П.Н. Афонин. «Информационные таможенные технологии»

В условиях вычислительной сети предусмотрены следующие возможности:

• организовывать параллельную обработку данных многими компьютерами;
• создавать распределенные базы данных, размещаемые в памяти различных компьютеров;
• специализировать отдельные компьютеры (группы компьютеров) для эффективного решения определенных классов задач;
• автоматизировать обмен информацией и программами между отдельными компьютерами и пользователями сети;
• резервировать вычислительные мощности и средства передачи данных на случай выхода из строя какого-либо из них с целью быстрого восстановления нормальной работы сети;
• перераспределять вычислительные мощности между пользователями сети в зависимости от изменения их потребностей и сложности решаемых задач;
• стабилизировать и повышать уровень загрузки компьютеров и дорогостоящего периферийного оборудования;
• сочетать работу в широком диапазоне режимов: диалоговом, пакетном, режимах «запрос-ответ», а также сбора, передачи и обмена информацией.

6.1.1. Линии связи

Линия связи (рис. 59) состоит в общем случае из физической среды, по которой передаются электрические информационные сигналы, аппаратуры передачи данных и промежуточной аппаратуры. Синонимом термина линия связи (line) является канал связи (channel).

Физическая среда передачи данных может представлять собой кабель, т. е. набор проводов, изоляционных и защитных оболочек и соединительных разъемов, а также земную атмосферу или космическое пространство, через которое распространяются электромагнитные волны.

В зависимости от среды передачи данных линии связи делятся на (рис. 60): проводные (воздушные); кабельные (медные и волоконно-оптические); радиоканалы наземной и спутниковой связи.

Проводные (воздушные) линии связи представляют собой провода без каких-либо изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. Скоростные качества и помехозащищенность этих линий оставляют желать лучшего. Сегодня проводные линии связи быстро вытесняются кабельными.

Рис. 59. Состав линии связи

Рис. 60. Типы линий связи

Кабельные линии представляют собой конструкцию, состоящую из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции: электрической, электромагнитной, механической, а также, возможно, климатической. Кроме того, кабель может быть оснащен разъемами, позволяющими быстро присоединять к нему различное оборудование. В компьютерных сетях применяются три основных типа кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов, коаксиальные кабели с медной жилой, а также волоконно-оптические кабели, состоящие из тонких (5—60 микрон) волокон, по которым распространяются световые сигналы. Волоконно-оптический кабель обеспечивает передачу данных с очень высокой скоростью (до 10 Гбит/с и выше) и к тому же лучше других типов передающей среды обеспечивает защиту данных от внешних помех.

Радиоканалы наземной и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн. Радиоканалы, работающие в диапазоне коротких, средних и длинных волн, обеспечивают дальнюю связь, но при невысокой скорости передачи данных. Более скоростными являются каналы, работающие на диапазонах ультракоротких волн, а также диапазонах сверхвысоких частот. В диапазоне сверхвысоких частот (свыше 4 ГГц) сигналы уже не отражаются ионосферой Земли и для устойчивой связи требуется наличие прямой видимости между передатчиком и приемником. Поэтому такие частоты используют либо спутниковые каналы, либо радиорелейные каналы, где это условие выполняется.

В компьютерных сетях сегодня применяются практически все описанные типы физических сред передачи данных, но наиболее перспективными являются волоконно-оптические. Спутниковые каналы и радиосвязь используются чаще всего в тех случаях, когда кабельные связи применить нельзя, — например, при прохождении канала через малонаселенную местность или же для связи с мобильным пользователем сети.

6.1.2. Аппаратура линий связи

Аппаратура передачи данных (АПД или DCE — Data Circuit terminating Equipment) непосредственно связывает компьютеры или локальные сети пользователя с линией связи и является, таким образом, пограничным оборудованием. Традиционно аппаратуру передачи данных включают в состав линии связи. Примерами DCE являются модемы, терминальные адаптеры сетей ISDN, оптические модемы, устройства подключения к цифровым каналам. Обычно DCE работает на физическом уровне, отвечая за передачу и прием сигнала нужной формы и мощности в физическую среду.

Аппаратура пользователя линии связи, вырабатывающая данные для передачи по линии связи и подключаемая непосредственно к аппаратуре передачи данных, обобщенно носит название оконечное оборудование данных (ООДили DTE — Data terminal Equipment). Примером DTE могут служить компьютеры или маршрутизаторы локальных сетей. Эту аппаратуру не включают в состав линии связи.

В зависимости от типа промежуточной аппаратуры все линии связи делятся на аналоговые и цифровые. В аналоговых линиях промежуточная аппаратура предназначена для усиления аналоговых сигналов, т. е. сигналов, которые имеют непрерывный диапазон значений. Такие линии традиционно применялись в телефонных сетях для связи АТС между собой.

В цифровых линиях связи передаваемые сигналы имеют конечное число состояний. Как правило, элементарный сигнал, т. е. сигнал, передаваемый за один такт работы передающей аппаратуры, имеет 2 или 3 состояния, которые передаются в линиях связи импульсами прямоугольной формы. В цифровых каналах связи используется промежуточная аппаратура, которая улучшает форму импульсов.

6.1.3. Технологии объединения отдельных компьютеров в сеть

Вычислительные сети классифицируются по различным признакам. Сети, состоящие из программно-совместимых компьютеров, являются однородными или гомогенными. Если компьютеры, входящие в сеть, программно несовместимы, то такая сеть называется неоднородной или гетерогенной.

По типу организации передачи данных различают сети с коммутацией каналов, с коммутацией сообщении, с коммутацией пакетов. Имеются сети, использующие смешанные системы передачи данных.

По характеру реализуемых функций сети подразделяются на: вычислительные, предназначенные для решения задач управления на основе вычислительной обработки исходной информации; информационные, предназначенные для получения справочных данных по запросу пользователей; смешанные, в которых реализуются вычислительные и информационные функции.

По способу управления вычислительные сети делятся на сети с децентрализованным, централизованным и смешанным управлением. В первом случае каждый компьютер, входящий в состав сети, включает полный набор программных средств для координации выполняемых сетевых операций.

Под топологией вычислительной сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют компьютеры сети (иногда и другое оборудование, например концентраторы), а ребрам — физические связи между ними. Компьютеры, подключенные к сети, часто называют станциями или узлами сети.

Заметим, что конфигурация физических связей определяется электрическими соединениями компьютеров между собой и может отличаться от конфигурации логических связей между узлами сети. Логические связи представляют собой маршруты передачи данных между узлами сети и образуются путем соответствующих настроек коммуникационного оборудования.

Выбор топологии электрических связей существенно влияет на многие характеристики сети. Например, наличие резервных связей повышает надежность сети и делает возможным балансирование загрузки отдельных каналов. Простота присоединения новых узлов, свойственная некоторым топологиям, делает сеть легко расширяемой. Экономические соображения часто приводят к выбору топологий, для которых характерна минимальная суммарная длина линий связи.

По топологическим признакам сети делятся на следующие простейшие виды: с общей шиной, кольцевые, иерархические, звездообразные и многосвязные.

Общая шина (рис. 61, а) является очень распространенной топологией для локальных сетей. Передаваемая информация может распространяться в обе стороны. В таких сетях одна из машин может служить в качестве системного обслуживающего устройства, обеспечивающего централизованный доступ к общим файлам и базам данных, печатающим устройствам и другим вычислительным ресурсам. Применение общей шины снижает стоимость проводки, унифицирует подключение различных модулей, обеспечивает возможность почти мгновенного широковещательного обращения ко всем станциям сети. Локальные сети данного типа приобрели большую популярность благодаря низкой стоимости и легкости расширения сети. К недостаткам шинной топологии относят ее уязвимость в отношении физических повреждений кабеля, а также невысокую производительность, так как при таком способе подключения в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные в сеть.

Рис. 61. Основные типы структур сетей ЭВМ: □ — компьютер: ○ — узел коммутации

<<   [1] ... [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] ...  [66]  >>