Лекция 7

Сети ЭВМ и телекоммуникаций

Борзенков Д.П.

	Содержание
1 ГЛОБАЛЬНЫЕ СЕТИ..............................................................................................................................		3
1.1	ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ...................................................................................................	3
1.2	ТРАНСПОРТНЫЕ ФУНКЦИИ ГЛОБАЛЬНОЙ СЕТИ........................................................................................	3
1.3	СТРУКТУРА ГЛОБАЛЬНОЙ СЕТИ...............................................................................................................	4
1.4	ТИПЫ ГЛОБАЛЬНЫХ СЕТЕЙ .....................................................................................................................	5
1.4.1 Выделенные каналы ......................................................................................................................		5
ТЕХНОЛОГИИ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ........................................................................		8
УДАЛЕННЫЙ ВЫЗОВ ПРОЦЕДУР....................................................................................................................		8

Сети ЭВМ и телекоммуникаций

2

[e-mail]

Сети ЭВМ и телекоммуникаций

Борзенков Д.П.

1 Глобальные сети

1.1 Основные понятия и определения

Глобальные сети (Wide Area Networks, WAN), которые также называют территориальными компьютерными сетями, служат для того, чтобы предоставлять свои сервисы большому количеству конечных абонентов, разбросанных по большой территории - в пределах области, региона, страны, континента или всего земного шара.

Типичными абонентами глобальной компьютерной сети являются локальные сети предприятий, расположенные в разных городах и странах, которым нужно обмениваться данными между собой. Услугами глобальных сетей пользуются также и отдельные компьютеры. Крупные компьютеры класса мэйнфреймов обычно обеспечивают доступ к корпоративным данным, в то время как персональные компьютеры используются для доступа к корпоративным данным и публичным данным Internet.

Глобальные сети обычно создаются крупными телекоммуникационными компаниями для оказания платных услуг абонентам. Такие сети называют публичными или общественными.

Существуют также такие понятия, как оператор сети и поставщик услуг сети. Оператор сети (network operator) - это та компания, которая поддерживает нормальную

работу сети.

Поставщик услуг, часто называемый также провайдером (service provider), - та компания, которая оказывает платные услуги абонентам сети. Владелец, оператор и поставщик услуг могут объединяться в одну компанию, а могут представлять и разные компании.

Гораздо реже глобальная сеть полностью создается какой-нибудь крупной корпорацией (такой, например, как Dow Jones или «Транснефть») для своих внутренних нужд. В этом случае сеть называется частной.

1.2Транспортные функции глобальной сети

Видеале глобальная вычислительная сеть должна передавать данные абонентов любых типов, которые есть на предприятии и нуждаются в удаленном обмене информацией. Для этого глобальная сеть должна предоставлять комплекс услуг:

¾передачу пакетов локальных сетей;

¾передачу пакетов мини-компьютеров и мейнфреймов;

¾обмен факсами;

¾передачу трафика офисных АТС;

¾выход в городские, междугородные и международные телефонные сети;

¾обмен видеоизображениями для организации видеоконференций;

¾передачу трафика кассовых аппаратов, банкоматов и т. д. и т. п.

Основные типы потенциальных потребителей услуг глобальной компьютерной сети изображены на рисунке 1.

Сети ЭВМ и телекоммуникаций

3

[e-mail]

Сети ЭВМ и телекоммуникаций

Борзенков Д.П.

Рисунок 1 – Основные типы потребителей глобальной сети

1.3 Структура глобальной сети

Типичный пример структуры глобальной компьютерной сети приведен на рисунке 2.

Рисунок 2 - Пример структуры глобальной сети Здесь используются следующие обозначения:

¾S (switch) – коммутаторы;

¾К – компьютеры;

¾R (router) – маршрутизаторы;

¾MUX (multiplexor)- мультиплексор (используются для одновременной передачи по компьютерной сети данных / голоса / изображения);

Сети ЭВМ и телекоммуникаций

4

[e-mail]

Сети ЭВМ и телекоммуникаций

Борзенков Д.П.

¾UNI (User-Network Interface) - интерфейс пользователь – сеть;

¾NNI (Network-Network Interface) - интерфейс сеть - сеть.

¾офисная АТС обозначена аббревиатурой РВХ

¾маленькие черные квадратики - устройства DCE.

Коммутаторы устанавливаются в тех географических пунктах, в которых требуется ответвление или слияние потоков данных конечных абонентов или магистральных каналов, переносящих данные многих абонентов.

Абоненты сети подключаются к коммутаторам в общем случае также с помощью выделенных каналов связи. Эти каналы связи имеют более низкую пропускную способность, чем магистральные каналы, объединяющие коммутаторы, иначе сеть бы не справилась с потоками данных своих многочисленных пользователей.

Конечные узлы глобальной сети более разнообразны, чем конечные узлы локальной сети. На рисунке 2 показаны основные типы конечных узлов глобальной сети:

¾отдельные компьютеры К;

¾локальные сети;

¾маршрутизаторы R;

¾мультиплексоры MUX.

Все эти устройства вырабатывают данные для передачи в глобальной сети, поэтому являются для нее устройствами типа DTE (Data Terminal Equipment).

Локальная сеть отделена от глобальной маршрутизатором или удаленным. Мультиплексоры «голос - данные» предназначены для совмещения в рамках одной

территориальной сети компьютерного и голосового трафиков. Если глобальная сеть поддерживает приоритезацию трафика, то кадрам голосового трафика мультиплексор присваивает наивысший приоритет, чтобы коммутаторы обрабатывали и продвигали их в первую очередь. Приемный узел на другом конце глобальной сети также должен быть мультиплексором «голос - данные», который должен понять, что за тип данных находится в пакете - замеры голоса или пакеты компьютерных данных, - и отсортировать эти данные по своим выходам. Голосовые данные направляются офисной АТС, а компьютерные данные поступают через маршрутизатор в локальную сеть. Для передачи голоса в наибольшей степени подходят технологии, работающие с предварительным резервированием полосы пропускания для соединения абонентов - frame relay, ATM.

1.4 Типы глобальных сетей

Принято различать корпоративные сети, построенные с использованием:

¾выделенных каналов;

¾коммутации каналов;

¾коммутации пакетов.

1.4.1Выделенные каналы

Выделенные (или арендуемые - leased) каналы можно получить у телекоммуникационных компаний, которые владеют каналами дальней связи (таких, например, как «РОСТЕЛЕКОМ»), или от телефонных компаний, которые обычно сдают в аренду каналы в пределах города или региона.

Использовать выделенные линии можно двумя способами:

¾построении с их помощью территориальной сети определенной технологии (например, frame relay, в которой арендуемые выделенные линии служат

Сети ЭВМ и телекоммуникаций

5

[e-mail]

Сети ЭВМ и телекоммуникаций

Борзенков Д.П.

для соединения промежуточных, территориально распределенных коммутаторов пакетов, как в случае, приведенном на рисунке 2);

¾соединение выделенными линиями только объединяемых локальных сетей или конечных абонентов другого типа (например, мэйнфреймов, работающих по технологии глобальной сети см. рисунок 3).

Рисунок 3 – Использование выделенных каналов

Сегодня существует большой выбор выделенных каналов - от аналоговых каналов тональной частоты с полосой пропускания 3,1 кГц до цифровых каналов технологии SDH с пропускной способностью 155 и 622 Мбит/с.

1.4.2 Глобальные сети с коммутацией каналов

Достоинством сетей с коммутацией каналов является их распространенность, что характерно особенно для аналоговых телефонных сетей.

Известным недостатком аналоговых телефонных сетей является низкое качество составного канала, которое объясняется использованием телефонных коммутаторов устаревших моделей, работающих по принципу частотного уплотнения каналов (FDM- технологии). На такие коммутаторы сильно воздействуют внешние помехи (например, грозовые разряды или работающие электродвигатели), которые трудно отличить от полезного сигнала.

Телефонные сети, полностью построенные на цифровых коммутаторах, и сети ISDN свободны от многих недостатков традиционных аналоговых телефонных сетей. Они предоставляют пользователям высококачественные линии связи, а время установления соединения в сетях ISDN существенно сокращено.

Однако даже при качественных каналах связи, которые могут обеспечить сети с коммутацией каналов, для построения корпоративных

глобальных связей эти сети могут оказаться экономически неэффективными.

Так как в таких сетях пользователи платят не за объем переданного трафика,

а за время соединения, то при трафике с большими пульсациями и,

соответственно, большими паузами между пакетами оплата идет во многом

не за передачу, а за ее отсутствие. Это прямое следствие плохой

приспособленности метода коммутации каналов для соединения компьютеров.

Тем не менее при подключении массовых абонентов к корпоративной сети, например сотрудников предприятия, работающих дома, телефонная сеть оказывается единственным подходящим видом глобальной службы из соображений доступности и стоимости (при небольшом времени связи удаленного сотрудника с корпоративной сетью).

Сети ЭВМ и телекоммуникаций

6

[e-mail]

Сети ЭВМ и телекоммуникаций

Борзенков Д.П.

1.4.3Глобальные сети с коммутацией пакетов

В80-е годы для надежного объединения локальных сетей и крупных компьютеров в

корпоративную сеть использовалась практически одна технология глобальных сетей с коммутацией пакетов - Х.25. Сегодня выбор стал гораздо шире, помимо сетей Х.25 он

включает такие технологии, как frame relay, SMDS и АТМ.

Таблица № 1 – Основные характеристики сетей с коммутацией пакетов

Технология SMDS (Switched Multi-megabit Data Service) была разработана в США для объединения локальных сетей в масштабах мегаполиса, а также предоставления высокоскоростного выхода в глобальные сети. Эта технология поддерживает скорости доступа до 45 Мбит/с и сегментирует кадры МАС - уровня в ячейки фиксированного размера 53 байт, имеющие, как и ячейки технологии АТМ, поле данных в 48 байт. Технология SMDS основана на стандарте IEEE 802.6, который описывает несколько более широкий набор функций, чем SMDS. Сети SMDS были реализованы во многих крупных городах США, однако в других странах эта технология распространения не получила.

Сегодня сети SMDS вытесняются сетями АТМ, имеющими более широкие функциональные возможности, поэтому в данной книге технология SMDS подробно не рассматривается.

Сети ЭВМ и телекоммуникаций

7

[e-mail]

Сети ЭВМ и телекоммуникаций

Борзенков Д.П.

2 Технологии распределенных вычислений

Программы, работающие в сети и совместно решающие ту или иную задачу, часто бывает удобно считать частями одного приложения. Такое приложение называют распределенным. Распределенными могут быть как прикладные, так и системные программы. Распределенные программы классифицируют по следующим критериям:

¾способ разделения приложения на части, выполняющиеся на разных компьютерах;

¾способ взаимодействия между частями приложения;

¾способ организации специализированных сетевых серверов, выполняющих общие для приложений функции.

Приложения можно делить на части самыми разнообразными способами. Тем не менее, существуют и типовые модели, например, шестиуровневая модель структуры распределенного приложения, состоящая из следующих уровней:

¾средства представления данных (пользовательский интерфейс);

¾логика представления данных;

¾прикладная логика;

¾логика данных;

¾внутренние операции базы данных;

¾файловые операции.

2.1Удаленный вызов процедур

Удаленный вызов процедур (remote procedure call, RPC) – это технология взаимодействия прикладных программ, выполняющихся на разных узлах, разработанная корпорацией Sun Microsystems. RPC дает возможность программам вызывать процедуры, расположенные на других узлах, (или в других адресных пространствах) точно так же, как и локальные процедуры.

В случае локального вызова процедуры, вызывающая сторона размещает передаваемые параметры в некотором известном месте (например, в регистрах или стеке), а затем передает управление этой процедуре. После того, как процедура выполнена, вызывающая сторона вновь получает управление, извлекает возвращаемые параметры из регистров или стека и продолжает свою работу.

Удаленный вызов процедуры для вызывающей стороны выглядит очень похоже. Поток управления проходит через два процесса:

¾вызывающий (клиентский);

¾обслуживающий (серверный).

Клиентский процесс отправляет сообщение-запрос серверному и приостанавливает свою работу до получения сообщения-ответа. Сообщение-запрос содержит передаваемые параметры, а сообщение-ответ – возвращаемые параметры. После того, как сообщение-ответ получено, клиентский процесс извлекает из него данные и продолжает свою работу.

Серверный процесс в основном ожидает поступления сообщений-запросов. Когда запрос поступил, из него извлекаются значения параметров, выполняется требуемая процедура, формируется и отправляется сообщение-ответ, и серверный процесс опять переходит в состояние ожидания.

Сети ЭВМ и телекоммуникаций

8

[e-mail]

Сети ЭВМ и телекоммуникаций

Борзенков Д.П.

Стандарты распределенных вычислений Open Source Foundation (OSF) Distributed Computing Environment (DCE) используют RPC как основной механизм выполнения удаленных процедур. В пользу RPC говорят его:

¾простота;

¾прозрачность;

¾производительность.

То, что модель вызова RPC максимально приближена к модели вызова локальных процедур, позволяет сократить время обучения разработчиков.

Сети ЭВМ и телекоммуникаций

9

[e-mail]