Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

1. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Основные термины вычислительных сетей

2. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Основные термины вычислительных сетей
Вычислительная сеть (ВС) —
это сеть обмена и распределенной обработки информации,
образуемая множеством взаимосвязанных абонентских
систем и средствами связи; средства передачи и
обработки информации ориентированы в ней на
коллективное использование общесетевых ресурсов —
аппаратных, информационных, программных.

3. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Основные термины вычислительных сетей
–Абонент (узел, хост, станция) — это
устройство,
активно
подключенное
к
участвующее
информационном обмене.
сети
и
в

4. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Основные термины вычислительных сетей
–Сервер –
абонент (узел) сети, который предоставляет
свои ресурсы другим абонентам, но сам не
использует их ресурсы.
ресурсы
Выделенный (dedicated) и невыделенный
сервера

5. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Основные термины вычислительных сетей
–Выделенный
сервер,
(dedicated)
занимающийся
сервер
только
—
это
сетевыми
задачами.
–Невыделенный
сервер
может
помимо
обслуживания сети выполнять и другие задачи.

6. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Принципы организации вычислительных сетей
– ЭВМ, находящиеся в составе разных абонентских
систем одной и той-же сети или различных
взаимодействующих сетей, связываются между собой
автоматически (в этом заключается сущность
протекающих в сети процессов);
– каждая ЭВМ сети должна быть приспособлена как для
работы в автономном режиме под управлением своей
операционной системы (ОС), так и для работы в
качестве составного звена сети.

7. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Назначение компьютерных сетей
Интерактивная связь внутри фирмы и
за ее пределами
Повышение оперативности
принятия решений
данных (в т. ч. БД и БЗ)
Совместное
использование
ресурсов
программ (в т. ч. различных
сетевых приложений)
периферийных устройств
(диск, принтер, модем и т. д.)
Использование программ:
- электронной почты;
- планирования
- и др.
Сокращение затрат за
счет совместного
использования
дорогостоящих
программ и
периферийных
устройств
1). Эффективность взаимодействия
между собой и партнерами по бизнесу.
2). Упрощение планирования и
корректировки деятельности всей
компании

8. Вычислительные системы, сети и телекоaммуникации

Эволюция компьютерных сетей

9. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Эволюция компьютерных сетей
"точка-точка"
Наиболее простой случай - непосредственное
соединение двух устройств (ЭВМ) физическим
каналом.
Такое соединение называется связью "точкаточка" (point-to-point).
Частный случай связи "точка-точка" соединение компьютера с периферийным
устройством.

10. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Эволюция компьютерных сетей
"точка-точка"
Связь двух компьютеров

11. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Клиент,редиректор, сервер
Клиент - cпециальный программный модуль, который (вместо
приложения А) будет выполнять
формирование сообщений-запросов к удаленной машине и прием
результатов для всех приложений.

12. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Клиент,редиректор, сервер
Cервер
cпециальный
программный модуль (на месте
приложения
В),
постоянно
ожидающий прихода запросов на
удаленный доступ к принтеру (или
файлам, расположенным на диске)
этого компьютера.

13. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Клиент,редиректор, сервер
Редиректор - cпециальный
программный модуль, который
распознает
и
перенаправляет
(redirect) запрос к удаленной
машине.

14. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Эволюция компьютерных сетей
Схема взаимодействия клиента и сервера с приложениями и локальной
операционной системой

15. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Вычислительные сети
Основные компоненты ВС
Серверы – это аппаратно-программные комплексы,
которые исполняют функции управления
распределением сетевых ресурсов общего доступа.
Рабочие станции – это компьютеры,
осуществляющие доступ к сетевым ресурсам,
предоставляемым сервером.
Физическая среда передачи данных – это
коаксиальные и оптоволоконные кабели, витые
пары проводов, а также беспроводные каналы
связи (инфракрасное излучение, лазеры,
радиопередача).

16. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Аппаратное обеспечение вычислительных сетей
Физическая среда передачи данных
- проводные
коаксиальный кабель
витая пара (экранированная, неэкранированная) {Shielded (Unshielded)
Twisted Pair, STP, UTP}
оптоволокно {Fiber}
- беспроводные
инфракрасное излучение (прямое, рассеянное, отраженное)
лазер (прямая видимость)
радиопередача в узком спектре
радиопередача в рассеянном спектре

17. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Аппаратное обеспечение вычислительных сетей
Физическая среда передачи
данных
Витая
пара
(экранированная,
неэкранированная) {Shielded
Unshielded Twisted Pair (STP,
UTP)}
Категории
UTP:
1
телефонный кабель, 3 10Мбит/с, 5 - 100 Мбит/с, 6-7

18. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Аппаратное обеспечение вычислительных сетей
Физическая среда передачи данных
Оптоволокно
одномодовое оптоволокно
многомодовое оптоволокно
Лучи, входящие под разными углами в оптоволокно
называются модами, а волокно, поддерживающее
несколько мод - многомодовым.
По одномодовому волокну распространяется только один
луч.

19. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Аппаратное обеспечение вычислительных сетей
Физическая среда передачи данных
Бескабельные каналы связи
Радиоканал
WLAN (Wireless
радиоканалу.
LAN)
-
подключения
по

20. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Аппаратное обеспечение вычислительных сетей
Средства связи
Бескабельные каналы связи
Объединение компьютеров с помощью технологии Wi-Fi

21. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Аппаратное обеспечение вычислительных сетей
Способы передачи сигналов
Симплексная
передача
Дуплексная
(полнодуплексная)
Полудуплексная
Tx – передатчик
Tx
Rx
Tx
Rx
Rx
Tx
Tx,
Rx
Rx,
Tx
Rx - приемник

22. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Вычислительные сети
Аппаратное обеспечение вычислительных сетей
Типы последовательной передачи сигналов
Асинхронная передача
(посимвольная: старт бит, данные, бит четности, стоп
бит(ы)), невозможность отследить множественные ошибки,
простая, отработанная, недорогая, треть пропускной
способности канала теряется на передачу служебных битов);
Синхронная передача
(передача блоками, последовательность синхронизующих
битов и закрывающих битов, высокая скорость передачи
инфы (до неск. Гб/с), надежный механизм обнаружения
ошибок (протокольный), более дорогая аппаратура.

23. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Информационное обеспечение сети
представляет собой единый информационный фонд,
ориентированный на решаемые в сети задачи и
содержащий массивы данных общего применения,
доступные для всех пользователей (абонентов) сети, и
массивы индивидуального пользования,
предназначенные для отдельных абонентов; базы
знаний, автоматизированные базы данных — локальные
и распределенные, общего и индивидуального
назначения

24. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Программное обеспечение (ПО)
вычислительных сетей
автоматизирует процессы программирования задач
обработки информации, осуществляет планирование и
организацию коллективного доступа к
телекоммуникационным, вычислительным и
информационным ресурсам сети, динамическое
распределение и перераспределение этих ресурсов с
целью повышения оперативности и надежности
удовлетворения запросов пользователей и т.д.

25. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Группы программного обеспечения сетей
– общесетевое ПО, образуемое распределенной операционной системой
(РОС) сети и программными средствами, входящими в состав комплекта
программ технического обслуживания сети (это контролирующие тестпрограммы для контроля работоспособности элементов и звеньев сети и ее
ТКС и диагностические тест-программы для локализации неисправностей в
сети);
– специальное ПО, представленное прикладными программными
средствами: функциональными и интегрированными пакетами прикладных
программ и прикладными программами сети, библиотеками стандартных
программ, а также прикладными программами, отражающими специфику
предметной области пользователей при реализации своих задач;
– базовое программное обеспечение ЭВМ абонентских систем ,
включающее операционные системы ЭВМ, системы автоматизации
программирования, контролирующие и диагностические тест-программы.

26. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Классификация ВС
По степени территориальной рассредоточенности
– глобальные вычислительные сети
– региональные вычислительные сети
– локальные вычислительные сети
– корпоративные вычислительные сети

27. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Классификация ВС
По степени территориальной рассредоточенности
Глобальная вычислительная сеть (ГВС)
(WAN — Wide Area Network)
объединяет абонентские системы, рассредоточенные на большой территории,
охватывающей различные страны и континенты. ГВС решают проблему
объединения информационных ресурсов всего человечества и организации
доступа к ним. Взаимодействие АС осуществляется на базе различных
территориальных сетей связи, в которых используются телефонные линии
связи, радиосвязь, системы спутниковой связи.

28. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Классификация ВС
По степени территориальной рассредоточенности
Региональная вычислительная сеть (РВС)
объединяет абонентские системы, расположенные друг от
друга на значительном расстоянии: в пределах отдельной
страны, региона, большого города.

29. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Классификация ВС
По степени территориальной рассредоточенности
Локальная вычислительная сеть (ЛВС)
(LAN — Local Area Network)
связывает абонентские системы, расположенные в пределах
небольшой территории. К классу ЛВС относятся сети предприятий,
фирм, банков, офисов, учебных заведений и т.д. Протяженность ЛВС
ограничивается несколькими километрами.

30. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Классификация ВС
По степени территориальной рассредоточенности
Корпоративная вычислительная сеть —
техническая база корпорации

31. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Классификация ВС
По способу управления
–
с централизованным управлением (в сети
имеется один или несколько управляющих
органов)
–
с децентрализованным управлением
(каждая АС имеет средства для управления
сетью)
–
со смешанным управлением

32. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Классификация ВС
По организации передачи информации
– с селекцией информации
– с маршрутизацией информации

33. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Классификация ВС
По типу организации передачи данных
–
с коммутацией цепей (каналов),
–
коммутацией сообщений
- коммутацией сообщений
- коммутацией пакетов

34. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Классификация вычислительных сетей
Вычислительные сети с коммутацией цепей (каналов)
При коммутации каналов коммутационная сеть образует между конечными узлами
непрерывный
составной
физический
канал из последовательно соединенных
коммутаторами промежуточных канальных
участков

35. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Классификация вычислительных сетей
Вычислительные сети с коммутацией цепей (каналов)
Достоинства коммутации каналов
-Постоянная и известная скорость
передачи данных по установленному
между конечными узлами каналу
-Низкий и постоянный уровень
задержки передачи данных через сеть.

36. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Классификация вычислительных сетей
Вычислительные сети с коммутацией цепей (каналов)
Недостатки коммутации каналов
- Отказ сети в обслуживании запроса на
установление соединения.
- Нерациональное использование пропускной
способности физических каналов.
- Обязательная задержка перед передачей данных
из-за фазы установления соединения

37. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Классификация вычислительных сетей
Вычислительные сети с коммутацией сообщений
Под коммутацией сообщений понимается
передача единого блока данных между
транзитными компьютерами сети с
временной буферизацией этого блока на
диске каждого компьютера.
Сообщение имеет произвольную длину

38. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Классификация вычислительных сетей
Вычислительные сети с коммутацией пакетов
Под коммутацией пакетов понимается
передача единого блока данных между
транзитными компьютерами сети с
временной буферизацией этого блока на
диске каждого компьютера.
Пакет имеет стандартную длину

39. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Классификация вычислительных сетей
Вычислительные сети с коммутацией пакетов
Достоинства коммутации пакетов
- Высокая общая пропускная способность сети
при передаче пульсирующего трафика.
- Возможность динамически перераспределять
пропускную способность физических каналов
связи между абонентами в соответствии с
реальными потребностями их трафика.

40. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Классификация вычислительных сетей
Вычислительные сети с коммутацией пакетов
Недостатки коммутации пакетов
- Неопределенность скорости передачи данных между
абонентами сети, обусловленная тем, что
задержки в очередях буферов коммутаторов сети
зависят от общей загрузки сети.
- Переменная величина задержки пакетов данных,
которая может быть достаточно продолжительной
в моменты мгновенных перегрузок сети.
- Возможные потери данных из-за переполнения
буферов.

41. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Классификация вычислительных сетей
Сравнение коммутации каналов и
коммутации пакетов
Коммутация каналов
Коммутация пакетов
1.
Сеть может отказать абоненту в
установлении соединения.
Пропускная способность сети для
абонентов неизвестна, задержки
передачи носят случайный
характер.
2.
3.
Трафик реального времени
передается без задержек
Сеть всегда готова принять
данные от абонента.
3.
4.
Адрес используется только на
этапе установления соединения
Ресурсы сети используются
эффективно при передаче
пульсирующего трафика
4.
Адрес передается с каждым
пакетом
1.
Гарантированная пропускная
способность (полоса) для
взаимодействующих абонентов.
2.

42. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Вычислительные сети
Понятие топологии сети и базовые топологии
«Топология»
характеризует
физическое
расположение
компьютеров, сетевых сред
передачи данных и других
компонентов сети.

43. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Классификация ВС
По топологии
– широковещательные
– последовательные

44. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Вычислительные сети
Базовые топологии сети
Топология типа «шина»
используется один сетевой кабель, именуемый магистралью или
сегментом, вдоль которого подключены все РС сети.
Топология типа «звезда»
все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к
центральному компоненту – концентратору (Hub) или
коммутатору (Switch)
Топология типа «кольцо»
сеть замкнута, образуя неразрывное кольцо, данные в кольце
движутся всегда в одном направлении
Комбинированные топологии

45. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Классификация ВС
По топологии
Широковещательная конфигурация: общая шина

46. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Вычислительные сети
Топология типа «шина»
коакс. кабель
1
BNC
коннектор
терминатор
репитер
(усилительповторитель)
компьютеры

47. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Классификация ВС
По топологии
Широковещательная конфигурация: дерево

48. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Классификация ВС
По топологии
Широковещательная конфигурация: звезда с пассивным центром

49. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Вычислительные сети
Топология типа «звезда»
витая пара
витая пара
каскадное
включение
репитеров
(хабов)

50. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Классификация ВС
По топологии
Последовательная конфигурация:
звезда с «интелектуальным» центром

51. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Вычислительные сети
Топология типа «кольцо»
На практике при монтаже сети с логической
топологией кольцо применяется физическая
топология звезда

52. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Классификация ВС
По топологии
Последовательная конфигурация: цепочка

53. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Вычислительные сети
Комбинированные топологии
звезда-шина, звезда-кольцо.
Концентраторы соединены магистральной линейной
шиной или используют звезду на основе главного
концентратора.
Сеть (mesh): все со всеми.
Спутниковая связь:
один ко многим (не звезда)
Точка-точка (point-to-point): один к одному
Соты (радиодоступ), мобильные
сети: базовые станции часто
связаны между собой
обычными наземными каналами.
зона
покрытия
каждой базы
базовая
станция

54. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Классификация ВС
По топологии
Последовательная конфигурация: произвольная (ячеистая)

55. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Классификация ВС
По топологии
Последовательная конфигурация: иерархическая

56. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Вычислительные сети
Сравнительные характеристики топологий.
Топология
Преимущества
Недостатки
Шина
- экономный расход
кабеля;
- недорогая и несложная в
использовании среда
передачи;
- простота и надежность;
-легкая расширяемость.
- при значительных объемах трафика
уменьшается пропускная способность;
- трудная локализация проблем;
- выход из строя кабеля остановит работу
пользователей.
Кольцо
- все РС имеют равный
доступ;
- количество
пользователей не
сказывается на
производительности.
- выход из строя одной РС выводит из
строя всю сеть;
- трудно локализовать проблемы;
- изменение конфигурации сети требует
остановки всей сети.
Звезда
- легко модифицировать
сеть, добавляя новые РС;
- централизованный
контроль и управление;
- выход из строя РС не
влияет на работу сети.
Выход из строя центрального
концентратора выводит из строя всю сеть.