Учебное пособие по дисциплине СиСПИ

4.1.2.1 Локальные сети

Предметом нашего изучения являются широко распро-

страненные локальные вычислительные сети (ЛВС) - Local Area Network (LAN). В толковом словаре локальный означает "местный, но не выходящий за определенные пределы". Аналогично этому термин "локальная сеть" означает сеть, охватывающую ограниченную площадь. Компьютеры, принадлежащие локальной сети, расположены недалеко один от другого.

ЛВС позволяют с минимальными затратами осуществить оперативное взаимодействие компьютеров одной организации, находящихся в одном здании или в нескольких километрах друг от друга, обычно в радиусе не более 1-2 км (рис. ).

Количество компьютеров локальной сети может быть ограничено архитектурой сети и типом кабеля. Предельные допустимые расстояния зависят от протоколов, которые управляют разделением среды передачи в ЛВС. Эти протоколы не могут эффективно работать на больших расстояниях из-за задержек распространения сигнала.

Рис. 4.3 Пример простой локальной сети

240

Наиболее широко распространены ЛВС Ethernet, Token Ring, FDDI (fiber distributed data interface, волоконно-оптический распределенный интерфейс данных). Эти ЛВС объединяют до нескольких сотен узлов. Мы ограничимся анализом этих и сетей.

Большую часть ЛВС составляют сети Ethernet, в основ-

ном разделяемые 10-мегабитные сети. Сети Ethernet недороги и просты в установке, имеют шинную топологию. Многие уже установленные сети Ethernet модернизируются с целью организации коммутируемых сетей со скоростями передачи до100 Мбит/с (последние называются Fast Ethernet). В июне 1998 года утверждён стандарт IEEE 802.3z на гигабитную сеть Ethernet.

Чтобы облегчить управление большими локальными сетями, их иногда разделяют на рабочие группы. В этом случае в рабочую группу входят пользователи, имеющие доступ к одним

итем же ресурсам, таким как файлы, принтеры или приложения. Например, локальная сеть некоторой компании может быть разделена на рабочие группы в соответствии с такими ее подразделениями, как финансовый отдел, отдел продаж или отдел кадров

ит.д.

Городские или глобальные сети могут образоваться путем соединения двух или более локальных сетей.

Характеристики ЛВС

Во-первых, из-за коротких расстояний в локальных сетях можно использовать относительно дорогие высококачественные линии связи, которые позволяют, применяя простые методы передачи данных, достигать высоких скоростей обмена и высокой надёжности (безошибочности) передачи.

Во-вторых, любой механизм управления обменом может гарантированно работать только при заранее известном количестве узлов, которое может быть подключено к сети. При включении непредвиденно большого числа абонентов любой механизм забуксует вследствие перегрузки.

241

Основные характеристики ЛВС:

Высокая скорость передачи, большая пропускная способность.

Малые задержки распространения сигналов.

Тип прокладки сети и ее протяженность (не более

1-2 км).

Защищенность и надежность передачи (вероятность ошибок 10-7 – 10-8).

Пропускная способность - это средняя общая скорость

передачи в случае предельной загрузки ЛВС. Знание «пропускной способности» позволяет определить среднее время, которое придется ждать приложению при приеме большого файла от другого компьютера.

В ЛВС с разделяем канала связи пропускная способность составляет долю от скорости передатчиков. Эта доля называется эффективностью протокола MAC. Например, сеть, которая использует протокол MAC с эффективностью 65 % и 10-Мбитные передатчики, имеет пропускную способность 6,5 Мбит/с. Такое значение типично для разделяемой сети Ethernet со скоростью передачи 10 Мбит/с. Пропускные способности сетей Token Ring и FDDI близки к их скоростям передачи.

Задержка - это время, которое требуется пакету для преодоления расстояния от сетевого интерфейса отправителя до узла назначения.

Задержка почти всегда не превышает долей секунды, а зачастую бывает намного меньше. Подобная задержка обычно приемлема для большей части приложений. Тем не менее, в аудио- и видеоприложениях во время переговоров максимально допустимая задержка составляет около 100 мс.

Тип и протяженность проводной сети

Одни ЛВС используют металлические кабели типа «витая пара», другие - оптическое волокно. Старые ЛВС, а также ЛВС,

242

предназначенные для работы в особых условиях, используют коаксиальные кабели. Максимальная протяженность соединений зависит от типа ЛВС и используемой технологии. Обычно их величины составляют 100 метров для витой пары и несколько километров для волоконно-оптического кабеля. Тонкий коаксиал – до 150 м, толстый коаксиал – до 500 м.

Безопасность сети

Подключиться к оптическому волокну существенно сложнее, чем к витой паре, и это улучшает его «физическую» защищенность. Тем не менее, подслушивающему вовсе не обязательно напрямую «врезаться» в канал для получения доступа к информации. Более распространенный способ атаки - исполь-

зовать один из подключенных к ЛВС компьютеров и настроить его на прием всех пакетов, проходящих в сети. Как правило,

коммутируемые ЛВС более безопасны, чем разделяемые ЛВС,

поскольку компьютеры таких сетей видят только пакеты, предназначенные для них.

Надежность сети

Наша зависимость от сетей постоянно растет. Соответственно, вопросы надежности сетей становятся все более существенными. Сеть FDDI разработана таким образом, чтобы сохранить работоспособность в условиях выхода из строя канала или узла. Сеть Ethernet продолжает работать, если выходят из строя некоторые каналы или узлы сети. Сети Token Ring могут быть реализованы таким образом, чтобы обеспечить подобную надежность.

4.1.2.2 Городские сети

Городская компьютерная сеть - Metropolian Area Network (MAN) состоит из двух или большего количества локальных се-

243

тей, расположенных на площади, приблизительно соответствующей большому городу, откуда и происходит их название. Обычно городская сеть представляет собой общедоступную компьютерную сеть с высокими параметрами производительности.

Термин "городская сеть" используется не так часто, как "локальная" и "глобальная", потому что городские сети встречаются значительно реже. Большинство сетей ограничены пределами здания или нескольких зданий, следовательно, они попадают в категорию локальных. Если же они простираются на большее расстояние, то, скорее всего, их узлы достигают других городов, штатов или стран, переходя, таким образом, в категорию глобальных сетей. Максимальное расстояние между узлами городской сети приблизительно равно 80 километрам (рис. ).

Здание А Локальная сеть

Здание Б Локальная сеть

Концентратор

Концентратор

Концентратор

Здание В Локальная сеть

Рис. 4.4 - Городская сеть покрывает более широкие пространства, чем локальная сеть, однако, в отличии от глобальной сети, она географически ограничена

244

4.1.2.3 Глобальные сети

Глобальными называются компьютерные сети, охватывающие большие географические пространства. Глобальные сети – Wide Area Network (WAN) – объединяют территориально рассредоточенные компьютеры, которые могут находиться в различных городах и странах на расстоянии в сотни или тысячи км. Глобальная сеть состоит из многих соединенных вместе локальных сетей.

Лучшим и наиболее знакомым примером глобальной сети является Internet. Многие крупные компании с офисами в разных странах имеют корпоративные глобальные сети, соединяющие удаленные офисы посредством телефонных линий, спутниковых и других средств связи.

В глобальных сетях для соединения составляющих их частей чаще всего используются общедоступные средства связи, например система телефонной связи. Поэтому скорость передачи данных в глобальных сетях значительно ниже, чем в локальных. Типичная пропускная способность телефонного канала с использованием самого совершенного модема не может превысить 50 Кбит/с. Даже высокоскоростные линии глобальных сетей стандарта Т1, кабельные модемы и цифровые абонентские линии DSL могут достичь лишь 1—6 Мбит/с. Между тем в самой медленной локальной сети Ethernet скорость передачи составляет 10 Мбит/с.

Другой характерной особенностью глобальных сетей яв-

ляется то, что их соединения не могут быть постоянными, как в кабельных локальных сетях. В глобальных сетях могут использоваться как частные, так и общедоступные средства связи, как выделенные каналы связи, так и коммутируемые связи. Связи глобальных сетей обычно значительно "медлительнее", чем связи локальных сетей.

Глобальные сети подразделяются на распределенные и централизованные. У распределенных глобальных сетей (например, Internet) нет центрального пункта управления. С дру-

245

гой стороны, централизованная глобальная сеть имеет центральный сервер, или центральный узел (обычно в штаб-квартире - компании), к которому подключены остальные сети (рис. ).

Глобальные сети отличаются от локальных сетей тем, что

рассчитаны на неограниченное число абонентов. В них исполь-

зуются, как правило, не слишком качественные каналы связи и сравнительно низкая скорость передачи. Механизм управления обменом не может быть гарантированно быстрым. Для устойчивой передачи дискретных данных применяются более сложные методы и оборудование, чем в ЛВС.

В глобальных сетях гораздо важнее не качество связи, а сам факт её существования.

Сеть 1 Правление компании

МОСКВА

Рис. 4.5 - Пример организации централизованной глобальной сети

4.2 Особенности современных сетевых архитектур

4.2.1Модель SSA компании IBM

Systems Application Architecture (SAA) - модель распреде-

ленной обработки данных в сети, предложенная корпорацией

IBM.

246

В1987 году IBM объявила о создании SAA. Рассматриваемая модель предназначена для абонентских систем, использующих разнообразные Операционные Системы (ОС). Она определяет архитектуру, связывающую в одно целое несколько концепций: системную сетевую архитектуру, архитектуру учрежденческих систем и архитектуру открытых систем. Нередко SAA рассматривают как расширение SNA на распределенную обработку данных. Для этой разработки в 1985 году введена технология, получившая название Усовершенствованной сетевой обработки "программа-программа" АРРN, обеспечивающая маршрутизацию в системной сетевой архитектуре. В 1987 году в развитие этой технологии IBM разработала стандарты:

Общей коммуникационной поддержки CCS; Общего программного интерфейса CPI; Общего доступа пользователя CUA.

Вструктуре SAA нижние уровни (1, 2) определяют

(рис.4.6)

Рис. 4.6 Структура SAA

247

функции физического управления и управления каналом. Уровни 3, 4 представлены одним общим функциональным блоком управления сетью. Задачи 5, 6 уровней выполняются блоком сеансового сервиса. Что же касается уровня 7, то он представлен двумя функциональными блоками: прикладной сервис и интерфейсы прикладных процессов. В SAA особо выделены два интерфейса. Первый из них - граница коммуникаций SAA. Он расположен на стыке транспортного уровня (4) и сеансового уровня

(5). Важнейшим же в архитектуре является интерфейс на границе представительного уровня (6) и прикладного уровня (7). Он именуется границей логического блока LU 6.2. Благодаря этому интерфейсу разработаны протоколы, обеспечивающие использование разнообразных сетевых служб, что создает базу распределенной обработки данных в сети.

SAA обеспечивает выполнение трех основных задач: согласование характеристик прикладных процессов, ра-

ботающих в среде различных операционных систем; создание распределенных Систем Управления Базами

Данных (СУБД); обеспечение разнообразных форм доступа пользователей

к распределенным по абонентским системам ресурсам.

Особое внимание в SAA уделено прикладному уровню. Здесь функциональные блоки модели делятся на четыре группы. (рис.4.7)

248