Проблемы объединения нескольких компьютеров

Адресация компьютеров Требования: 1. Адрес должен уникально идентифицировать компьютер в сети любого масштаба 2. Схема назначения адресов должна сводить к минимуму ручной труд администратора и вероятность дублирования адресов. 3. Адрес должен иметь иерархическую структуру, удобную для построения больших сетей. 4. Адрес должен быть удобен для пользователей сети, а это значит, что он должен иметь символьное представление например, Server3 или www.cisco.com. 5. Адрес должен иметь по возможности компактное представление, чтобы не перегружать память коммуникационной аппаратуры — сетевых адаптеров, маршрутизаторов и т. п. Три схемы адресации узлов:

1. Аппаратные (hardware) адреса. Эти адреса предназначены для сети небольшого или среднего размера, поэтому они не имеют иерархической структуры. Типичным представителем адреса такого типа является адрес сетевого адаптера локальной сети (MA-адрес). 2. Символьные адреса или имена. Эти адреса предназначены для запоминания людьми и поэтому обычно несут смысловую нагрузку. Символьные адреса легко использовать как в небольших, так и крупных сетях. Для работы в больших сетях символьное имя может иметь сложную иерархическую структуру, например ftp-archl.ucl.ac.uk. 3. Числовые составные адреса.
Символьные имена удобны для людей, но из-за переменного формата и потенциально большой длины их передача по сети не очень экономична. Поэтому во многих случаях для работы в больших сетях в качестве адресов узлов используют числовые составные адреса фиксированного и компактного форматов.
Типичным представителями адресов этого типа являются IP- и IPX-адреса.

9. Требования, предъявляемые к современным вычислительным сетям. Производительность Потенциально высокая производительность — это одно из основных свойств распределенных систем, к которым относятся компьютерные сети.

Это свойство обеспечивается возможностью распараллеливания работ между несколькими компьютерами сети. Основные характеристики производительности сети: время реакции;

пропускная способность; задержка передачи и вариация задержки передачи.Показатели надежности технических устройств:

среднее время наработки на отказ, вероятность отказа, интенсивность отказов. Надежность: Готовность или коэффициент готовности (availability) означает долю времени, в течение которого система может быть использована. Вероятность доставки пакета узлу назначения без искажений. Вероятность потери пакета. Вероятность искажения отдельного бита передаваемых данных. Отношение потерянных пакетов к доставленным. Отказоустойчивость (fault tolerance) - способность системы скрыть от пользователя отказ отдельных ее элементов. Расширяемость и Масштабируемость возможность сравнительно легкого добавления отдельных элементов сети (пользователей, компьютеров, приложений, служб), наращивания длины сегментов сети и замены существующей аппаратуры более мощной. Сеть позволяет наращивать количество узлов и протяженность связей в очень широких пределах, при этом производительность сети не ухудшается. Совместимость: или интегрируемость означает, что сеть способна включать в себя самое разнообразное программное и аппаратное обеспечение, то есть в ней могут сосуществовать различные операционные системы, поддерживающие разные стеки коммуникационных протоколов, и работать аппаратные средства и приложения от разных производителей. Управляемость подразумевает возможность централизованно контролировать состояние основных элементов сети, выявлять и разрешать проблемы, возникающие при работе сети, выполнять анализ производительности и планировать развитие сети. Особенно ярко проявляется в больших сетях: корпоративных или публичных глобальных. Защищенность: (security) - способность системы защитить данные от несанкционированного доступа. В сетях сообщения передаются по линиям связи, часто проходящим через общедоступные помещения, в которых могут быть установлены средства прослушивания линий. Оставленные без присмотра персональные компьютеры. Имеется потенциальная угроза взлома защиты сети от неавторизованных пользователей, если сеть имеет выходы в глобальные сети общего пользования.

10. Линии связи. Линия связи состоит в общем случае из физической среды, по которой передаются электрические информационные сигналы, аппаратуры передачи данных и промежуточной аппаратуры. Синонимом термина линия связи (line) является термин канал связи (channel). Физическая среда передачи данных может представлять собой кабель, то есть набор проводов, изоляционных и защитных оболочек и соединительных разъемов, а также земную атмосферу или космическое пространство, через которые распространяются электромагнитные волны. Типы линий связи Проводные (воздушные), Кабельные (коаксиал, витая пара), Волоконно-оптические, Радиоканалы наземной и спутниковой связи Экранированная витая пара Кабель на основе экранированной витой пары (shielded twisted-pair, STP) объединяет в себе методы экранирования и скручивания проводов. Выбор типа среды передачи данных: 1. Различные критерии, такие как скорость передачи данных и стоимость, помогают определить наиболее подходящую среду передачи данных. 2. Тип материала, используемого в сети для обеспечения соединений. 3. стоимость. 4. Для достижения оптимальной производительности необходимо добиться, чтобы сигнал при движении от одного устройства к другому как можно меньше затухал. 5.Кроме того, в сетевых средах передачи данных могут использоваться различные типы оболочек.

Сетевые устройства: Повторитель, маршрутизатор, концентратор, мост.Сетевые адаптеры преобразуют пакеты данных в сигналы для передачи по сети, каждому сетевому адаптеру присваивается физический адрес, который заносится в специальную микросхему, устанавливаемую на плате адаптера. Повторители данные перед отправкой в сеть преобразуются в последовательность электрических или световых импульсов. Эти импульсы называются сигналами. Однако чем длиннее кабель, тем сильнее затухает и ухудшается сигнал. В конце концов, это приводит к тому, что сигнал уже не может быть правильно распознан. Если такая проблема возникает, ее можно легко решить с помощью повторителя. Повторители позволяют увеличить протяженность сети, гарантируя при этом, что сигнал будет распознан принимающими устройствами. Повторители принимают ослабленный сигнал, очищают его от помех, усиливают и отправляют дальше в сеть, тем самым увеличивая расстояния, на которых сеть может функционировать. Такжеповторители используются для увеличения числа узлов сети. Концентратор — наиболее распространенное сетевое устройство, которое служит центром сети. В локальных сетях концентраторы ведут себя как мультипортовые повторители. В таких случаях концентраторы используются, чтобы разделить сетевые носители и обеспечить множественное подключение. Недостатком использования концентратора является то, что он не может фильтровать сетевой трафик. В концентраторе данные, поступившие на один порт, передаются дальше на все порты. Следовательно, концентратор передает данные во все участки или сегментам сети, независимо от того, должны они туда направляться или нет. Мосты работают на уровне 2 (канальном) эталонной модели OSI и не занимаются исследованием информации от верхних уровней. Назначение мостов состоит в том, чтобы устранить ненужный трафик и уменьшить вероятность возникновения конфликтов. Мосты фильтруют трафик только по МАС-адресу, поэтому они могут быстро пропускать трафик, представляющий любой протокол сетевого уровня. Можно выделить следующие наиболее важные особенности мостов. 1.Они более интеллектуальны, чем концентраторы, т.е. могут нализировать приходящие пакеты и пропускать (или не пропускать) их дальше на основании адресной информации. 2.Принимают и пропускают пакеты данных между двумя сетевыми сегментами. 3. Управляют широковещательными пакетами в сети. Имеют и ведут внутренние таблицы адресов. Мост может использоваться для соединения сегментов сети. Мосты не пропускают данные в другие сегменты сети, если МАС-адреса отправителя и получателя относятся к одному сегменту. Мосты пропускают данные в другие сегменты сети, если МАС-адреса отправителя и получателя относятся к различным сегментам сети. Маршрутизаторы

Маршрутизаторы же используются для объединения отдельных сетей и для доступа к Internet. Маршрутизаторы используют уровень 3 для определения оптимального маршрута доставки данных в сети и помогают сдерживать объем широковещательных пакетов

11. Основные характеристики линий связи Линии связи могут использовать, кроме кабеля, промежуточную аппаратуру, прозрачную для пользователей. Промежуточная аппаратура выполняет две основные функции: усиливает сигналы и обеспечивает постоянную коммутацию между парой пользователей линии. В зависимости от типа промежуточной аппаратуры линии связи делятся на аналоговые и цифровые. В аналоговых линиях связи для уплотнения низкоскоростных каналов абонентов в общий высокоскоростной канал используется метод разделения частот (FDM), а в цифровых — метод разделения во времени (TDM).

Амплитудно-частотная характеристика показывает, как затухает амплитуда синусоиды на выходе линии связи по сравнению с амплитудой на ее входе для всех возможных частот передаваемого сигнала. Вместо амплитуды в этой характеристике часто используют также такой параметр сигнала, как его мощность

Полоса пропускания — это непрерывный диапазон частот, для которого отношение амплитуды выходного сигнала ко входному превышает некоторый заранее заданный предел, обычно 0,5. То есть полоса пропускания определяет диапазон частот, при которых этот сигнал передается по линии связи без значительных искажений. Ширина полосы пропускания в наибольшей степени влияет на максимально возможную скорость передачи информации по линии связи. Именно этот факт нашел отражение в английском эквиваленте рассматриваемого термина (width — ширина). Затухание определяется как относительное уменьшение амплитуды или мощности сигнала при передаче по линии сигнала определенной частоты. Затухание А обычно измеряется в децибелах (дБ, decibel — dB) и вычисляется по следующей формуле (P - мощность сигнала):

Помехоустойчивость определяет ее способность уменьшать уровень помех, создаваемых во внешней среде, на внутренних проводниках. Зависит от типа используемой физической среды, а также от экранирующих и подавляющих помехи средств самой линии. Наименее помехоустойчивыми являются радиолинии, хорошей устойчивостью обладают кабельные линии и
отличной — волоконно-оптические линии. Перекрестные наводки на ближнем конце линии определяют помехоустойчивость кабеля к внутренним источникам помех, когда электромагнитное поле сигнала, передаваемого выходом передатчика по одной паре проводников, заводит на другую пару проводников сигнал помехи. Показатель NEXT, выраженный в децибелах, равен

 

Пропускная способность линии характеризует максимально возможную скорость передачи данных по линии связи. Пропускная способность измеряется в битах в секунду — бит/с, а также в производных единицах, таких как килобит 1 секунду (Кбит/с), мегабит в секунду (Мбит/с), гигабит в секунду (Гбит/с) и т. д.

Достоверность передачи данных: характеризует вероятность искажения для каждого передаваемого бита данных. Иногда этот же показатель называют интенсивностью битовых ошибок (Bit Error Rate, BER). Величина BER для каналов связи без дополнительных средств защиты от ошибок (например, самокорректирующихся кодов или протоколов с повторной передачей искаженных кадров) составляет, как правило, 10^-4 -10^-6, в оптоволоконных линиях связи — 10^-9.Удельная стоимость