Сравнение коммутации пакетов и коммутации каналов
Глава 1
Что такое сеть?
Говоря просто, сеть (network) — это группа компьютеров, соединенных между собой кабелем или какой-то другой средой передачи данных. Но процессы, происходящие в сети, ни за что не назовешь простыми. Если компьютеры имеют возможность обмениваться информацией, то они могут работать сообща. Характер такой работы может быть различным: предоставление ресурсов для совместного использования, распределение нагрузки при выполнении определенной задачи или обмен сообщениями. В этой книге подробно описывается, каким образом компьютеры в сети взаимодействуют друг с другом, какие функции они при этом выполняют, а также рассматриваются аспекты, связанные с созданием и обслуживанием компьютерных сетей. Отправной точкой для осуществления возможности совместных вычислений послужило распространение больших ЭВМ - мэйнфреймов, подключаемых к нескольким терминалам, каждый из которых обслуживал отдельного пользователя. На данном положении основывается обработка информации с использованием мэйнфрейма. В свете этого утверждения, терминалы — просто коммуникационные устройства, которые осуществляют передачу данных, введенных с клавиатуры или полученных сдругого устройства ввода, от пользователя к ЭВМ. Принятые таким образом данные в дальнейшем отображаются на экране терминала или печатаются на бумаге. Такой тип терминальных устройств иногда называют "неинтеллектуальными" терминалами (dumb terminal), так как вычисления на них не выполняются. В подобной сети взаимодействие между терминалами и ЭВМ сравнительно несложное, поскольку каждый терминал может контактировать только с одним устройством — мэйнфреймом, а сами терминалы никогда не обмениваются информацией друг с другом.
|
|
|
Локальные вычислительные сети
Время шло и технологии развивались. Инженеры начали соединять ЭВМ уже друг с другом, так что они теперь могли взаимодействовать и между собой. В то же время вычислительная техника становилась все меньше по размерам и дешевела. Тем самым было положено начало развитию мини- и микроЭВМ (микрокомпьютеров). Первые компьютерные сети использовали Одиночные линии связи, такие как телефонные провода, для соединения
Часть 1. Введение в сетевые технологии Только двух отдельных компьютеров. В начале 80-х в магазинах появились первые модели IBM PC, стремительно завоевавшие товарный рынок микрокомпьютеров. Соответственно, преимущества совместной работы этих небольших по размерам компьютеров, объединенных вместе, стали очевидными. Компьютеры, связанные сетью, могли использовать всего один принтер, что, по экономическим соображениям, гораздо предпочтительнее оснащения каждого компьютера отдельным принтером. Когда же возникала необходимость передачи файла от одного пользователя к другому, сеть позволяла обходиться без привычных дискет. Проблема, тем не менее, оставалась. и заключалась она в том, что соединить дюжину офисных компьютеров Одиночными двухточечными каналами связями было практически невозможно. Окончательным решением этой проблемы стало появление локальных вычислительных сетей (LAN, local area network). Локальная вычислительная сеть, или, сокращенно, ЛВС - это группа компьютеров, объединенных совместно используемой средой передачи данных, как правило, кабелем. Используя единый кабель, каждый компьютер требует только одной точки подключения к сети, при этом он может полноценно взаимодействовать с любым другим компьютером в группе. Геометрически ЛВС всегда ограничена по размерам небольшой площадью в силу электрических свойств кабеля, используемого для построения сети, и относительно небольшим количеством компьютеров, которые могут разделять одну сетевую среду передачи данных. ЛВС обычно располагается в пределах одного здания или, самое большее, нескольких близко расположенных зданий. Некоторые технологии, такие как волоконная оптика, позволяют увеличить длину линий ЛВС до одного или двух километров, но применение ЛВС для соединения компьютеров, находящихся, например, в удаленных городах, невозможно. Такое ограничение снимается применением глобальных (территориально распределенных сетей (WAN, wide area network), обсуждаемых в этой главе далее. В большинстве случаев ЛВС - это компьютерная сеть с узкополосной передачей и коммутацией пакетов. Понимание терминов узкополосная передача (baseband) и коммутация пакетов (packet switching), рассматриваемых в следующих разделах, необходимо для получения представления об обработке данных в сети, поскольку в понятиях этих терминов заключены базовые принципы передачи информации через сетевую среду.
|
|
|
|
|
|
Сравнение узкополосных и широкополосных сетей Узкополосной локальной сетью называется такая сеть, в которой сетевой кабель (или другая сетевая среда) может передавать только один сигнал в любой момент времени. Широкополосная сеть, соответственно, способна передавать несколько сигналов одновременно, используя для каждого из них
Глава 1. Что такое сеть?
Свою частоту передачи. В качестве распространенного примера широкополосной сети можно привести кабельное телевидение. Несмотря на то, что к телевизору подключен только один кабель, для просмотра можно выбирать любой из множества транслируемых каналов. Понятно, что если к системе кабельного телевидения подключены два или более телевизора, это значит, что сервисная служба установила устройство для разветвления одного кабеля, подведенного к дому, на несколько комнат. А тот факт, что в одно и то же время телевизоры, подключенные к одному кабелю, могут быть настроены на разные программы, свидетельствует о том, что по кабелю одновременно проходят сигналы различной частоты, своей для каждого канала. Узкополосная сеть использует импульсы, передаваемые непосредственно в сетевую среду, для создания простого сигнала, в котором в закодированной форме представлены двоичные (бинарные) данные. В сравнении с широкополосными сетями узкополосные могут быть протянуты на меньшие расстояния ввиду потерь мощности сигнала, связанных с электрическими помехами и другими факторами. Предельно допустимая длина отрезка кабеля узкополосной сети уменьшается пропорционально падению пропускной способности. Вот почему протоколы локальных вычислительных сетей, такие как Ethernet, требуют строгого соблюдения правил монтажа этих сетей.
|
|
|
Сравнение коммутации пакетов и коммутации каналов
Локальные сети называются сетями с коммутацией пакетов (packet-switching network) по той причине, что компьютеры, входящие в сеть, распределяют данные на отдельные небольшие порции, называемые пакетами (packets), непосредственно перед их передачей. Существует сходная технология, называемая коммутацией ячеек (cell switching), которая отличается от коммутации пакетов только стабильным, постоянным размером ячеек (сот), тогда как размер пакетов варьируется. Большинство технологий ЛВС, таких как Ethernet, Token Ring, и FDDI (Fiber Distributed Data Interface, распределенный интерфейс передачи данных по волоконно-оптическим каналам), используют именно коммутацию пакетов. ATM (Asynchronous Transmission Mode, peжим асинхронной передачи) - единственный широко используемый протокол ЛВС с коммутацией ячеек. Разделение данных указанным образом необходимо, поскольку компьютеры в составе ЛВС используют один общий кабель, и передача по сети неразделенного потока данных одним компьютером займет очень много времени и заблокирует на это время сеть для остальных компьютеров. Если проанализировать данные, передаваемые по сети с коммутацией пакетов, можно увидеть, что здесь поток сигналов состоит из пакетов, сгенерированных разными системами (компьютерами) и перемешанных "внутри" кабеля. Для данного типа сетей характерно, ЧТО пакеты, являющиеся частью одного и
Часть I. Введение в сетевые технологии
того же сообщения, передаются по разным маршрутам и порой даже доходят до места назначения в другом порядке, нежели были посланы. Принимающая система, в свою очередь, должна иметь механизм для перестановки пакетов в нужном порядке и отслеживания потерявшихся пакетов, либо поврежденных при пересылке. Наряду с коммутацией пакетов существует "обратная" технология, называемая коммутацией каналов (circuit switching), при которой одна сторона устанавливает прямой канал связи с другой стороной непосредственно перед передачей данных. В сфере передачи данных по сетям коммутация каналов используется для ограниченного числа типов сетевых технологий, таких как ISDN (Integrated Service Digital Network, цифровая сеть связи с интеграцией услуг). Классический пример использования сети с коммутацией каналов — телефонная сеть. Когда вы дозваниваетесь до определенного абонента, между вашими телефонами устанавливается прямой канал связи. Этот канал остается открытым до окончания звонка) и больше никто другой не может его использовать, даже в случае, когда сигналы не передаются (то есть когда вы не разговариваете). Раньше в телефонных сетях каждый телефон был подсоединен к центральной станции отдельным проводом, и операторы задействовали огромное количество переключателей для соединения двух телефонов при каждом звонке. В наши дни этот процесс автоматизирован, но принцип соединения остался тем же.
Сети и сетевые комплексы
Изначально локальные сети предназначались для объединения сравнительно небольшого количества компьютеров в систему, названную позже рабочей группой. Владельцы сетей пришли к выводу о более существенной выгоде приобретения нескольких компьютеров и соединения их между собой для выполнения большинства необходимых вычислительных операций, нежели вложения средств в мэйнфрейм и систему его функциональной поддержки. Вместе с ростом возможностей персональных компьютеров и исполняемых приложений совершенствовались и вычислительные сети, построенные на их основе, а также методы проектирования таких сетей.
Кабели и топологии
Большинство ЛВС созданы с использованием медных кабелей, применяющих обычный электрический ток для передачи сигналов. Изначально большинство ЛВС состояли из компьютеров, соединенных коаксиальным кабелем, но в итоге прокладка кабеля типа "витая пара" (ТР, twisted pair), используемого в телефонных системах, стала наиболее популярной и здесь. Еще один альтернативный тип кабеля - оптоволоконный кабель, не использующий электрические сигналы, при прохождении по нему двоичная
Глава 1. Что такое сеть?
Информация кодируется импульсами света. Также существуют виды сетевых решений, в принципе не использующие кабеля, и, соответственно, передающие сигналы по так называемым неограниченным средам, таким как радиоволны, инфракрасные волны и излучение микроволнового диапазона.
Примечание
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 304; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!