Ethernet-кабель является соединение Cheapernet-кабель или,… При соединении сегментов Сhеарегnеt-кабеля также требуются повторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют…

Оптоволоконные линии

Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также стекловолоконным кабелем. Скорость распространения информации по ним достигает нескольких гигабит в секунду. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей. Они обладают противоподслушивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптоволоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники объединяются в JIBC с помощью звездообразного соединения.



Таблица 9.1.

Показатели трех типовых сред для передачи.







Типы и частота возникновения ошибок

Ошибки в работе программного и аппаратного обеспечения сети обычно оказывают непосредственное и значительное влияние на производительность сети, так как время, затрачиваемое на ликвидацию последствий ошибок, является потерянным для выполнения нормальных операций.

Ошибки в кадрах, связанные с коллизиями

- Локальная коллизия (LocalCollision). Является результатом одновременной передачи двух или более узлов, принадлежащих к тому сегменту, в котором… - Удаленная коллизия (RemoteCollision). Эти коллизии происходят на другой… - Поздняя коллизия (Late Collision). Это коллизия, которая происходит после передачи первых 64 байт кадра (по…





Диагностика коллизий

Рекомендуется следующий порядок исследования:
- Если это возможно, разделите сеть на функционально независимые части и… - С помощью генератора трафика создайте фоновый трафик небольшой интенсивности (100 кадров в секунду) и наблюдайте за…

Ошибки кадров Ethernet, связанные с длиной и неправильной контрольной суммой

- Удлиненные кадры (Jabbers). Это кадры, имеющие длину, превышающую допустимое значение в 1518 байт с хорошей или плохой контрольной суммой.… - Кадры нормальных размеров, но с плохой контрольной суммой (BadFCS или… - Кадры-призраки (ghosts) - являются результатом электромагнитных наводок на кабеле. Они воспринимаются сетевыми…

Ошибки кадров Ethernet в стандарте RMON

etherStatsCRCAlignErrors -общее число полученных пакетов, которые имели длину (исключая преамбулу) между 64 и 1518 байтами, не содержали целое число… etherStatsUndersizePkts - общее число пакетов, которые имели длину, меньше,… etherStatsOversizePkts - общее число полученных пакетов, которые имели длину больше, чем 1518 байт, но были тем не…

Типичные ошибки при работе протоколов

Другой причиной некорректной работы протоколов может быть несогласованность протоколов разного уровня в одном и том же узле, например, протоколов…

Несоответствие форматов кадров Ethernet

Всего имеется четыре популярных стандарта формата кадра Ethernet:
- Кадр Ethernet DIX (или кадр Ethernet II);
- Кадр стандарта 802.3(или кадр Novell 802.2);






Потери пакетов

К значительному снижению производительности могут приводить также потери служебных сообщений - квитанций подтверждения доставки, сообщений типа… Примером может служить протокол NCP в режиме burstmode, когда положительная… Несоответствие разных способов маршрутизации в составной сети






Несуществующий адрес и дублирование адресов

В случае, когда адреса изучаются динамически, путем анализа пакетов служебного протокола, подобного SAP, использование несуществующего адреса… Серьезные проблемы в сети создает дублирование адресов, то есть наличие в сети… Для обнаружения повторяющихся адресов в сетях необходимо использовать анализатор протоколов, настроив его на захват…





Превышение значений тайм-аута и несогласованные значения тайм-аутов

Наиболее чувствительным к превышению тайм-аута протоколом канального уровня является протокол SDLC стека SNA компании IBM. Из-за этого к… Однако, не только протокол SDLC чувствителен к временным задержкам передачи… В локальных сетях превышение тайм-аута наблюдается гораздо реже, чем в глобальных, но при большой загрузке сети может…

Тема 10.

СЕТЕВЫЕ ПРОГРАММНЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ИНФОРМАЦИОННЫХ СЕТЕЙ






Сетевые операционные системы

Сетевые операционные системы ограничены областью своего действия. Сетевые супервизоры (управляющие программы) поддерживают работу одной или… Сетевые операционные системы, поддерживая распределенное выполнение процессов,…

Требования к сетевым операционным системам.

Единая системная архитектура. Понятие "системная архитектура" охватывает следующие вопросы:
распределение функций между узлами сети; … Обеспечение требуемого высокого уровня прозрачности. Сетевая операционная… Высокоуровневая и высоконадежная файловая система. Файловая система, поддерживаемая сетевой операционной системой и…





Сети с централизованным управлением

В персональных компьютерах, используемых в качестве PC, применяются ОС с разной архитектурой и возможностями. Ядро ОС обычно дополняется набором… В качестве сетевой оболочки ОС рабочей станции ЛВС используются более широко… · сетевая оболочка NetWare для взаимодействия с СОС NetWare фирмы Novell. Она тесно связана с другими сервисными…





Сети с децентрализованным управлением или одноранговые сети

Для одноранговых ЛВС наиболее популярными СОС являются Net Ware Lite фирмы Novell и LANtastic фирмы Artisoft. Большинство этих сис­тем, как и СОС… Система NetWare Lite довольно удобна для управления работой не­больших… В сети с системой NetWare Lite управление сетью сравнительно простое, оно включает распределение ресурсов между…





Прикладные программы сети

Эти ППС должны обеспечивать возможность функционирования в сети определенного типа. В конце прошлого века 90% рынка было объединено вокруг сетей… В состав наиболее известных ППС входят:
· текстовые процессоры (MS Office Word 2003 SP2)






Специализированные программные средства

· браузеры (Internet Explorer, Opera, Mozilla Firefox, Netscape Navigator),
· даунлоадеры (ReGet, FlashGet, WinMX, GetRight, eDonkey),
· сканнеры сетевых ресурсов и уязвимостей (nmap, Guardian, netcat, port mapper, secure CRT),






Техническое обеспечение

Техническое обеспечение — комплекс электронных, электрических и механических устройств, входящих в состав системы или сети.
Прежде всего, техническое или аппаратное обеспечение включает компьютеры и логические устройства. К ним добавляются внешние устройства и диагностическая аппаратура. Вспомогательную, но важную роль играют энергетическое оборудование, батареи и аккумуляторы. Нередко, для обеспечения безопасности данных, используются аппараты шифрования информации.

10.7 Средства коммуникаций
В качестве средств коммуникации наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель и оптоволоконные линии. При выборе типа кабеля учитывают следующие показатели:
· Стоимость монтажа и обслуживания;
· Скорость передачи информации;
· Ограничения на величину расстояния передачи информации (без дополнительных усилителей-повторителей (репитеров));
· Безопасность передачи данных.

Витая пара
Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двухжильное проводное соединение часто называемое «витой парой». Она позволяет передавать информацию со скоростью до 100 Мбит/с, легко наращивается, однако является помехонезащищенной. Длина кабеля не может превышать 90 м при скорости передачи 10 Мбит/с.
Преимуществами являются низкая стоимость кабеля и активного оборудования, а также простота инсталляции. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару. Это увеличивает стоимость витой пары и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля.
Широкополосный коаксиальный кабель.
Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко наращивается, но цена его высокая. Скорость передачи информации равна 500 Мбит/с. При передачи информации в базисной полосе частот на расстояние более 1,5 км требуется усилитель, или так называемый репитер (англ. repeater - повторитель). Поэтому суммарное расстояние при передаче информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с топологией типа «шина» или «дерево» коаксиальный кабель должен иметь на конце согласующий резистор (терминатор).
Ethernet-кабель.
Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet или желтый кабель. Он использует 15-контактное стандартное включение. Вследствие помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Средняя скорость передачи данных 10 Мбит/с. Максимально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м., а общее расстояние сети Ethernet - около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, использует в конце лишь один нагрузочный резистор.
Cheapernet-кабель (тонкий Ethernet).
Более дешевым, чем Ethernet-кабель является соединение Cheapernet-кабель (R.G-58) или, как его часто называют, тонкий Ethernet. Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в 10 Мбит/с (с расширением до 100 Мбит/с). При соединении сегментов Cheapemet-кабеля также требуются повторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют не большую стоимость и минимальные затраты при наращивании. Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей может составлять максимум 300 м, а минимум - 0,5 м, общее расстояние для сети на Cheapemet-кабеля - около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet расположен на сетевой плате как для гальванической развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего сигнала
Волоконно-оптические линии.
Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также стекло-волоконным кабелем. Скорость распространения информации по ним достигает от 100 Мбит/с до нескольких Гигабит в секунду. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей, а так же для достижения высоких пропускных способностей. Они обладают противоподслушивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптоволоконных кабелях очень сложна.

10.8 Сетевые адаптеры
По выполняемым функциям сетевые адаптеры (СА) делятся на две группы:
1) Реализующие функции физического и канального уровней. Применяются в сетях с простой топологией, где почти отсутствует необходимость выполнения таких функций, как маршрутизация пакетов, формирование из поступаю­щих пакетов сообщений, согласование протоколов различных сетей и др.
2) Реализующие функции первых четырех уровней модели ВОС - физи­ческого, канального, сетевого и транспортного. Эти адаптеры, кроме функций СА первой группы, могут выполнять функции маршрутизации, ретрансляции данных, формирования пакетов из передаваемого сообщения (при передаче), сборки пакетов в сообщение (при приеме), согласования ППД различных сетей, сокращая таким образом затраты вычислительных ресурсов ЭВМ на организацию сетевого обмен.
Адаптеры ориентированы на определенную архитектуру локальной сети и ее технические характеристики, поэтому по топологии ЛВС адаптеры разделяются на следующие группы: поддерживающие шинную топологию, кольцевую, звездообразную, древовидную, комбинированную (звездно-кольцевую, звездно-шинную).
Дифференциация адаптеров по выполняемым функциям и ориента­ция их на определенную архитектуру ЛВС привели к большому многообра­зию типов адаптеров и разбросу их характеристик.

10.9 Концентратор (Hub)
Hub или концентратор - многопортовый повторитель сети с автосегментацией. Все порты концентратора равноправны. Получив сигнал от одной из подключенных к нему станций, концентратор транслирует его на все свои активные порты. При этом, если на каком-либо из портов обнаружена неисправность, то этот порт автоматически отключается (сегментируется), а после ее устранения снова делается активным. Обработка коллизий и текущий контроль за состоянием каналов связи обычно осуществляется самим концентратором. Концентраторы можно использовать как автоном­ные устройства или соединять друг с другом, увеличивая тем самым размер сети и создавая более сложные топологии.

10.10 Приемопередатчики (transceiver) и повторители (repeater)
С помощью этих устройств можно объединить несколько сегментов сети с шинной топологией, увеличивая таким образом общую протяженность сети.
Transceiver (сокращение от TRANSmitter/reCEIVER - приемопередатчик, трансивер - устройство для подключения компьютера к сети). Приемопередатчик - это устройство, предназначенное для приема пакетов от контроллера рабочих станций сети и передачи их в шину. Он также разрешает коллизии в шине. Конструктивно приемопередатчик и контроллер могут объединяться на одной плате или находиться в различных узлах.
Repeater (повторитель, репитер) - устройство, передающее сигналы из одного кабеля в другой без маршрутизации или фильтрации пакетов. В терминах OSI представляет собой промежуточное устройство физического уровня.

10.11 Коммутаторы (switch), мосты (bridge) и шлюзы (gateway)
Когда появились первые устройства, позволяющие разъединять сеть на несколько доменов коллизий (по сути фрагменты ЛВС, построенные на hub-ax), они были двух портовыми и получили название мостов (bridge-ей). По мере развития данного типа оборудования, они стали многопортовыми и получили название коммутаторов (switch-ей). Некоторое время оба понятия существовали одновременно, а позднее вместо термина "мост" стали применять "коммутатор".
b
Коммутаторы используются для соединения в основном идентичных сетей, имеющих некоторые различия на физическом и каналь­ном уровнях. Например, с помощью коммутатора могут соединяться на 3-м (сетевом) уровне две сети с различными более низкими уровнями, но оди­наковыми более высокими уровнями.
Коммутатор является обучающимся устройством и действует по ана­логичной технологии. В отличие от мостов, ряд коммутаторов не помещает все приходящие пакеты в буфер. Это происходит лишь тогда, когда надо со­гласовать скорости передачи, или адрес назначения не содержится в ад­ресной таблице, или когда порт, куда должен быть направлен пакет, занят, а коммутирует пакеты "на лету". Коммутатор лишь анализирует адрес на­ значения в заголовке пакета и, сверившись с адресной таблицей, тут же (время задержки около 30-40 микросекунд) направляет этот пакет в соот­ветствующий порт. Таким образом, когда пакет еще целиком не прошел через входной порт, его заголовок уже передается через выходной.
Шлюзы применяются для соединения различных сетей. Они выполняют протокольное преобразование для всех семи уровней модели ВОС, в частности маршрутизацию пакетов, преобразование сообщения из одного формата в другой или из одной системы кодирования в другую. Следует иметь в виду, что по мере того как взаимная связь устанавливается на все более высоких уровнях модели ВОС, задача поддержания этой связи ус­ложняется, и для ее реализации требуется более мощный процессор.

10.12 Маршрутизаторы
Маршрутизаторы могут выполнять следующие простые функции:
· Подключение локальных сетей (LAN) к территориально-распределенным сетям (WAN).
· Соединение нескольких локальных сетей.
Маршрутизаторы зависят от используемого протокола (например, TCP/IP, IPX, AppleTalk) и, в отличие от мостов и коммутаторов, функционирующих на втором уровне, работают на третьем или седьмом уровне модели OSI.
Маршрутизатор имеет в своем распоряжении базу топологической информации, которая говорит ему, например, о том, между какими подсетями общей сети имеются связи и в каком состоянии (работоспособном или нет) они находятся. Имея такую карту сети, маршрутизатор может выбрать один из нескольких возможных маршрутов доставки пакета адресату (он может принимать решение о наилучшем маршруте доставки данных, руководствуясь такими факторами, как стоимость, скорость доставки и т.д.). Кроме того, маршрутизаторы позволяют эффективно управлять трафиком широковещательной рассылки, обеспечивая передачу данных только в нужные порты.
В отличие от моста/коммутатора, который не знает, как связаны сегменты друг с другом за пределами его портов, маршрутизатор видит всю картину связей подсетей друг с другом, поэтому он может выбрать правильный маршрут и при наличии нескольких альтернативных маршрутов. Решение о выборе того или иного маршрута принимается каждым маршрутизатором, через который проходит сообщение.
Для того чтобы составить карту связей в сети, маршрутизаторы обмениваются специальными служебными сообщениями, в которых содержится информация о тех связях между подсетями, о которых они знают (эти подсети подключены к ним непосредственно или же они узнали эту информацию от других маршрутизаторов).
Построение графа связей между подсетями и выбор оптимального по какому-либо критерию маршрута на этом графе представляют собой сложную задачу. При этом могут использоваться разные критерии выбора маршрута - наименьшее количество промежуточных узлов, время, стоимость или надежность передачи данных.
Маршрутизаторы позволяют объединять сети с различными принципами организации в единую сеть, которая в этом, случае часто называется интерсеть (internet). В каждой из сетей, образующих интерсеть, сохраняются присущие им принципы адресации узлов и протоколы обмена информацией. Поэтому маршрутизаторы могут объединять не только локальные сети с различной технологией, но и локальные сети с глобальными.
Маршрутизаторы не только объединяют сети, но и надежно защищают их друг от друга. Причем эта изоляция осуществляется гораздо проще и надежнее, чем с помощью мостов/коммутаторов. Кроме того, маршрутизатор предоставляет администратору удобные средства фильтрации потока сообщений за счет того, что сам распознает многие поля служебной информации в пакете.
В результате, маршрутизатор оказывается сложным интеллектуальным устройством, построенным на базе одного, а иногда и нескольких мощных процессоров. Такой специализированный мультипроцессор работает, как правило, под управлением специализированной операционной системы.

10.13 Коммутаторы верхних уровней
Коммутаторы уровня 2 работают на втором (канальном) уровне модели OSI. Они решают следующие основные задачи: проверка входящего трафика, отслеживание физических адресов всех станций, подключенных к их портам, и пересылка трафика по конкретным адресам в соответствии со встроенной в них таблицей пересылки. Такие коммутаторы обладают высоким быстродействием, потому что не проверяют индивидуальные пакеты данных, а просто передают их дальше. Они способны доставлять данные со скоростью, являющейся предельной для кабеля (wire speed), или со скоростью, ограничиваемой физическими соединениями. Однако такие коммутаторы не способны "расширить" узкие места, обусловленные наличием в сети устаревших маршрутизаторов.
Коммутаторы уровня 3, называемые также маршрутизирующими коммутаторами (реже - коммутирующими маршрутизаторами и иногда даже IP-коммутаторами) выполняют одновременно функции и коммутации, и маршрутизации. Эти коммутаторы называются так потому, что они работают на третьем или сетевом уровне семиуровневой модели OSI, который содержит, в частности, IP-адреса. Как и маршрутизаторы, они зависят от применяемого протокола, однако функционируют значительно быстрее и стоят дешевле. Обычно коммутаторы уровня 3 проектируются для взаимодействия нескольких локальных сетей и не поддерживают соединений территориально-распределенных сетей. Такие коммутаторы основываются на использовании специализированных интегральных микросхем. Кроме того, в них применяются быстродействующие центральные процессоры (ЦП) и другие компоненты, что и позволяет достичь высокой скорости маршрутизации. Коммутаторы уровня 3 могут служить для замены унаследованных сетевых маршрутизаторов. Применение таких коммутаторов позволяет резко повысить межсетевой и межсегментный трафик.
Наиболее продвинутые коммутаторы уровня 3 позволяют производить одновременную фильтрацию для уровней 2, 3 и 4 и даже выше, что помогает гарантировать доставку критически важных данных до нужного пункта без замедления работы сети. Добавление функциональности уровня 4 при этом позволяет управлять трафиком. Целесообразность совмещения функций, реализуемых на четвертом уровня, с функциями коммутации и маршрутизации (уровни 2 и 3) связана с тем, что для предотвращения перегрузок в сети может оказаться полезной способность системы анализировать информацию транспортного и более высоких уровней.
Большинство современных коммутаторов работает на уровне 4, что позволяет им классифицировать прикладной трафик по некоторым типам, например HTTP или почта. Классификация трафика по приложениям или пользователям, которые его создали, требует перехода на еще более высокие уровни. Работа коммутаторов на уровне 4 затрагивает такие вопросы, как структура сети, природа используемых приложений и качество обслуживания.
Уровень 4 - не самый верхний, на котором работают современные коммутаторы. Например, компания VIPswitch предлагает продукты VIPswitch 4030, VIPswitch 3530 и VIPswitch 2840, позиционируемые ею как QoS Ethernet коммутаторы уровня 5. Эти многопортовые полнодуплексные коммутаторы с функцией обеспечения качества обслуживания (QoS) без блокирования служат для передачи видео, голоса и данных. Они позволяют пользователям высокоэффективно передавать мультимедийные потоки в режиме реального времени.
Особое место среди коммутаторов верхних уровней занимают Gigabit Ethernet коммутаторы, которые на самом деле представляют собой технологический прорыв. Именно такие коммутаторы наиболее интересны для развивающихся компаний.
В настоящее время технология Gigabit Ethernet уже реально применяется на практике в соответствии с целым набором добротных стандартов. Это позволило начать передачу данных с гигабитными скоростями по медной среде (1000Base-T, витая пара категории 5) и оптическому волокну (1000Base-SX для многомодового волокна и 1000Base-LX для одномодового волокна). Коммутаторы Gigabit Ethernet уровня 3 предназначены в основном для использования в качестве коммутаторов опорной сети предприятия и средства организации высокоскоростных каналов для серверных ферм (групп серверов, расположенных в одном помещении и соединенных между собой для выполнения общих приложений).

10.14 Модемы и факс-модемы (fax-modem)
Модем, обеспечивая согласование цифровых сигналов компьютера с аналоговыми сигналами телефонной линии, при передаче данных осуществляет модулирование аналоговых сигналов цифровой информацией, а при приеме - демодулирование. Главное отличие между ними - способ модуляции. Различают модемы с частотной, амплитудной и фазовой модуляцией.
При создании модемов придерживаются определенных стандартов передачи сигналов. Существуют стандарты по ряду признаков.

10.15 Анализаторы ЛВС
Это мощный диагностический инструмент, предназначенный для контроля качества функционирования сети. Контроль позволяет наблюдать за работой сети в режиме реального времени и регистрировать события, которые могут означать возникновение проблемы. Контроль сопровождается графическим или цифровым отображением информации. Анализаторы могут накапливать и хранить информацию о состоянии сети с целью последующего его воспроизведения и анализа.

10.16 Сетевые тестеры
Это приборы, входящие в состав контрольно-измерительной аппаратуры, которая облегчает установку и техническое обслуживание локальных сетей. Тестеры линий передачи являются хорошим средством проверки нового кабеля и отыскания неисправностей в системе установленных кабелей. Они способны не только обнаруживать неисправность, но и сообщать сведения о ее характере и месте расположения.







Терминальное оборудование

Главной задачей терминального оборудования является выполнение прикладных процессов для нужд пользователей. Кроме этого - прикладные процессы… Подключается терминальное оборудование в информационную сеть при помощи… В качестве терминального оборудования могут выступать самые разнообразные устройства: телефонный аппарат, телекс,…