Информационно-вычислительные сети

Информационно-вычислительные сети включают вычислительные сети, предназначенные для распределенной обработки данных (совместное использование вычислительных мощностей), и информационные сети, предназначенные для совместного использования информационных ресурсов. Сетевая технология обработки информации весьма эффективна, так как предоставляет пользователю необходимый сервис для коллективного решения различных распределенных прикладных задач, увеличивает степень использования имеющихся в сети ресурсов (информационных, вычислительных, коммуникационных) и обеспечивает удаленный доступ к ним.

Распределение потоков сообщений с целью доставки каждого сообщения по адресу осуществляется на узлах коммутации (УК) с помощью коммутационных устройств. Система распределений потоков сообщений в УК получила название системы коммутации.

Под коммутацией в сетях передачи данных имеется в виду совокупность операций, обеспечивающих в узлах коммутации передачу информации между входными и выходными устройствами в соответствии с указанным адресом. При коммутации с накоплением (КН) абонент имеет постоянную прямую связь со своим УК и передает на него информацию. Затем эта информация передается через узлы коммуникации другим абонентам, причем в случае занятости исходящих каналов информация запоминается в узлах и передается по мере освобождения каналов в нужном направлении.

Базовые сетевые топологии

Рассмотрим (на примере локальных сетей) основные принципы комплексирования сетевого оборудования (или monoлогии сетей). При создании сети в зависимости от задач, которые она должна будет выполнять, может быть реализована одна из трех базовых топологий: «звезда», «кольцо» и «общая шина» — рис.2.

Рис. 2. Базовые сетевые топологии:

a — звезда; б — кольцо; в — шинная топология; г — логическое кольцо

Концепция топологии сети в виде звездызаимствована из областибольших ЭВМ, в которой головная (хост-) машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств (терминалов или рабочих станций пользователя), являясь единственным активным узлом обработки данных.

Информация между любыми двумя пользователями в этом случае проходит через центральный узел вычислительной сети. Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает.

Кабельное соединение достаточно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре сети. При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.

Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Кроме того, частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысока по сравнению с наблюдаемой при других топологиях.

При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т. е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией 4 и т. д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо, данные передаются от одного компьютера к другому как бы по эстафете. Если компьютер получит данные, предназначенные для другого компьютера, он передает их следующему по кольцу. Если данные предназначены для получившего их компьютера, они дальше не передаются.

Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географически рабочие станции расположены далеко от кольца (например, в линию).

Пересылка сообщений является очень эффективной, так как большинство сообщений можно отправлять по кабельной системе одно за другим. Очень просто можно выполнить циркулярный (кольцевой) запрос на все станции. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.

Основная проблема кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них работа в сети прекращается.

Топология «общая шина» (магистраль) предполагает использование одного кабеля, к которому подключаются все компьютеры сети. В данном случае кабель используется совместно всеми станциями по очереди. Принимаются специальные меры для того, чтобы при работе с общим кабелем компьютеры не мешали друг другу передавать и принимать данные.

Надежность здесь выше, так как выход из строя отдельных компьютеров не нарушает работоспособность сети в целом. Поиск неисправностей в кабеле затруднен. Кроме того, так как используется только один кабель, в случае повреждения нарушается работа всей сети.

Комбинированные топологические решения. Наряду с базовыми, на практике применяется ряд комбинированных топологий. К таковым относится, например, логическая кольцевая сеть, которая физически монтируется как соединение звездных топологий (рис. 2, г). Отдельные «звезды» включаются с помощью специальных коммутаторов, которые иногда называют «хаб» (от англ. Hub — концентратор).

Статьи к прочтению:

Сетевые технологии с Дмитрием Бачило: Ethernet

Похожие статьи: