Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (csma/cd). Построение lan на основе повторителя и коммутатора, домен коллизий. Коммутация кадров, основные процессы коммутатора.
Системы распределенной обработки информации: характеристика основных свойств распределенных информационных систем; виды архитектуры распределенных информационных систем.
1. CSMA/CD в Ethernet
Логическая топология Ethernet – это общая шина.
- все устройства совместно используют передающую среду;
- все устройства получают все кадры, которые передаются в сеть;
- метод управления доступом в классическом Ethernet – это CSM/CD
Множественный доступ с прослушиванием несущей и обнаружением коллизий.
|
Прослушивание несущей |
Множественный доступ |
|
Коллизия |
|
Jam сигнал и задержка передачи (Random BackOff) |
Домен коллизий – это сетевой сегмент, в котором происходят коллизии.
В данном случае в сети на основе трех Hub имеем один домен коллизий и широковещательный (broadcast) домен, т.к. все пакеты, которые будет отправлять любое сетевое устройство в данной сети, будут получать все другие устройства.
LAN на основе коммутатора и повторителя (switch и hub)
При использовании hub:
- время задержки возрастает;
- есть предел наращивания количества узлов;
- увеличиваются коллизии, т.к. единый домен коллизий
При использовании switch:
- каждый host имеет свой домен коллизий.
Преимущества коммутатора:
- выделенная полоса пропускания для каждого порта;
- нет коллизий;
- full duplex режим работы.
Коммутация кадров
|
Destination MAC |
Source MAC |
Кадр 1 |
0C |
0A |
Кадр 2 |
0C |
0D |
Временно кадры помещаются в буферную память.
Основные процессы коммутатора
1) Обучение. Это динамическое заполнении таблицы MAC адресов. Т.к. в кадре есть Source адрес, то switch может соотнести Source и порт, на который пришел кадр от этого отправителя.
2) Устаревание. Записи в таблице MAC адресов имеют timestamp. Включается обратный отсчет и когда счетчик равен 0, то запись удаляется из таблицы.
3) «Наводнение». Если в таблице MAC адресов не найдено соответствие, то switch отправляет кадр на все порты, когда соответствующий host отправляет ответ, то switch запоминает его MAC и на какой порт пришел ответ.
4) Фильтрация.
2. Распределенная система – набор независимых компьютеров, представляющихся их пользователям единой системой (определение вольное, неверное, но пригодное). Пользователи и приложения единообразно работают в распределенных системах, независимо от того, где и когда происходит их взаимодействие.
Основная задача – облегчение доступа к удаленным ресурсам и контроль совместного использования этих ресурсов, как виртуальных, так и традиционных – компьютеров, файлов.
Основные требования:
Прозрачность.
Прозрачность доступа к данным.
Прозрачность местоположения.
Прозрачность смены местоположения.
Прозрачность динамической смены местоположения.
Прозрачность репликации ресурсов.
Прозрачность параллельного использования.
Прозрачность поломки системы.
Прозрачность сохранности данных.
Открытость – использование синтаксических и семантических правил, основанных на стандартах.
Гибкость – легкость конфигурирования системы, состоящей из различных компонентов, и легкость подключения новых компонентов.
Масштабируемость по отношению к размеру (подключение дополнительных пользователей и ресурсов), к географическому положению (пользователи и ресурсы в пространстве), к административному устройству (управление в административно независимых организациях). Проблемы: узкие места по обслуживанию (один сервер для множества клиентов), по данным (один файл с общей информацией), по алгоритмам (централизованный алгоритм и перегрузка коммуникационной сети).
Свойства децентрализованных алгоритмов:
никто не обладает полной информацией о системе;
решения принимаются на основе локальной информации;
сбой в одном месте не вызывает нарушения работы алгоритма;
существования единого времени не требуется.
Виды архитектуры распределенных информационных систем.
Одно- и двухярусные системы:
(1) Презентационный слой – компоненты информационной системы, отвечающие за преобразование информации и предоставление ее пользователю.
(2) Слой прикладной логики - обработку данных программой, реализующей операции, запрошенные клиентом через презентационный слой.
(3) Слой управления ресурсами - работа с различными источниками данных, независимо от конкретной природы этих источников. Это дает возможность рекурсивно строить информационные системы, состоящие из других информационных систем, как из компонентов.
На практике конструкции слоев могут комбинироваться. В таких случаях говорят уже о ярусах.
4 основных типа: одно-, двух-, трех- и многоярусные системы.
Одноярусные архитектуры - все три слоя располагаются на одном ярусе. Клиентом - терминал, имеющий только клавиатуру для ввода команд оператора и экран.
«+» минимизация расходов на переключение контекста, а также на преобразования данных.
«-» монолитная структура, затрудняющая их сопровождение.
Двухярусные архитектуры - презентационные модули независимы (Клиент-Сервер).
«+» отсутствие переключения контекста, переносимость.
«-» ограниченность связи со многими клиентами одновременно, которая требует переключать контекст, трудность работы с разными серверами, когда клиент начинает зависеть от нескольких систем, а изменения в него надо вносить при изменениях любого из серверов. За интеграцию начинает отвечать клиент, который должен комбинировать данные от нескольких серверов, отрабатывать все исключительные ситуации от всех своих серверов, координировать доступ ко всем серверам и т. д.
Выделение промежуточного слоя системной поддержки. Интеграция разнородных ресурсов, масштабирование и надежность. Стандартизация интерфейсов слоя управления ресурсами.
Трехярусные архитектуры решают проблему интеграции всех серверов локальной информационной сети введением слоя программ между клиентом и сервером. Все слои разделены.
«+» выделение места для интеграционной логики, гибкостью и поддержка прикладного слоя.
«-» недостаточная стандартизация.
Многоярусные архитектуры - обобщение трехярусной модели с учетом важности доступа к данным через Интернет.
«+» повышение гибкости и функциональности системы, объединение разнородных систем и подключение к Интернету.
«-» слишком много промежуточных слоев, высокая стоимость взаимодействия между ярусами, проблемы с производительностью системы.
Билет 17