1. Преобразование информации на различных уровнях эмвос

У р о в н и Э М В О С:

7

6

5

4

3

2

1

Прикладной,

Представительный

сеансовый

транспортный

сетевой

Канальный

Физический

Форма представления информации:

Сообщения

блоки

пакеты

Кадры

Биты

Ступени преобразования информации

Поле контроля сообщения

Поле данных

Заголовок процесса

Заголовок передачи (характе­ри­стика данных, адреса або­нен­тов)

Заголовок пакета (маршрут следования)

Заголовок информационного канала (управление каналом связи)

Электрические сигналы управления

На сетевом уровне каждый фрагмент (блок) сообщения разбивается на пакеты, а к прежним заголовкам в составе пакета добавляется и заголовок пакета, указывающий на маршрут его следования.

В соответствии с протоколом канального уровня передача пакетов ведется, как правило, кадрами переменной длины, структура которых включает заголовок информационного канала. Этот заголовок содержит сведения о числе переданных и принятых кадров, а также область ответа для подтверждения принятых кадров. Кроме того, для кадра формируется кодовая проверочная последовательность бит и каждый кадр обрамляется флагами с двух сторон.

В принципе, возможны и другие варианты и способы преобразования информации при ее передаче между абонентами ИВС или СОД, но результаты этих операций в смысле предоставления тех или иных услуг на каждом уровне должны удовлетворять идеологии и рекомендациям ЭМВОС. В то же время, с точки зрения развития теории построения ИВС и сетей телекоммуникаций, вообще, не менее опасно и слепое восприятие международных рекомендаций.

3. Топологи и характеристики компьютерных сетей.

Под топологией (компоновкой, конфигурацией, структурой) сети обычно понимается физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи. Понятие топологии применительно только к локальным сетям, в которых структуру связи легко проследить.

Топология определяет:

• требования к оборудованию;

• возможные и наиболее удобные методы управления обменом;

• надежность работы;

• возможность расширения сети.

Основные топологии сети:

• шина (bus), в ней все компьютеры подключаются параллельно к одной линии связи; информация от каждого компьютера передается одновременно всем остальным;

• звезда (star), в ней к одному, центральному компьютеру подключаются все остальные, периферийные компьютеры, причем каждый из них использует отдельную, свою линию связи;

• кольцо (ring), в ней все компьютеры замкнуты в кольцо таким образом, что каждый компьютер принимает информацию только от одного, предыдущего компьютера, а передает только одному, следующему.

Топология «шина» («общая шина»).

В ней:

• сетевое оборудование компьютеров идентично, все абоненты равноправны (одноранговые узлы), т.е. отсутствует центральный абонент, через который передается вся информация; с этой точки зрения надежность сети увеличивается, т.к. при отказе центра перестает функционировать вся система;

• при отказе отдельных компьютеров сеть продолжает работать, что также повышает надежность сети;

• при повреждении кабеля сеть выходит из строя из-за особенностей распространения сигналов по длинным линиям связи; по этой же причине, на концах шины необходимо включение специальных согласующих устройств – терминаторов; терминаторы поглощают сигнал и предотвращают его отражение;

• добавление новых абонентов довольно просто и обычно возможно даже во время работы сети;

• полудуплексный обмен информацией между компьютерами, т.е. обмен происходит только по очереди, т.к. линия связи единственная; в противном случае информация будет искажаться в результате наложения (конфликта); данные посылаются всем ПК, но принимает их только адресат;

• требуется минимальное количество соединительного кабеля, по сравнению с другими топологиями, однако к каждому компьютеру, кроме крайних, подходит два кабеля;

• разрешение всевозможных конфликтов ложится на сетевое оборудование каждого абонента, поэтому аппаратура сетевого адаптера получается сложнее;

• стоимость сетевого оборудования не высокая из-за широкого распространения (Ethernet, Arcnet);

• отказ сетевого оборудования трудно локализовать, т.к. все адаптеры включены параллельно;

• при прохождении по линии связи сигналы ослабляются и не восстанавливаются, что накладывает жесткие ограничения на суммарную длину линии связи;

• каждый абонент получает из сети сигналы разного уровня, т.к. находится на разном расстоянии от передающего абонента, что накладывает дополнительные требования к приемным узлам сетевого оборудования;

• увеличение длины сети возможно соединением нескольких шин через специальные восстановители сигналов – репитеры, например для двух сегментов:

однако такое наращивание не безгранично, по причине конечной скорости распространения сигналов по линиям связи.

Топология «звезда».

В ней:

• абоненты не равноправны, имеется центральный компьютер, на него возлагаются все функции по управлению обменом, т.е. ложится очень большая нагрузка, поэтому он является самым мощным и ни чем другим, кроме сети, он заниматься не может; сетевое оборудование центрального компьютера существенно более сложное, чем оборудование периферийных;

• конфликты в сети не возможны, т.к. управление полностью централизовано и конфликтовать не чему;

• выход из строя периферийного компьютера, повреждение кабеля ни как не отражается на функционировании оставшейся части сети;

• отказ центрального компьютера делает сеть полностью не работоспособной, поэтому должны приниматься меры по повышению надежности компьютера и его сетевой аппаратуры;

• для соединения двух компьютеров чаще используется две линии связи, одна только для приема, другая только для передачи, поэтому остальное сетевое оборудование намного проще, чем в шине, по трем причинам. Во-первых, на каждой лини имеется либо только приемник, либо только передатчик. Во-вторых не требуется применение внешних терминаторов. В-третьих, каждый приемник получает сигнал всегда одного уровня, что упрощает проблему затухания сигнала;

• количество абонентов жестко ограничено, обычно центральный компьютер может обслужить 8-16 абонентов;

• для дальнейшего расширения сети возможно подключение вместо одного из периферийных абонентов еще одного центрального абонента;

• можно легко обнаружить неисправность, путем поочередного отключения абонентов от центра;

• просто решается задача ограничения доступа посторонних лиц к к жизненно важным для сети точкам подключения, т.к. сетевое оборудование центра находится в одном месте;

• значительно больший (в несколько раз) расход кабеля, чем при других топологиях, что при большом количестве абонентов может существенно повлиять на стоимость сети;

• возможно использования топологии «пассивная звезда», которая отличается от активной тем, что в центре находится не компьютер, а КОНЦЕНТРАТОР или хаб (hub), который выполняет функции репитера, он восстанавливает приходящие сигналы и пересылает их в другие линии:

Здесь схема прокладки кабелей подобна активной звезде, однако, с точки зрения передачи информации, это шинная топология, т.к. информация от каждого компьютера передается одновременно ко всем остальным компьютерам, а центрального абонента не существует. Т.о. пассивная звезда получается дороже обычной шины, однако она предоставляет некоторые дополнительные возможности, связанные с преимуществом звезды. Поэтому пассивная звезда, в последнее время все больше вытесняет истинную шину, она используется в самой популярной на сегодняшний день сети Ethernet.

Топология «кольцо».

В ней:

• каждый компьютер соединен линиями связи только с двумя другими, поэтому сетевые адаптеры простые и состоят с одной стороны только из приемника, а с другой стороны только из адаптера; не требуются терминаторы;

• затухание сигнала во всем кольце, не имеет ни какого значения, потому что каждый компьютер восстанавливает приходящий сигнал, важно только затухание между соседними компьютерами;

• все компьютеры равноправны, однако довольно часто в кольце выделяется специальный абонент, который управляет обменом или контролирует обмен, что в этом случае снижает надежность сети (выход из строя такого компьютера парализует весь обмен);

• с точки зрения момента получения информации, компьютеры не равноправны, всегда какой-то компьютер получает информацию раньше, чем другие, поэтому применяются специальные методы управления обменом по сети, в которых право на следующую передачу (захват сети) переходит последовательно к следующему по кругу компьютеру;

• подключение новых абонентов в кольцо не создает проблем, хотя и требует временной остановки сети;

• максимальное количество абонентов довольно велико (более тысячи);

• самая устойчивая топология по перегрузкам, т.е. обеспечивает уверенную работу с самыми большими потоками информации, т.к. в ней нет центрального абонента (как в звезде) и нет конфликтов (как в шине);

• низкая надежность сети, т.к. выход из строя одного компьютера (сетевого оборудования) или кабеля приводит к остановке всей сети, поэтому обычно прокладывают два кабеля и более;

• ретрансляция сигналов каждым абонентом позволяет существенно увеличить размеры всей сети (до нескольких десятков км);

• иногда сеть выполняется на основе двух кольцевых линий, передающих информацию в противоположных направлениях, что позволяет увеличить скорость передачи информации (в идеале вдвое).

Комбинированные топологии.

Топология «дерево» (tree), является комбинацией нескольких звезд, поэтому может быть активным и пассивным:

Топология звездно-шинная.

Топология звездно-кольцевая.

Концентраторы включены в кольцо, а компьютеры в звезду.

Данные топологии позволяют комбинировать преимущества той или иной топологии, например, в первом случае легко изменять количество компьютеров в сети, во втором – собрать в одно место все точки подключения кабелей сети.

Многозначность понятия топологии.

Под понятием топологии может пониматься:

• физическая топология, т.е. схема расположения компьютеров и прокладки кабелей;

• топология управления обменом, т.е. принцип и последовательность передачи права на захват сети между отдельными компьютерами;

• информационная топология, т.е. направление потоков информации, передаваемой по сети;

• но наиболее часто это логическая топология, т.е. структура связей, характер распространения сигналов.

Например:

• сеть с физической и логической топологией «шина» может использовать эстафетную передачу права захвата сети (т.е. быть в этом смысле кольцом) и одновременно передавать всю информацию через один выделенный компьютер (быть в этом смысле звездой);

• сеть с любой физической и логической топологией, топологией обмена может считаться звездой в смысле информационной топологии, если она построена на основе одного сервера или шиной, если она построена из компьютеров являющихся одновременно как серверами, так и клиентами.

1 Файл – организованный определенным образом набор данных, доступ к которому осуществляется по его имени.

13