Реферат на тему:

Комп’ютерні сіті

1. Обчислювальні й локальні мережі та системи.

Роздивимся особливий клас методів та засобів, які можна ви­користовувати для об'єднання обчислювальних машин та зв'язаних з ними пристроїв. Обчислювальні машини можуть бути самих різних типів, починая від мікропроцесорів, вбудованих, наприклад, у друкуючий пристрій, до супер-ЕОМ. Сукупність цих методів та засобів називається локальними обчислювальними мережами (ЛОМ).

Їх відрізняє від інших обчислювальних мереж те, що вони завжди розміщуються на обмеженій території та звичайно мають з'єднуючий кабель довжиною до декількох кілометрів даних.

Хоч найбільш важливою областю примінення локальних мереж у дійсний час являється передача цифрових даних, деякі методи мо­жуть бути розповсюджені на передачу мовної , текстової та відеоінформації, що, наприклад , дозволяє об'єднати різні форми учрежденського зв'язку у рамках однієї мережі. Локальні мережі по­чали використовуватися з середини 70-х років. У результаті зни­ження цін на електронні компоненти і розширення можливостей тер­мінальних пристроїв, які використовуються в обчислювальних систе­мах, кількість різноманітного обчислювального обладнання, який встановлений у закладах, школах, універсітетах, на заводах та т.д., збільшилось. Засоби обчислювальної техніки стали більш значними завдяки можливості взаїмодії цих засобів один з одним, доступа до спеціальних служб та пристроїв, одночасного розділен­ня обчислювальних ресурсів. Так, користувачі відносно дешевих "інтелектуальних" пристроїв, які зроблені на мікропроцесорах, по­чали пошуки таких же дешевих методів їх з'єднання між собою. Це стало можливим з появою локальних мереж, хоч частіше всього вони розроблялись для інших цілей. В результаті локальні мережі з ус­піхом стали застосовуватися для вирішення цих нових завдань.

Локальні мережі получили швидкий розвиток за короткий час.Однаково слід мати на увазі, що методи та засоби, які використо­вуваються при їх створюванні, по всій видимості, довго не будуть мінятися, так як вони на протязі багатьох років обстежувались у наукових лабораторіях. У подальшому область застосування ло­кальних мереж буде розширюватися. Крім того, отримає розповсюджен­ня сервіс, який локальні мережі являє користувачу.

Локально-обчислювальна мережа може робити тільки на обмеженій теріторії. Як правило, це теріторія одієї споруди чи робочого участку, а її довжина від кількох сотен метрів до кілометра.

Основні особливості (ЛОМ):

# розміщення ЛМ тільки на обмеженій теріторії;

# з'їднання в ЛМ незалежних пристроїв;

# забезпечення високого рівня взаїмозв'язку пристроїв мережі;

# використання ЛМ для передачі інформації в цифровій формі;

# дешеві засоби передачі інформації в інтерфейсні пристрої;

# можливість взаїмодії кожного пристроя з будь-яким іншим.

Більш детально необхідно опреділити наступні характеристики локальної мережі:

# розмір мережі;

# пристрої які використовуються;

# швидкість передачі інформації;

# топологію мережі;

# фізичне середовище, яке використовується для передачі інформації;

# використовуючі протоколи та методи доступу;

# наявність або відсутність керуючого вузла.

Роздивимся деякі характеристики існуючих мереж. Оскільки ця область розвивається швидко, зрозуміло, що ці характеристики мо­жуть значно мінятися в залежності від нових методів передачі да­них та додатків локальних мереж.

Вже йшла мова про пристрої, які можуть бути об'єднані з допо­могою локальних мереж, та про подібні відстані між ними. Обгово­римо решту характеристик локальних мереж.

Швидкість передачі. Швидкість передачі даних звичайно скла­дає від 1 до 20 Мбіт/с. Деякі системи зараз роблять з меншими швидкостями.

Топологія.

Існує дві основні топології: шина та кільце. Можливо, з роз­робкою високошвидкісних цифрових комутаторів, придатних для змішаної передачі мови та даних, більше значення незабаром прид­бають мережі зі зіркоподібною топологією.

Передаюче середовище. Основним передаючим середовищем, яке використовується у дійсний час, являються коаксиальний кабель та вита пара телефоних дротів.Для широкого використання волокнянно-оптичних кабелів необхідно вирішити деякі практичні проблеми.

Метод доступу. Використовується два основних метода доступу (мережевих протокола): зі змаганням та контролем несучої для використання у мережах з розділяємою шиною та тактуючий доступ з циклічною черговістю для мереж з кільцевою структурою. Інші мето­ди знаходяться на стадії розробки та, беззаперечно, з'являться в майбутньому. Найбільш перспективними з них є метод передачі мар­кера (яка годиться для шинної, кільцевої та зіркообразної типо­логій), а також метод вставки регістра для кільцевих мереж.

Керуючі вузли мережі.

В наш час тільки в небагатьох локальних мережах в управління знаходиться знаходиться в одно­му вузлі. Однак з зростанням значення мереж, основне на цифрових телефоних комутаторах, ситуація може змінитися: комутатор буде функціюнувати як центральна комутаційна станція. Однак така стан­ція не буде здійснювати функції мережевого чи зв'язкового контролера звичайної обчислювальної мережі. Комутатори, як правило, дозволяють використовувати мережу без обмежень всім іншим її пристроям. Більш новий цифровий комутатор буде робити як пристрій маршрутізації і комутації з додатковими сервісними мож­ливостями, які предоставляються всім використовувачам.

Розширення області примінення. Локальні мережі розробляли­ся для задоволення визначених вимог науково-дослідницьких організацій. На протязі 70-х років в обчислювальній техніці відбу­лося зміщення від одиночної високопродуктивної машини яка доступ­на всім використовувачам, які знаходяться у безпосередній близ­кості від неї, до розподіленої обробки і використовуванню обчис­лювальних мереж. Коли з'єднати один з одним пристрої,які зроблені на базі мікропроцесорів, то можна досягти переваг, о яких ми згадували раніше в зв'зку з розподіленням обчислювальними систе­мами. така система більш переважна з зрівнянням з окремими прис­троями ,особливо в збереженні обробки інформації. На рис.1.1 показана типова установча система,в якій різні уневерсальні робочі станції використовують один високошвидкисний файловий накопичувач і зв'язані з ним процедури управління файлами.

В мережі, крім того, є кілька спеціальних пристроїв, які дуже дорогі, щоб закріпляти за окремими робочими станціями.

ЕОМ

ЕОМ

Обчислювальна

система

Мережа передачі

даних

Файлова

служба

Контолер

друку

Звичайний

друк

НМД

Високоякісний

друк

Рис.1.1 Установча мережа

Топологія мереж. Топологія мереж визначається розміщенням вузлів і з'єднань між ними. Вузли можуть бути з'їднані в мережу слідуючими способами.

Зіркоподібна (радіальна) структура. Організується цен­тральний вузол, до якого, або через який посилаються всі повідом­лення (рис.1.2 )

Кільцева структура. Всі вузли з'єднуються один з другим в кільце і не один із них не може повністю контролювати доступ до мережі (рис. )

Петльова структура. Всі вузли з'єднані один з одним в кільце, один з них керує другими і визначає, який з цих вузлів повинен використовувати канал зв'язку (рис.1.3)

Шинна структура. Всі вузли мають одну лінію зв'язку, але ця лінія не замкнута в петлю. Кожен вузол використовує шину для зв'язку з любим другим вузлом (рис.1.4)

Деревовидна структура. Вузли зв'язані одним з одним розга­луженим каналом зв'язку. В цьому випадку в мережі не має петель(рис.1.5)

Змішана мережа. Якщо вузли мережі з'єднані більш склад­ніше, то мережу можна назвати змішаною. Де які лінії можуть розділятися потоками даних, які передаються двома парами вузлів. Повнозв'язкова мережа. Якщо кожен вузол мережі з'єднаний з любим іншим вузлом каналом, мережа називається повнозв'язковою. Можуть викорустовуватися різноманітні комбінації вище перерахованих мереж. Наприклад декілька зіркоподібних мереж об'їднаних в кільце.

Локальні мережі створюються для розподілу загальних ресур­сів обчислювальних пристроїв, базової передаючої сере­ди, інколи-комутаційного пристрою. Із мережевих типологій, перечисле­них вище, зіркоподібна, кільцева та шинна найбільш зус­трічаються в локальних мережах. Вони забезпечують при малих витра­тах з'єднання обчислювальних машин і зв'язаних з ними пристроїв, полегшує одначасове під'єднання нових пристроїв і відключення існуючих пристроїв.

Вузол

Центральний

вузол

Рис.1.2

Рис.1.3

КОТРОЛЕР

Рис. 1.4

ххх

ххх

ххх

ххх

Рис.1.5

С

В

А

Рис.1.6

Основні топології мереж

Зіркоподібна мережа

Зіркоподібна мережа відома як типова обчислювальна (рис.) в якій в центрі зірки розташована обчислювальна машина, яка обробляє інформацію, яка передається перефирійними пристроями, як телефонна система, в якій центральний вузол представляє собою комутатор, який з'єднує різних використовувачей мережі (рис.1.7)

Зв’язковий

контролер

ЕОМ

Рис.1.7

з’єднання

в середині

центрального

вузла

термінали або інші пристрої

Рис.1.8

Зіркоподібні мережі мають такі переваги:

Ідеальний для ситуації, яка потребує доступ багатьох абонентів до одного обсуговуємого центра.

на різних радіальних напряках можуть використовуватись різноманітні канали і швидкості передачі; кожний радіальний напрямок незалежний від інших забезпечує високий рівень захисту доступу до даних; спрощені процеси знаходження і виправлення помилок; адре­сація проста і контролюється центром; допускає інтеграцію пе­редачі даних.

Але такі мережі мають такі недоліки:

залежність від надійності центрального вузла; складна техно­логія, яка використана в центральному вузлі,-звідси висока собівартість;

в центральному вузлі для управління лініями потрібні порти (логічні крапки вводу-виводу);

перекладка кабелів збільшує ціну для розвитку мережі; інтенсивність потоків даних менша ніж в кільцевій або шинній топологію, так як потребує їх обробку в центральному вузлі.

Кільцева мережа.

В кільцевій мережі кожен вузол з'єднаний з двома і тільки з двома іншими вузлами. Вони відрізняються від петльової мережі тим, що не мають окремого вузла, який контролює інші вузли і який вирішує які вони можуть приймати і посилати повідомлення. Сам кільцевий канал не з'єднує кінцеві пристрої. Кільце складається з декількох повторювачів або прийо­мопередовачів, з'єднаних фізичною середою передачі даних, як по­казано на рис.1.9.

вузол

вузол

Пристрої кінцевого використовувача з'єднані з повторювачами.

повторювач

Моніторна

станція

Дисплей

вузол

вузол

рис.1.9 Кільцева мережа

Петльова мережа.

Петльова мережа по формі дуже схожа на кільцеву. Ці мережі відрізняються методом розподілу передаючого середовища. Петльова мережа показана на рис.1.10. Один із вузлів повністю визначає, який вузол може використовувати мережу і для якої мети. Це досягається циклічним опитом кожного вузла, або посилкою пустих пакетів-контейнерів, які доступні будь-якому пристрою мережі.

Так, як керування петльовою мережою зібрано в одному місці, то легко встановлюються та аналізується пріорітети пристроїв.Повто­рювачі використовуються рідко, так як доступ до передаючого сере­довища контролюється централізовано.

Петльові мережі бувають короткими, а швидкості передачі низькими.

Контролер

петлі

Рис.1.10 Петльова мережа

Петльові мережі мають такі преваги: зручні для зв'язку пристроїв з малими обчислювальними можли­востями, мають низьку собівартість прокладки кабеля;

використовуються відомі процедури управління терміналами зв'язаними з головною ЕОМ;

легко підключаються нові пристрої.

Петльові мережі мають такі недоліки:

функціювання мережі залежить від контроллера; передача данних здійснюється на низьких швидкостях; здійснюється взаємодія ти­пу "пристрій-контролер".

Шинна мережа.

Основний вид шини для передачі даних, чи магістралі представ­ляє собою сегмент кабелю, не замкнутий в кільце. Пристрої підклю­чені до шини з деякими інтервалами.

Для мереж великих розмірів та у тих випадках, коли окремі ме­режі повинні бути з'єднані один з одним, може бути потрібна дея­ка кількість спеціальних підсилювачів та повторювачів. Однак це особливий випадок, який потребує спеціального перегляду в залеж­ності від способу передач та використовуючого методу доступу.

Інтерфейсний

модуль

Пристрій

користувача

Врізка шина

Рис.1.11

Вона має такі переваги:

-середовище повністю пасивне;

-легко підключаються нові пристрої;

-може бути досягнуто ефективне використання випускних можливостей;

-всі компоненти легко доступні;

-монтаж мережі простий- не має складних проблем маршрутізації;

-мережа пристосована для передачі трафіка з різкими коливаннями;

-декілька низькошвидкісних пристроїв можуть бути підключені через один інтерфейсний модуль.

Однак шинна мережа має слідуючі недоліки:

-кожен, хто має відповідне обладнення, може прослуховувати передачі, не будучи знайденим та не порушуючи нормального функціонування мережі;

-для зв'язку з середовищем потребується інтелектуальний пристрій;

-звичайні термінали можуть бути підключені тільки через складні інтерфейсні модулі;

-іноді відбувається інтерференція повідомлень, яка передається в шині;

-не має автоматичного підтвердження прийому;

-у мережі відсутній справедливий контроль розподілення ресурсів, оскільки вузли можуть використовувати передаюче середовище завжди , коли воно вільне:

-загальна довжина шинної мережі обмежена звичайно приблизно 1 чи 2 км., але на справді вона залежить від багатьох факторів.

Деревовидна мережа.

Деревовидна топологія представляє собою декілька шин, з'єднаних один з одним. Звичайно є основна магістральна шина, до якої під'єднуються декілька менших бокових шин, як вказано на рис.1.12.

Рис.1.12. Деревовидна мережа

Древовидна топологія має ті ж самі переваги та недоліки, що й звичайна шинна топологія.