Компьютерная сеть (вычислительная сеть, сеть передачи данных) — система связи компьютеров и/или компьютерного оборудования (серверы, маршрутизаторы и другое оборудование). Для передачи информации могут быть использованы различные физические явления, как правило — различные виды электрических, световых сигналов или электромагнитного излучения.
Первые компьютерные сети появились в 60-е годы. Университетами США для министерства обороны была создана сеть АРПА, трансформировавшаяся впоследствии в международную глобальную сеть Интернет.
ARPANET (от англ. Advanced Research Projects Agency Network) — компьютерная сеть, созданная в 1969 году в США Агентством Министерства обороны США по перспективным исследованиям (ARPA) и явившаяся прообразом сети Интернет. Это была первая в мире сеть, перешедшая на маршрутизацию пакетов данных (1 января 1983 года). ARPANET прекратила своё существование в июне 1990 года.
В 1969 году Министерство обороны США посчитало, что на случай войны Америке нужна надёжная система передачи информации. Агентство передовых исследовательских проектов (ARPA) предложило разработать для этого компьютерную сеть. Разработка такой сети была поручена Калифорнийскому университету в Лос-Анджелесе, Стэнфордскому исследовательскому центру, Университету Юты и Университету штата Калифорния в Санта-Барбаре.
Первое испытание технологии произошло 29 октября 1969 года в 21:00. Сеть состояла из двух терминалов, первый из которых находился в Калифорнийском университете, а второй на расстоянии 600 км от него — в Стэнфордском университете. Тестовое задание заключалось в том, что первый оператор вводил слово «LOG», а второй должен был подтвердить, что он видит его у себя на экране. Первый эксперимент оказался неудачным, отобразились только буквы «L» и «O». Через час эксперимент был повторен и все прошло успешно.
Компьютерная сеть была названа ARPANET, в рамках проекта сеть объединила четыре указанных научных учреждения, все работы финансировались за счёт Министерства обороны США. Затем сеть ARPANET начала активно расти и развиваться, её начали использовать учёные из разных областей науки. В 1973 году к сети были подключены первые иностранные организации из Великобритании и Норвегии, сеть стала международной. Стоимость пересылки электронного письма по сети ARPANET составляла 50 центов. В 1979 г. ее участниками были США, СССР, Канада, Япония, а также 17 стран Европы. В 1984 году у сети ARPANET появился серьёзный соперник, Национальный фонд науки США (NSF) основал обширную межуниверситетскую сеть NSFNet, которая имела гораздо большую пропускную способность (56 кбит/с), нежели ARPANET. В 1990 году сеть ARPANET прекратила своё существование, полностью проиграв конкуренцию NSFNet.
Цели проекта ARPANET:
- проведение экспериментов в области компьютерных коммуникаций;
- объединение научного потенциала исследовательских учреждений;
- изучение способов поддержания устойчивой связи в условиях ядерного нападения;
- разработка концепции распределённого управления военными и гражданскими структурами в период ведения войны.
Для классификации компьютерных сетей используются разные признаки, выбор которых заключается в том, чтобы выделить из существующего многообразия такие, которые позволили бы обеспечить данной классификационной схеме такие обязательные качества:
- возможность классификации всех, как существующих, так и перспективных, компьютерных сетей;
- дифференциацию существенно разных сетей;
- однозначность классификации любой компьютерной сети;
- наглядность, простоту и практическую целесообразность классификационной схемы.
Определенное несоответствие этих требований делает задание по выбору рациональной схемы классификации компьютерной сети достаточно сложной, такой, которая не нашла до этого времени однозначного решения. В основном компьютерные сети классифицируют по признакам структурной и функциональной организации. Рассмотрим основные признаки классификации.
I. По территориальной распространенности выделяют:
1) PAN (Personal Area Network) — персональная сеть, предназначенная для взаимодействия различных устройств, принадлежащих одному владельцу;
2) LAN (Local Area Network) — локальные сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг. Термин «LAN» может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть уровня большого завода, занимающего несколько сотен гектаров. Зарубежные источники дают даже близкую оценку — около шести миль (10 км) в радиусе. Локальные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешен только ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой сети непосредственно связана с их профессиональной деятельностью;
3) CAN (Campus Area Network) — кампусная сеть, объединяет локальные сети близко расположенных зданий;
4) MAN (Metropolitan Area Network) — городские сети между учреждениями в пределах одного или нескольких городов, связывающие много локальных вычислительных сетей;
5) WAN (Wide Area Network) — глобальная сеть, покрывающая большие географические регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства. Пример WAN — сети с коммутацией пакетов (Frame relay), через которую могут «разговаривать» между собой различные компьютерные сети. Глобальные сети являются открытыми и ориентированы на обслуживание любых пользователей;
6) Термин «корпоративная сеть» используется в литературе для обозначения объединения нескольких сетей, каждая из которых может быть построена на различных технических, программных и информационных принципах.
II. По типу функционального взаимодействия выделяют:
1) клиент-сервер;
2) смешанная сеть;
3) одноранговая сеть;
4) многоранговые сети;
III. По типу сетевой топологии:
1) базовых топологии: шина, кольцо, звезда;
2) дополнительные (производные) топологии: двойное кольцо, ячеистая топология, решётка, дерево, Fat Tree, полносвязная. Дополнительные способы являются комбинациями базовых. В общем случае такие топологии называются смешанными или гибридными, но некоторые из них имеют собственные названия, например«Дерево».
IV. По типу среды передач:
1) проводные (телефонный провод, коаксиальный кабель, витая пара, волоконно-оптический кабель);
2) беспроводные (передачей информации по радиоволнам в определенном частотном диапазоне).
V. По функциональному назначению:
1) сети хранения данных (англ. Storage Area Network, SAN) — представляет собой архитектурное решение для подключения внешних устройств хранения данных, таких как дисковые массивы, ленточные библиотеки, оптические приводы к серверам таким образом, чтобы операционная система распознала подключённые ресурсы как локальные;
2) серверные фермы — это ассоциация серверов, соединенных сетью передачи данных и работающих как единое целое. Один из видов серверной фермы определяет метакомпьютерная обработка. Во всех случаях рассматриваемая ферма обеспечивает распределенную обработку данных. Она осуществляется в распределенной среде обработки данных;
3) сети управления процессом;
4) сети SOHO & Домовая сеть (от англ. Small Office / Home Office — малый/домашний офис) — название сегмента рынка электроники, предназначенного для домашнего использования. Как правило, характеризует устройства не предназначенные для производственных нагрузок и довольно хорошо переживающие длительные периоды бездействия.
VI. По скорости передач:
1) низкоскоростные (до 10 Мбит/с);
2) среднескоростные (до 100 Мбит/с);
3) высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с).
VII. По сетевым ОС:
1) на основе Windows;
2) на основе UNIX;
3) на основе NetWare.
VIII. По необходимости поддержания постоянного соединения:
1) пакетная сеть, например Фидонет (от англ. FidoNet) — международная любительская компьютерная сеть, построенная по технологии «из точки в точку». Изначально программное обеспечение FidoNet разрабатывалось под MS-DOS, однако в скором времени было портировано под все распространённые операционные системы, включая UNIX, GNU/Linux, Microsoft Windows, OS/2 и Mac OS;
2) онлайновая сеть, например Интернет (англ. Internet) — всемирная система объединённых компьютерных сетей, построенная на использовании протокола IP и маршрутизации пакетов данных. Интернет образует глобальное информационное пространство, служит физической основой для Всемирной паутины (WWW, World Wide Web) и множества других систем (протоколов) передачи данных, также к онлайновым сетям относится и GSM;
3) стеки протоколов.
Сетевые топологии
Сетевая топология (от греч. τόπος, - место) — способ описания конфигурации сети, схема расположения и соединения сетевых устройств.
Сетевая топология может быть:
1) физической — описывает реальное расположение и связи между узлами сети;
2) логической — описывает хождение сигнала в рамках физической топологии;
3) информационной — описывает направление потоков информации, передаваемых по сети;
4) управления обменом — это принцип передачи права на пользование сетью.
Существует множество способов соединения сетевых устройств (рис. 6.1.): шина, кольцо, звезда, двойное кольцо, ячеистая топология, решётка, дерево, Fat Tree, полносвязная.
Рис. 6.1. A — линия; B — решетка; C — звезда; D — кольцо; E — шина; F — дерево.
Топология типа общая шина (рис. 6.2), представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала.
Рис. 6.2. Шинная топология.
Топология общая шина предполагает использование одного кабеля, к которому подключаются все компьютеры сети. Отправляемое рабочей станцией сообщение распространяется на все компьютеры сети. Каждая машина проверяет — кому адресовано сообщение и если ей, то обрабатывает его. Принимаются специальные меры для того, чтобы при работе с общим кабелем компьютеры не мешали друг другу передавать и принимать данные. Для того, чтобы исключить одновременную посылку данных, применяется либо «несущий» сигнал, либо один из компьютеров является главным и «даёт слово» „МАРКЕР“ остальным станциям. Шина самой своей структурой допускает идентичность сетевого оборудования компьютеров, а также равноправие всех абонентов. При таком соединении компьютеры могут передавать информацию только по очереди, потому что линия связи единственная. В противном случае переданная информация будет искажаться в результате наложения (конфликта, коллизии). Таким образом, в шине реализуется режим полудуплексного (half duplex) обмена (в обоих направлениях, но по очереди, а не одновременно).
В топологии «шина» отсутствует центральный абонент, через которого передается вся информация, которая увеличивает ее надежность (ведь при отказе любого центра перестает функционировать вся управляемая этим центром система). Добавление новых абонентов в шину достаточно простое и обычно возможно даже во время работы сети. В большинстве случаев при использовании шины нужно минимальное количество соединительного кабеля по сравнению с другой топологией. Правда, нужно учесть, что к каждому компьютеру (кроме двух крайних) подходит два кабеля, что не всегда удобно.
Шине не страшны отказы отдельных компьютеров, потому что все другие компьютеры сети могут нормально продолжать обмен. Кроме того, так как используется только один кабель, в случае обрыва нарушается работа всей сети. Может показаться, что шине не страшен и обрыв кабеля, поскольку в этом случае остаются две полностью работоспособных шины. Однако из-за особенности распространения электрических сигналов по длинным линиям связи необходимо предусматривать включение на концах шины специальных устройств — Терминаторов.
Без включения терминаторов сигнал отражается от конца линии и искажается так, что связь по сети становится невозможной. Таким образом, при разрыве или повреждении кабеля нарушается согласование линии связи, и прекращается обмен даже между теми компьютерами, которые остались соединенными между собой. Короткое замыкание в любой точке кабеля шины выводит из строя всю сеть. Надежность здесь выше, так как выход из строя отдельных компьютеров не нарушит работоспособность сети в целом. Поиск неисправности в сети затруднен. Любой отказ сетевого оборудования в шине очень трудно локализовать, потому что все адаптеры включены параллельно, и понять, который из них вышел из строя, не так-то просто.
При построении больших сетей возникает проблема ограничения на длину связи между узлами, в таком случае сеть разбивают на сегменты. Сегменты соединяются различными устройствами — повторителями, концентраторами или хабами. Например, технология Ethernet позволяет использовать кабель длиной не более 185 метров (рис. 6.3).
Рис. 6.3. Технология Ethernet с шинной топологией.
Достоинства шинной топологии: небольшое время установки сети; дешевизна (требуется меньше кабеля и сетевых устройств); простота настройки; выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети.
Недостатки: неполадки в сети, такие как обрыв кабеля и выход из строя терминатора, полностью блокируют работу всей сети; сложная локализация неисправностей; с добавлением новых рабочих станций падает производительность сети.
Кольцо — это топология, в которой каждый компьютер соединен линиями связи только с двумя другими: от одного он только получает информацию, а другому только передает (рис. 6.4). На каждой линии связи, как и в случае звезды, работает только один передатчик и один приемник. Это позволяет отказаться от применения внешних терминаторов.
Рис. 6.4. Кольцевая топология.
Работа в сети кольца заключается в том, что каждый компьютер ретранслирует (возобновляет) сигнал, то есть выступает в роли репитера, потому затухание сигнала во всем кольце не имеет никакого значения, важно только затухание между соседними компьютерами кольца. Четко выделенного центра в этом случае нет, все компьютеры могут быть одинаковыми. Однако достаточно часто в кольце выделяется специальный абонент, который управляет обменом или контролирует обмен. Понятно, что наличие такого управляющего абонента снижает надежность сети, потому что выход его из строя сразу же парализует весь обмен.
Компьютеры в кольце не являются полностью равноправными (в отличие, например, от шинной топологии). Одни из них обязательно получают информацию от компьютера, который ведет передачу в этот момент, раньше, а другие – позже. Именно на этой особенности топологии и строятся методы управления обменом по сети, специально рассчитанные на «кольцо». В этих методах право на следующую передачу (или, как еще говорят, на захват сети) переходит последовательно к следующему по кругу компьютеру.
Подключение новых абонентов в «кольцо» обычно совсем безболезненно, хотя и требует обязательной остановки работы всей сети на время подключения. Как и в случае топологии «шина», максимальное количество абонентов в кольце может быть достаточно большое (до тысячи и больше). Кольцевая топология обычно является самой стойкой к перегрузкам, она обеспечивает уверенную работу с самыми большими потоками переданной по сети информации, потому что в ней, как правило, нет конфликтов (в отличие от шины), а также отсутствует центральный абонент (в отличие от звезды).
В кольце, в отличие от других топологий (звезда, шина), не используется конкурентный метод посылки данных, компьютер в сети получает данные от стоящего предыдущим в списке адресатов и перенаправляет их далее, если они адресованы не ему. Список адресатов генерируется компьютером, являющимся генератором маркера. Сетевой модуль генерирует маркерный сигнал (обычно порядка 2-10 байт во избежание затухания) и передает его следующей системе (иногда по возрастанию MAC-адреса). Следующая система, приняв сигнал, не анализирует его, а просто передает дальше. Это так называемый нулевой цикл.
Последующий алгоритм работы таков — пакет данных GRE, передаваемый отправителем адресату начинает следовать по пути, проложенному маркером. Пакет передаётся до тех пор, пока не доберётся до получателя.
Достоинства: простота установки; практически полное отсутствие дополнительного оборудования; возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий.
Недостатки: выход из строя одной рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети; сложность конфигурирования и настройки; сложность поиска неисправностей; необходимость иметь две сетевые платы, на каждой рабочей станции.
Наиболее широкое применение получила в волоконно-оптических сетях. Используется в стандартах FDDI, Token ring.
Двойное кольцо — это топология, построенная на двух кольцах. Первое кольцо — основной путь для передачи данных. Второе — резервный путь, дублирующий основной. При нормальном функционировании первого кольца, данные передаются только по нему. При его выходе из строя, оно объединяется со вторым и сеть продолжает функционировать. Данные при этом по первому кольцу передаются в одном направлении, а по второму в обратном. Примером может послужить сеть FDDI.
Звезда́ — базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно коммутатор), образуя физический сегмент сети. Подобный сегмент сети может функционировать как отдельно, так и в составе сложной сетевой топологии (как правило, «дерево») (рис. 6.5). Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который таким способом возлагается очень большая нагрузка, поэтому ничем другим, кроме сети, он заниматься не может. Как правило, именно центральный компьютер является самым мощным, и именно на него возлагаются все функции по управлению обменом. Никакие конфликты в сети с топологией звезда в принципе не возможны, потому что управление полностью централизовано.
Рис. 6.5. Звездообразная топология.
Рабочая станция, с которой необходимо передать данные, отсылает их на концентратор. В определённый момент времени только одна машина в сети может пересылать данные, если на концентратор одновременно приходят два пакета, обе посылки оказываются не принятыми и отправителям нужно будет подождать случайный промежуток времени, чтобы возобновить передачу данных. Этот недостаток отсутствует на сетевом устройстве более высокого уровня — коммутаторе, который, в отличие от концентратора, подающего пакет на все порты, подает лишь на определенный порт — получателю. Одновременно может быть передано несколько пакетов. Сколько — зависит от коммутатора.
Активная звезда – это когда в центре сети содержится компьютер, который выступает в роли сервера.
Пассивная звезда – в центре сети с данной топологией содержится не компьютер, а концентратор, или коммутатор, что выполняет ту же функцию, что и повторитель. Он возобновляет сигналы, которые поступают, и пересылает их в другие линии связи.
Достоинства: выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом; хорошая масштабируемость сети; лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети; высокая производительность сети (при условии правильного проектирования); гибкие возможности администрирования.
Недостатки: выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом; для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий; конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе.
Одна из наиболее распространённых топологий, поскольку проста в обслуживании. В основном используется в сетях, где носителем выступает кабель витая пара UTP категории 3 или 5.
Ячеистая топология — базовая полносвязная топология компьютерной сети, в которой каждая рабочая станция сети соединяется с несколькими другими рабочими станциями этой же сети. Характеризуется высокой отказоустойчивостью, сложностью настройки и переизбыточным расходом кабеля (рис. 6.6). Каждый компьютер имеет множество возможных путей соединения с другими компьютерами. Обрыв кабеля не приведёт к потере соединения между двумя компьютерами. Получается из полносвязной путем удаления некоторых возможных связей. Эта топология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна, как правило, для крупных сетей.
Рис. 6.6. Ячеистая топология
Решётка — это топология, в которой узлы образуют регулярную многомерную решётку. При этом каждое ребро решётки параллельно её оси и соединяет два смежных узла вдоль этой оси.
Одномерная «решётка» — это цепь, соединяющая два внешних узла (имеющие лишь одного соседа) через некоторое количество внутренних (у которых по два соседа — слева и справа). При соединении обоих внешних узлов получается топология «кольцо». Двух- и трёхмерные решётки используются в архитектуре суперкомпьютеров.
Сети, основанные на FDDI используют топологию «двойное кольцо», достигая тем самым высокую надежность и производительность. Многомерная решётка, соединённая циклически в более чем одном измерении, называется «тор».
Сеть fat tree (утолщенное дерево) — топология компьютерной сети, изобретенная Charles E. Leiserson из MIT, является дешевой и эффективной для суперкомпьютеров (рис. 6.7).
Рис. 6.7. Утолщенное дерево
В отличие от классической топологии дерево, в которой все связи между узлами одинаковы, связи в утолщенном дереве становятся более широкими (толстыми, производительными по пропускной способности) с каждым уровнем по мере приближения к корню дерева. Часто используют удвоение пропускной способности на каждом уровне. Сети с топологией fat tree являются предпочтительными для построения кластерных межсоединений на основе технологии Infiniband.
Технологии локальных сетей
Локальная вычислительная сеть (ЛВС, локальная сеть; англ. Local Area Network, LAN) — компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры). Несмотря на такие расстояния, подобные сети всё равно относят к локальным.
Таким образом, локальная сеть – это совокупность двух и более компьютеров, объединенных коммуникационными связями с целью распределения сетевых аппаратно-программных, информационных и др. ресурсов. Локальные сети могут объединяться в корпоративные (крупных предприятий и компаний) и региональные сети. Корпоративные и региональные сети, в свою очередь, могут объединяться в глобальные (страны, международные). Объединение глобальных сетей представляет собой суперглобальную сеть (сеть сетей) Интернет.
Сетевые ЭВМ принято делить на основные и вспомогательные. К основным относятся ЭВМ-клиенты, к вспомогательным – серверы, хост-ЭВМ (host). Клиент – это ЭВМ, посылающее запрос к серверу. Сервер – персональная или виртуальная ЭВМ, выполняющая функции по обслуживанию клиента и распределяющая сетевые ресурсы (принтеры, базы данных, программы, внешнюю память и др.). Хост-ЭВМ – это ЭВМ, установленная в узлах сети и решающая вопросы коммутации в сети.
Совокупность серверов и хост-ЭВМ, соединенных физическими каналами связи, называют коммуникационной сетью, а физические каналы связи – магистральными.
Компьютеры могут соединяться между собой, используя различные среды доступа: медные проводники (витая пара), оптические проводники (оптические кабели) и через радиоканал (беспроводные технологии). Проводные связи устанавливаются через Ethernet, беспроводные — через Wi-Fi, Bluetooth, GPRS и прочие средства. Отдельная локальная вычислительная сеть может иметь шлюзы с другими локальными сетями, а также быть частью глобальной вычислительной сети (например, Интернет) или иметь подключение к ней.
Чаще всего локальные сети построены на технологиях Ethernet или Wi-Fi. Следует отметить, что ранее использовались протоколы Frame Relay, Token ring, которые на сегодняшний день встречаются всё реже, их можно увидеть лишь в специализированных лабораториях, учебных заведениях и службах. Для построения простой локальной сети используются маршрутизаторы, коммутаторы, точки беспроводного доступа, беспроводные маршрутизаторы, модемы и сетевые адаптеры. Реже используются преобразователи (конвертеры) среды, усилители сигнала (повторители разного рода) и специальные антенны.
Важными составляющими сетей являются средства маршрутизации: повторители, мосты, маршрутизаторы, шлюзы. Повторитель – самый простой тип устройства для соединения однотипных ЛВС, он ретранслирует все принимаемые пакеты из одной ЛВС в другую. Мост – устройство связи, позволяющее соединить ЛВС с одинаковыми и разными системами сигналов. Маршрутизатор – устройство связи, аналогичное мосту, выполняющее функции передачи пакетов в соответствии с определенными протоколами, обеспечивающее соединение ЛВС на сетевом уровне. Шлюз – устройство соединения ЛВС с глобальной сетью.
При разработке сети ЭВМ возникает задача согласования взаимодействий ЭВМ клиентов, серверов, линий связи и др. устройств. Она решается путем установления определенных правил, называемых протоколами. Часть протоколов реализуется программно, другая часть – аппаратно. Международная организация по стандартизации (ISO) ввела понятие архитектуры открытых систем, основой которых является понятие уровня логической декомпозиции сложной информационной сети.
ISO установила семь уровней сети: 1 – физический, 2 – канальный, 3 – сетевой, 4 – транспортный, 5 – сеансовый, 6 – представительный, 7 – прикладной.
Первый уровень (физический) определяет некоторые физические характеристики канала.
Второй уровень (канальный) управляет передачей данных между двумя узлами сети.
Третий уровень (сетевой) обеспечивает управление потоком, маршрутизацию.
Четвертый уровень (транспортный) отвечает за стандартизацию обмена данными между программами, находящимися на разных ЭВМ сети.
Пятый уровень (сеансовый) определяет правила диалога прикладных программ, проверки прав доступа к сетевым ресурсам.
Шестой уровень (представительный) определяет форматы данных, алфавиты, коды представления специальных и графических символов.
Седьмой уровень (прикладной) определяет уровень услуг (электронная почта, телекс, телефакс, видеотекст, телетекст и др.).
Каждый уровень решает свои задачи и обеспечивает сервисом расположенный над ним уровень. Правила взаимодействия разных систем одного уровня называют протоколом, правила взаимодействия соседних уровней в одной системе – интерфейсом. Каждый протокол должен быть прозрачным для соседних уровней, т.е. быть понятным взаимодействующим уровням.
Технологии локальных сетей реализуют, как правило, функции только двух нижних уровней модели ISO - физического и канального. Функциональности этих уровней достаточно для доставки кадров в пределах стандартных топологий, которые поддерживают LAN: звезда (общая шина), кольцо и дерево. Однако из этого не следует, что компьютеры, связанные в локальную сеть, не поддерживают протоколы уровней, расположенных выше канального. Эти протоколы также устанавливаются и работают на узлах локальной сети, но выполняемые ими функции не относятся к технологии LAN.
По способу передачи информации сети принято делить на: коммутации каналов; коммутации сообщений; коммутации пакетов; интегральные сети.
Сети коммутации каналов обеспечивают прямое соединение клиентов, которое остается неизменным в течении всего сеанса.
При коммутации сообщений информация передается порциями, называемыми сообщениями. Прямое сообщение не устанавливается. Передача сообщения начинается после освобождения первого канала и так далее, пока сообщение не дойдет до адресата. Каждым сервером осуществляется прием информации, ее сбор.
При коммутации пакетов обмен производится короткими пакетами фиксированной структуры. Пакет – часть сообщения, удовлетворяющая некоторому стандарту. Малая длина пакетов предотвращает блокировку линий связи, не дает расти очереди в узлах коммутации. Это обеспечивает быстрое соединение, низкий уровень ошибок, надежность и эффективность использования сети.
Интегральные сети – сети, обеспечивающие коммутацию каналов, сообщений и пакетов. Они объединяют несколько коммутационных сетей.
К одному из важных видов сетевых технологий относится распределенная обработка данных. Ее особенность – ПЭВМ стоят на рабочих местах, т.е. на местах возникновения и использования информации; они соединены каналами связи, что дает возможность распределять их ресурсы по отдельным функциональным сферам деятельности и изменить технологию обработки данных в направлении децентрализации.
Следует различать распределенную обработку данных и распределенную базу данных. В первом случае база данных находится на сервере, а обработка осуществляется на компьютерах-клиентах. Во втором случае – база данных размещается на нескольких серверах.
В системе распределенной обработки данных клиент работает в режиме запросов. Он может послать запрос к собственной локальной базе или удаленной. Удаленный запрос – единичный запрос к одному серверу. Несколько удаленных запросов к одному серверу объединяются в удаленную транзакцию. Если отдельные запросы транзакций обрабатываются различными серверами, то транзакция называется распределенной. При этом один запрос транзакций обрабатывается одним сервером. Распределенная база данных позволяет обрабатывать один запрос несколькими серверами. Такой запрос называется распределенным.
Различают централизованную, децентрализованную и смешанную технологии распределенной обработки данных. При централизованной обработке данных на одном сервере находится единственная копия базы данных. Все операции с базой данных обеспечиваются этим сервером. Доступ к данным выполняется с помощью удаленного запроса и удаленной транзакции.
Децентрализованная организация данных предполагает разбиение информационной базы на несколько физически распределенных. Каждый клиент пользуется своей базой данных, которая может быть либо частью общей информационной базы, либо копией информационной базы в целом.
Смешанная организация данных объединяет оба способа.
Дата: 2019-02-19, просмотров: 374.
