СетиЭВМ - лучше конспекта

	Узел	B,		D,		H,		АМ(А)
	назначения
		V	ВЛ	V	ВЛ	V	ВЛ	V	ВЛ
	A	15		9		9,5		9	D
	B	8		10		10,5		8	B
	C	11		13		12,5		11	B
	D	13		5		9,5		5	D
	E	10		9		8,5		8,5	H
	F	12		11		10,5		10,5	H
	G	12		7		7,5		7	D
	H	12		8		6,5		6,5	H
	J	24		12		10,5		10,5	H

Адаптивные маршруты реализуются при распределенной маршрутизации. В этом случае в каждом узле сети составляются подобные таблицы. Записывается вектор расстояний, отражающий маршрут, в каждом узле сети. Для адаптации маршрута через определенный промежуток времени Дt узел k обменивается со смежными узлами сведениями об изменениях трафика (значениями задержек d). Адаптивный маршрут корректируется: записывается d и среднее время задержек от узла k к узлу назначения. Через некоторое число шагов таблица приходит в устойчивое состояние.

Классификация адаптивной маршрутизации Реализуются следующие стратегии маршрутизации:

1. Изолированные. Маршруты вычисляются и выполняются каждым узлом независимо, на основе локальной информации;

2. Распределенные. Маршруты вычисляются и выполняются параллельно и согласовано всеми узлами сети на основе некоторой информации о состоянии сети, которой они обмениваются;

3. Центральные. В сети имеется специальный центр сетевой маршрутизации, в котором собирается глобальная информация о состоянии трафика сети, на основании которой для каждого узла рассчитывается оптимальный маршрут;

4. Смешанные.

Способы реализации маршрутов:

1. Маршрутизация по виртуальным каналам. Маршруты выбираются для каждого сеанса и реализуется загрузка соответствующих маршрутных карт по промежуточным узлам маршрута;

2.Маршрутизация по явным путям. Каждый узел вычисляет k кратчайших путей для каждого адресата. При открытии сеанса источник-адресат-источник выбирает подходящий путь для адресата и проставляет в заголовок каждого пакета идентификатор выбранного пути и идентификатор узла-адресата; следующий узел корректирует эти идентификаторы в соответствии с собственной таблицей маршрута;

3. Маршрутизация в источнике. Узел-источник содержит полные сведения о пунктах до всех адресатов и проставляет данные о всем пути в заголовок каждого пакета.

Системная маршрутизация

Top Previous Next

Решается с целью обеспечения условий равной доступности всех пользователей к сети.

Рисунок 1 – Схема сети для решения задачи системной маршрутизации Нужно так спроектировать сеть и определить ее параметры, чтобы в среднем для всех пользователей средняя задержка была одинаковой (либо среднее время доступа).

– пропускная способность канала i.

Требования образуют простейший пуассоновский поток.

– интенсивность заявок в порт i;

– среднее число заявок в порту i.

Уравнение баланса: . Закон Литтла.

Длина пакета в битах – это случайная величина L, .

– среднее время передачи пакета длиной .

Средняя задержка движения пакета по сети .

Среднее время задержки в узле на обработку одного пакета.

; ; .

Нужно простроить такую сеть, чтобы минимизировать суммарные временные задержки.

.

Стоимость линий сети: , .

Пусть б=1. Тогда, используя метод неопределенных множителей Лагранжа, можно решить задачу оптимизации:

;

;

.

Понятие сети

Top Previous Next

Вычислительная сеть представляет собой систему связанных между собой электронновычислительных машин при помощи специализированных каналов связи. Особенности вычислительных сетей:

1. Большое число взаимодействующих ЭВМ, которые территориально удалены друг от друга, которые выполняют функции сбора, хранения, обработки и передачи информации;

2. Обработка информации является распределенной по независимым вычислительным машинам;

3. Симметричный обмен между вычислительными машинами;

4. Использование каналообразующей аппаратуры для построения линий связи (коммутационная аппаратура, концентраторы, маршрутизаторы);

5. Обмен между машинами выполняется на логическом уровне в соответствии с выбранным протоколом обмена.

Задачи, решаемые в вычислительных сетях:

1. Предоставление пользователю больших вычислительных мощностей;

2. Эффективное разделение общих сетевых ресурсов;

3. Организация распределенной обработки данных, которая сочетает возможность централизованного хранения и управления доступом к информации;

4. Комплексная автоматизация производства и административно-управленческой деятельности предприятий.

Архитектура вычислительных сетей

Top Previous Next

Архитектура вычислительной сети – это понятие, которое полностью характеризует вычислительную сеть и включает следующие компоненты:

1. Топологическая структура;

2. Комплекс технических средств;

3. Программно-информационное обеспечение;

4. Протоколы обмена и методы доступа.

Архитектура сети – это реализованная структура сети связи с учетом дисциплины соединений и их топологий.

Классификация вычислительных сетей

Top Previous Next

Топологии сети: 1. Звезда;

a. простота реализации;

b. аппаратная избыточность.

2. Кольцо;

a. избыточность пути.

3. Шина;

a. низкая надежность (связана с потерей работоспособности при выходе из строя одной вычислительной машины).

4. Полносвязная структура; a. высокая скорость коммутации; b. высокая надежность;

c. высокая аппаратная избыточность.

5. Решетчатая

6. Сотовая

Эталонная модель взаимодействия открытых систем Top Previous Next

OSI – Open System Interconnection – семиуровневая модель взаимодействия открытых систем.

Рисунок 1 – Взаимодействие двух ЭВМ в рамках модели OSI

Модель OSI подразумевает наличие интерфейсов между уровнями по вертикали и наличие связей между уровнями по горизонтали.

Протокол – это набор правил и соглашений, используемых при передаче данных по сетевым коммуникациям.

Протокол – это набор правил для передачи и приема сообщений между уровнями.

Каждый уровень при своей работе следует строго определенным правилам и обеспечивает обмен как с вышележащими и нижележащими уровнями, так и с таким же уровнем в другой системе.

Когда два компьютера обмениваются друг с другом информацией, это значит, что каждый из уровней обменивается сообщениями соответствующего формата с равноправным уровнем по виртуальному соединению (кроме физического уровня).

В связи с этим протоколы соединения между равноправными процессорами по виртуальному пути именуются по соответствующему протоколу.

Сетевая служба. Каждый уровень обеспечивает определенный сервис для вышележащего уровня. Соответственно набор этих функций называется сетевой службой. Различают сетевые службы в зависимости от режима их работы. Существуют сетевые службы, которые ориентированы и не ориентированы на соединение. Существуют службы конечной и промежуточной доставки. Протоколы физического уровня. Стандартизируют интерфейсы, поддерживаются на аппаратном уровне, определяют электрические, механические, функциональные и процедурные параметры для физической связи в системах, регламентируют требования к среде передачи данных.

Канальный уровень (уровень соединения) регламентирует работу звена передачи данных.

Рисунок 2 – Схема работы узлов коммутации на канальном уровне модели OSI УК – узел коммутации Функции канального уровня:

1) Управление физической передачей кадров между узлами сети;

2) Формирование кадра из пакета сообщения;

3) Анализ контрольной суммы принятого кадра с целью определения достоверности принятой информации;

1)

2)

3)

4)

4) Контроль прохождения кадра в звене передачи данных на основе процедур квитирования и таймирования.

Для ЛВС канальный уровень отвечает за организацию метода доступа в общей среде передачи данных.

Сетевой уровень используется в многоузловых вычислительных сетях для установления связи между двумя абонентами. Соединение устанавливается с использованием функций маршрутизации, которые в свою очередь требуют наличия сетевого адреса в пакете. Сетевой уровень обеспечивает обработку ошибок, мультиплексирования данных, подсчет трафика и управление потоками данных.

Функции сетевого уровня:

Коммутация пакетов, т.е. дробление передаваемых сообщений на определенное количество пакетов; Сбор пакетов в одно сообщение на приемной стороне;

a.

b.

Маршрутизация пакета, или определение маршрута движения в сети коммутации;

Организация различных способов передачи пакетов:

дейтаграммный способ;

метод виртуального канала.

Дейтаграммный способ подразумевает, что каждый пакет абсолютно самостоятельно независимо от других пакетов передвигается по сети до пункта назначения.

Метод виртуального канала подразумевает создание выделенного маршрута, по которому будут передаваться пакеты. В этом случае сохраняется очередность передачи пакетов. Маршрутизация выполняется только для первого пакета, а остальные пакеты движутся по выбранному маршруту. Транспортный уровень отвечает за обмен информацией в сквозном канале.

Функции транспортного уровня:

1) Контроль передаваемых данных на основе функций квитирования и таймирования;

2) Регулирование нагрузки сквозного канала, которое заключается в создании необходимой пропускной способности и сведении к минимуму числа повторных передач.

Используются следующие механизмы: 1) окна; 2) семафора;

3) семафорной корректировки окна.

Механизм окна подразумевает, что для узла-отправителя определяется количество сообщений W (размер окна), которые он может послать получателю не дожидаясь прихода квитанции от него.

Механизм семафорной корректировки окна: при достижении посылается сообщение с просьбой

уменьшить размер окна, при достижении посылается сообщение с просьбой увеличить размер окна. Сеансовый уровень определяет правила инициализации, ведения и завершения сеанса обмена данными. Для каждой операции используются свои служебные сообщения.

Инициализация – это предварительный обмен служебными сообщениями с целью подготовки абонентов к работе.

Рисунок 3 – Обмен информацией между АО и АП на сеансовом уровне модели OSI АО – абонент-отправитель; АП – абонент-получатель; БЗ – блок запроса;

БП – подтверждающая квитанция; БК – блок конца; Бзав – блок завершения.

Уровень представления данных отвечает за перекодирование информации в соответствии с принятой кодировкой у абонентов, а также за криптографическую защиту данных путем их шифрации и дешифрации. также на этом уровне, если требуется выполняется сжатие данных.

Протокол прикладного уровня является функционально ориентированным и определяется теми задачами, которые существуют в вычислительной системе.

Он регламентирует:

1) Организацию вычислительного процесса;

2) Формирование сообщений в сеть и обработку принятых сообщений из сети;

3) Буферизацию данных;

4) Доступ к базам данных, их взаимодействие и отслеживание клиент-серверной модели.

Принципы коммутации в вычислительных сетях

Top Previous Next

Три вида коммутации:

1. Коммутация каналов предполагает, что для обмена данными между абонентами выполняется построение сквозного физического канала через последовательное соединение свободных узлов коммутации.

Рисунок 1 – Коммутация каналов Достоинства:

1) Наличие постоянного канала связи;

2) Возможность передачи большого объема информации;

3) Возможность передачи в режиме реального времени.

Недостатки:

1) Большие временные затраты на построение канала;

2) Монопольное использование центров коммутации при построении канала.

2. Коммутация сообщений производится путем передачи сообщений, содержащих заголовок и данные по маршруту, который определяется каждым центром коммутации.

Рисунок 2 – Коммутация сообщений Недостатки:

1) Потери;

2) Высокая стоимость буферной памяти.

3. Коммутация пакетов

Рисунок 3 – Коммутация пакетов

Принципы маршрутизации в вычислительных сетях Top Previous Next

Маршрутизация работает на основе следующих критериев: 1) Время доставки пакета;

2) Общая загрузка, создаваемая пакетами в сети;

3) Загрузка ресурсов в конкретных узлах коммутации.

Определение маршрута выполняется на основе статичных характеристик (топология сети) и динамичных характеристик (текущая загрузка центров коммутации).

Три класса маршрутизации:

1) Простая: случайная, лавинная;

2) Фиксированная: однопутевая, многопутевая;

3) Адаптивная: локальная, централизованная, распределенная, гибридная.

Лавинная маршрутизация – пакет посылается по всем возможным направлениям. Однопутевая фиксированная маршрутизация – предполагает, что для любой пары абонентов существует фиксированный маршрут для передачи данных.

Многопутевая фиксированная маршрутизация – предполагает, что для каждой пары абонентов существует несколько альтернативных маршрутов передачи пакетов.

Локальная адаптивная маршрутизация – подразумевает, что маршрут выбирается на основе текущего состояния очередей в центре коммутации.

Распределенная адаптивная маршрутизация – предполагает использование информации о состоянии очередей в смежных узлах коммутации.

Централизованная адаптивная маршрутизация – предполагает наличие какого-либо центрального узла, который собирает информацию о состоянии центров коммутации, их работоспособности, текущей загрузки очередей, формирование таблиц маршрутизации и рассылку этих таблиц по всем узлам сети. Гибридная адаптивная маршрутизация – подразумевает использование центрального узла, который готовит таблицы маршрутизации, а эти таблицы корректируются в соответствии с текущим состоянием узла.