3.1 Преимущества и задачи вычислительных сетей

Преимущества объединения в единую сеть множества ЭВМ можно сформулировать в следующих трёх пунктах.

1. Доступность всех ресурсов сети пользователям;

2. Повышение уровня и стабилизация загрузки ЭВМ

Здесь σ – среднеквадратичное отклонение от средней загрузки - характеризует стабильность загрузки.

3. Снижение стоимости обработки данных (как следствие двух первых преимуществ).

Задачи, решаемые сетями ЭВМ:

1. Удаленный ввод задания на любую ЭВМ сети;

2. Передача файлов;

3. Передача текстов, речевых сообщений и изображений;

4. Доступ к единой базе данных (БД, Data Base);

5. Использование распределенных баз данных;

6. Распределенная обработка задач.

Замечание: задачи 1-4 более характерны для глобальных вычислительных сетей, а задачи 5, 6 для локальных (см. ниже классификацию).

3.2 Общая классификация сетей

Сети ЭВМ делятся на 2 класса: глобальные и локальные.

Исторически первыми появились глобальные сети (Wide Area Networks, WAN), т.е. сети, объединяющие территориально рассредоточенные компьютеры, возможно находящиеся в различных городах и странах. В них часто используются уже существующие не очень качественные линии связи, что приводило к более низким, чем в локальных сетях, скоростям передачи данных и ограничивает набор предоставляемых услуг передачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с использованием электронной почты. Глобальные сети ЭВМ имеют 3-х уровневую структуру:

1. базовая сеть передачи данных (УС-узел связи)

2. сеть главных ЭВМ (ГЭВМ)

3. терминальная сеть (Т)

УС и ГЭВМ физически могут быть реализованы в одной мощной универсальной машине. Чаще УС выполняются на специализированных ЭВМ (пример, CISCO Router)

Важнейшими характеристиками глобальной сети являются время и цена доставки сообщений.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС; Local Area Networks, LAN) представляет собой объединение при помощи каналов связи от нескольких единиц до нескольких сотен узлов абонента (ЭВМ, устройств памяти, устройств отображения информации и т.д.), отстоящих друг от друга на небольшие расстояния (до нескольких км).

ЛВС имеет одноуровневую структуру, опирающуюся на общий канал, через который осуществляется передача сообщений. Основными характеристиками ЛВС являются: уровень загрузки общего канала и цена распределенной обработки данных.

3.3 Каналы связи в сетях эвм

При построении сетей применяются каналы (channel) связи, использующие различную физическую (передающую) среду (металлические проводники, радиоволны, оптические среды и т.д.). Основное различие сред заключается в обеспечении определенной скорости передачи данных.

Допустимая скорость передачи определяется двумя физическими характеристиками: полоса пропускания частот; помехоустойчивость.

Кроме скорости передачи, важной экономической характеристикой при выборе среды передачи является её удельная себестоимость (стоимость 1 км).

В зависимости от среды линии связи разделяются:

1. Воздушная (проводная); Представляют собой провода без каких-либо, изолирующих или экранизирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. По таким линиям связи традиционно передаются телефонные или телеграфные сигналы, но при отсутствии других возможностей эти линии используются и для передачи компьютерных данных. Такие линии характеризуются низкой скоростью 200 б/с и сегодня быстро вытесняются кабельными.

2. Кабельные; Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции. Кроме того, кабель может быть оснащен разъемами, позволяющими быстро выполнять присоединение к нему различного оборудования. В компьютерных сетях применяются три основных типа кабеля:

а) витая пара – скрученная пара проводов. Скручивание проводов снижает влияние внешних и взаимных помех на полезные сигналы, передаваемые по кабелю. Скорость передачи порядка 100 Мб/с;

б) коаксиальный кабель (coaxial) состоит из несимметричных пар проводников. Скорость передачи до 1 Гб/с;

в) волоконно-оптический кабель состоит из тонких (5-60 микрон) гибких стеклянных волокон (волоконных световодов), по которым распространяются световые сигналы. Это наиболее качественный тип кабеля – он обеспечивает передачу данных с очень высокой скоростью (от 10 Гб/с и выше) и к тому же лучше других типов передающей среды обеспечивает защиту данных от внешних помех.

2. Радиоканалы образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн. Скорость передачи данных может быть более 1 Гб/с. Существует большое разнообразие типов радиоканалов, отличающихся как используемым частотным диапазоном, так и дальностью канала.

В диапазоне СВЧ (свыше 4 ГГц), где для устойчивой связи требуется наличие прямой видимости между передатчиком и приемником, используются следующие разновидности радиоканалов:

а) радиорелейные линии (связь в диапазоне ультракоротких волн (УКВ)). Радиорелейные линии требуют наличия систем приемопередающих мачт, находящихся в прямой видимости;

б) спутниковые (вместо мачт используют спутники-ретрансляторы).