Geum.ru

В. В. Синьков г. Тольятти 2010

Вид материалаРеферат
Подобный материал:
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Тольяттинский государственный университет

Факультет математики и информатики

Кафедра «информатики и вычислительной техники»


Сети ЭВМ. Взаимное влияние локальных и глобальных сетей ЭВМ. Общие тенденции развития.


Реферат по дисциплине «Сети ЭВМ»


Дыбо Никита Константинович

УК-201

Научный руководитель

В.В. Синьков


г. Тольятти – 2010

Содержание

Введение …………………………………………………………………………3

1. Локальные сети ЭВМ и их классификация………………………………….4

2. Структуры локальных сетей ЭВМ…………………………………………...5

2.1. Одноузловые сети…………………….…………………………..5

2.2. Радиоканальные сети……………….………………………….…6

2.3. Кольцевые сети.…………………………………………………..7

2.4. Магистральные сети….…………………………………………..8

2.5. Комбинированные сети….……………………………………….8


3. Глобальные сети ЭВМ и их классификация………………………………...9

4. Структуры глобальных сетей ЭВМ………………………………………….9

4.1. Многоузловая сеть …….…………………………………………9

4.2. Спутниковые и комбинированные сети….…………………….10


5. Взаимное влияние локальных и глобальных сетей ЭВМ…………………10

6.Тенденции развития сетей ЭВМ.…………………………………………….13

Заключение……………………………………………………………………...16

Список использованной литературы………………………………………….17


Введение

В данном реферате мы рассмотрим такое понятие как сети ЭВМ. А именно то, какие виды связи существуют между компьютерами, как эти связи классифицируются и как обеспечивается их работа. Мы изучим структуры локальных и глобальных сетей, определим, в чем заключается разница между ними и как они могут взаимодействовать между собой.

Так же мы проанализируем тенденции развития сетей ЭВМ и определим их влияние и значимость в современном мире.


  1. Локальные сети ЭВМ и их классификация

Прежде всего необходимо сказать что же такое сеть ЭВМ. Сеть ЭВМ (компьютерная сеть, или вычислительная сеть) – это совокупность

компьютеров и терминалов, компонент сетевого программного обеспечения,

соединенных с помощью каналов связи в единую систему, удовлетворяющую

требованиям распределенной обработки данных.


Далее можем перейти к рассмотрению локальных сетей. Локальная сеть представляет собой набор компьютеров, периферийных устройств (принтеров и т. п.) и коммутационных устройств, соединенных

кабелями. Локальные сети делятся на учрежденческие (офисные сети фирм, сети организационного управления и другие сети, отличающиеся по терминологии, но практически одинаковые по своей идеологической сути) и сети управления технологическими процессами на предприятиях.

Локальные сети характерны тем, что расстояния между компонентами сети сравнительно невелики, как правило, не превышают нескольких километров. Локальные сети различаются по роли и значению ЭВМ в сети, структуре, методам доступа пользователей к сети, способам передачи данных между компонентами сети и прочим признакам. Каждой из предлагаемых на рынке сетей присущи свои достоинства и недостатки. Выбор сети определяется числом подключаемых пользователей, их приоритетом, необходимой скоростью и дальностью передачи данных, требуемой пропускной способностью, надежностью и стоимостью сети.


Локальные сети, широко используемые в научных, управленческих,

организационных и коммерческих технологиях, можно классифицировать по следующим признакам:

1. По роли ПЭВМ в сети:

- сети с сервером;

- одноранговые (равноправные) сети.

2. По структуре (топологии) сети:

- одноузловые («звезда»);

- кольцевые («кольцо»);

- магистральные («шина»);

- комбинированные.

3. По способу доступа пользователей к ресурсам и абонентам сети:

- сети с подключением пользователя по указанным адресам абонентов по

принципу коммутации каналов («звезда»);

- сети с централизованным (программным) управлением подключения

пользователей к сети («кольцо» и «шина»);

- сети со случайной дисциплиной обслуживания пользователей («шина»).

4. По виду коммуникационной среды передачи информации:

- сети с использованием существующих учрежденческих телефонных сетей;

- сети на специально проложенных кабельных линиях связи;

- комбинированные сети, совмещающие кабельные линии и радиоканалы.

5. По дисциплине обслуживания пользователей (способу доступа пользователей к сети):

- приоритетные, задающиеся ЦУС, когда пользователи получают доступ к сети в соответствии с присвоенными им приоритетами (постоянными или изменяющимися);

- неприоритетные, когда все пользователи сети имеют равные права

доступа к сети.

6. По размещению данных в компонентах сети:

- с центральным банком данных;

- с распределенным банком данных;

- с комбинированной системой размещения данных.


  1. Структуры локальных сетей ЭВМ



    1. Одноузловые сети


В локальных сетях применяются в основном одноузловые (звездообразные) сети. В качестве средств коммуникаций могут использоваться телефонные линии связи и АТС организаций, предприятий, фирм и др., специально проложенные кабельные линии и каналы передачи сигналов по радио.

Метод доступа к сети - вызов абонента по его сетевому имени с

коммутацией каналов в узле коммуникации (далее – УК). Способ коммутации каналов обеспечивает соединение абонентов через УК на время передачи сообщения. При этом в УК возможна организация приоритетного доступа к сети абонентов.

Примером одноузловой сети может служить Arcnet (США). Хотя сеть не имеет статуса международного стандарта, она широко применяется для построения небольших учрежденческих сетей. В состав сети входит 8-канальный канальный УК. Количество абонентов может быть увеличено путем подключения новых УК.

    1. Радиоканальные сети


Структура сети похожа на одноузловую сеть, только сообщения в сети передаются не по проводным линиям связи, а по радиолиниям. Для этого каждая ЭВМ снабжена абонентской радиостанцией . Абонентские

радиостанции связаны между собой через центральную радиостанцию.

Методы доступа к сети случайные. Наиболее простым является метод ALOHA - захват абонентом канала и выдача сообщения независимо от того, есть ли в сети другие сообщения или нет. Это может привести к столкновению сообщений в сети и взаимному их искажению. Искаженные сообщения повторно передаются через случайные промежутки времени. При столкновениях сообщений теряется активное время работы сети, равное сумме времени передачи обоих сообщений.


Для уменьшения вероятности появления столкновений применяются

модификации этого метода: доступ с контролем несущей (CSMA) и доступ с контролем несущей и обнаружением столкновений (CSMA/CD). Доступ с контролем несущей заключается в том, что абонент «слушает» сеть и передает сообщение только в свободную сеть. Столкновения возможны, когда два или более абонентов начинают передачу одновременно. Искаженные сообщения передаются повторно.

При доступе с контролем несущей и обнаружением столкновений абонент «слушает» сеть, передает сообщение в освободившуюся сеть и контролирует возможность столкновения сообщений. Если абоненты начинают передачу одновременно, то столкнувшиеся сообщения сразу уничтожаются, не занимая времени передачей искаженных сообщений. Методы CSMA и GSMA/CD применяются при более высоких нагрузках на сеть, чем метод ALOHA.


Радиоканальные сети сейчас начинают все шире использоваться там, где

необходимы связи с движущимися абонентами.


    1. Кольцевые сети


Средства коммуникаций сетивключают физическую среду передачи сигналов в форме кольца, соединяющего ЭВМ, блоки доступа и повторители.

Блок доступа (БлД )— это техническое устройство для подключения ЭВМ к физической среде. БлД делятся на две группы: доступ без разрыва целостности физической среды передачи сигналов и доступ с разрывом физической среды ивосстановлением ее с помощью БлД. Например, без разрыва физической среды можно осуществить доступ к проводным линиям связи, но доступ к оптоволоконным линиям возможен только с разрывом среды передачи сигналов. Сообщение, переданное абонентом, поступает через БлД в физическую среду и движется по кольцу. Повторитель (П) задерживает сообщение на время, необходимое для определения адреса абонента и приема его абонентом, восстанавливает ослабленные и искаженные электрические сигналы сообщения.

Участок физической среды между двумя соседними повторителями называется сегментом.

В кольцевой структуре применяются централизованные методы доступа. Разделение времени (временное сегментирование). ЦУС через определенные

промежутки времени по очереди разрешает абонентам передачу сообщений. Время передачи также определено.

Передача полномочия (маркерный доступ). ЦУС формирует служебный пакет-полномочие (маркер), который циркулирует по кольцу. Приход полномочия к абоненту означает разрешение на передачу сообщения этим абонентом. Время передачи определено. Все остальные абоненты работают только на прием. После выдачи сообщения в сеть абонент-отправитель посылает полномочие следующему

абоненту. Абонент-получатель принимает сообщение, проверяет его

правильность и посылает дальше по кольцу с добавлением, что сообщение принято без искажения или с искажением. Отправителъ принимает свое сообщение, которое прошло по всему кольцу, в качестве подтверждения о приеме сообщения получателем. Если сообщение получателем принято с искажением, то отправитель повторяет передачу сообщения.

В централизованных методах доступа может быть реализовано приоритетное обслуживание абонентов. Поскольку централизованные методы доступа организуются единственным в сети ЦУС, то их надежность меньше, чем у случайных методов.

Для повышения надежности и пропускной способности сети применяется

двойное кольцо. Сообщения в кольцах курсируют в разных направлениях. При нарушениях одного кольца уменьшается только пропускная способность сети. При нарушениях обоих колец ближайшие к нарушению автоматически восстанавливают циркуляцию информации в одном кольце.

Пример кольцевой сети: Token Ring Network (филиал фирмы IBM в Цюрихе). Сеть обладает статусом мирового стандарта, ее длина достигает 2 км и обслуживает до 256 абонентов. В сети реализован маркерный метод доступа.

    1. Магистральные сети



Все абоненты подключены к одной физической среде, представляющей собой магистраль (шину). Сообщение, переданное пользователем, поступает через БлД ко всем абонентам сети. Существует два метода доступа к сети:

1. Централизованные методы доступа, аналогичные методам

Кольцевых структур: разделение времени и передача полномочия.

2. Случайные методы доступа, аналогичные методам, характерным для радиоканальных ЛКС.

Для повышения надежности и пропускной способности применяются двойные моноканалы.

Примером магистральной моноканальной структуры является сеть Ethernet,

представляющая собой отраслевой стандарт фирм Intel, DEC и Xerox. Сеть положена в основу международного стандарта, обслуживает до 1000 абонентов при длине сети до 10 км, доступ к сети осуществляется по протоколам CSMA/CD.

    1. Комбинированные сети


Каждая из приведенных структур сетей обладает определенными

достоинствами и недостатками. Преодолеть некоторые недостатки и повысить эффективность сетей можно путем комбинирования (структурирования) различных топологий.

Комбинированная сеть может включать несколько УК, каждый из которых имеет несколько портов.

В зависимости от конструктивных особенностей помещений фирмы,

расположения сотрудников в помещениях, приоритета абонентов сети,

допустимой задержки передачи сообщений и других факторов могут

использоваться различные структуры сетей.

  1. Глобальные сети ЭВМ и их классификация


Глобальные сети охватывают континенты и весь земной шар. Основой для построения территориальных и глобальных компьютерных, телефонных, телеграфных, телексных и других сетей служат первичные сети. В качестве линий связи глобальных сетей используются кабельные и волоконно-оптические линии, а также наземные и спутниковые радиоканалы. Линии связи глобальных сетей состоят из промежуточного оборудования и аппаратуры передачи данных. Усилители, коммутаторы, мультиплексоры и демультиплексоры составляют промежуточное оборудование линий связи.


Глобальные сети можно классифицировать по следующим признакам:

1. По типу средств коммуникаций:

- наземные многоузловые сети;

- спутниковые радиосети;

- комбинированные сети.

2. По способу коммутации сообщений:

- коммутация каналов;

- коммутация сообщений;

- коммутация пакетов;

- адаптивная коммутация.

3. По выбору маршрута передачи сообщения:

- фиксированные пути;

- направленный выбор пути;

- случайные пути;

- лавинный способ.

  1. Структуры глобальных сетей ЭВМ



    1. Многоузловая сеть


Рабочими ЭВМ сети могут быть все классы ЭВМ от персональных до суперЭВМ. Используются также отдельные терминалы (Т). Абоненты подключаются к сети посредством телефонных и телеграфных каналов связи в точках подключения (ТП). Доступ пользователей к ресурсам сети осуществляется через узлы коммутации. Каждый узел коммутации (УК) обслуживает определенное число пользователей, обычно наиболее близко расположенных к узлу. Архитектуру УК составляют ЭВМ со специальным сетевым программным обеспечением и коммуникационное оборудование. УК могут быть обслуживаемыми и необслуживаемыми, т. е. работающими в автоматическом режиме. УК выполняют важные сетевые функции: анализ и формирование сетевых адресов абонентов, кодирование сообщений, контроль и коррекцию ошибок, появившихся в процессе передачи информации, управление потоками сообщений, выбор оптимального для данной ситуации маршрута передачи сообщения и др. Один из УК выполняет роль шлюза или моста.

С одним из УК совмещается центр управления сетью (ЦУС), на котором

работает администратор сети. В ЦУС, как правило, входит наиболее мощная ЭВМ сети со специальным программным обеспечением.

Между УК прокладываются, как правило, магистральные скоростные каналы передачи данных (МСКПД) на основе Коаксиальных, многожильных и оптоволоконных кабелей. В крайнем случае используются телефонные линии связи, обладающие средней скоростью передачи данных.

    1. Спутниковые и комбинированные сети


Применение космических спутников связи привело к возможности создания глобальных радиосетей. Средства коммуникаций включают спутники связи (СС), наземные радиостанции (PC) и проводные каналы связи между ЭВМ и PC. В настоящее время среди глобальных сетей все большее распространение получают комбинированные сети, в которых передача данных через наземные УК дополняется радиосвязью абонентов с УК, а при необходимости - и спутниковой связью.

  1. Взаимное влияние локальных и глобальных сетей ЭВМ


В общем случае можно считать, что характер взаимосвязи локальных и глобальных сетей заключается в том, что локальные сети являются подсистемами большой системы сетей глобальных. В виду сложности и многогранности связей между различными сетями и их компонентами, необходимо обеспечить регулирование процесса передачи информации между ними. Это достигается за счет работы операторов сетей и провайдеров. Оператор сети (network operator) – это компания, которая поддерживает нормальную работу сети. Поставщик услуг (service provider – провайдер) – это компания, которая оказывает платные услуги абонентам.

Владелец, оператор и провайдер сети могут быть в одном лице.

Основу глобальной сети составляет магистральная сеть (backbone network – BN). Магистральная сеть состоит из автономных систем (autonomous systems – AS), которые она объединяет одноранговыми связями. BN и каждая AS имеют собственное административное управление и используют собственные протоколы маршрутизации. Глобальные сети и глобальные связи корпоративных сетей строятся на основе выделенных или коммутируемых каналов, а также на основе коммутации пакетов (см.

рис.1).




Рис.1. Принципы построения глобальных сетей и глобальных каналов связей.


Для создания корпоративных компьютерных сетей используют два вида

территориальных сетей: магистральные сети и сети доступа. Сети доступа – это территориальные сети для связи небольших ЛВС, удаленных компьютеров, банкоматов и т. д. Сети доступа используют в основном телефонные аналоговые сети и сети ISDN54. Глобальные сети выполняют функции, относящиеся к 1-3 уровням модели OSI:

• передача пакетов ЛВС;

• передача пакетов мини- и суперЭВМ;

• передача трафика кассовых аппаратов, банкоматов;

• обмен факсами;

• передача трафика офисных АТС;

• передача видеоконференций;

• выход в городские, междугородние и международные телефонные сети.

Глобальная сеть Интернет оказывает высокоуровневые услуги: WEB-службу, поиск информации, конференции по интересам и др. Структура Интернета представлена на рис.2.




Рис.2. Структура интернета. (К – коммутатор (центр коммутации

пакетов в сетях X.25); М – маршрутизатор; МП – мультиплексор).


Большое разнообразие ООД (абонентов), характерное для глобальной сети,

приводит к сглаживанию трафика и позволяет использовать выделенные линии для построения магистрали. Коммутаторы К размещаются в географических точках, где происходит слияние-ветвление трафика. Маршрутизаторы работают по той же логике, что и в ЛВС. Возможно подключение конечных пользователей по коммутируемым каналам, что снижает качество услуг. Мультиплексоры «голос-данные» позволяют

совместить в глобальной сети оба вида трафика. ЛВС отделена от глобальной сети маршрутизатором или удаленным мостом. В этом случае роль ООД играет порт маршрутизатора или моста. Варианты аппаратуры передачи данных (АПД) для подключения ООД к линии связи, или интерфейсы

«пользоватеь-сеть» (UNI – User-Network Interface), строго стандартизированы:

• модем для работы по выделенным и коммутируемым аналоговых каналам;

• устройство DSU/CSU (Data Service Unit/Channel Service Unit) для работы по

цифровым выделенным каналам;

• терминальные адаптеры для цифровых каналов ISDN.

ООД совместно с АПД образуют оборудование в помещении пользователя (Customer Premises Equipment – CPE).

  1. Тенденции развития сетей ЭВМ


На сегодняшний день в мире существует более 130 миллионов компьютеров, и более 80 % из них объединены в различные информационно-вычислительные сети, от малых локальных сетей в офисах, до глобальных сетей типа Internet.


Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких как ускорение передачи информационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений ( факсов, Е - Маil писем и прочего ) не отходя от рабочего места, возможность мгновенного получения любой информации из любой точки земного шара, а так же обмен информацией между компьютерами разных фирм производителей работающих под разным программным обеспечением.


Первоначально сети ЭВМ использовались сравнительно небольшим числом пользователей и предназначались исключительно для обмена научной информацией. Сегодня сетями пользуется практически пятая часть населения планеты, активно применяя ее как в бизнесе, так и для решения личных задач. Пользователи обращаются к Интернету за нужной информацией, применяют его для коммуникаций и в качестве средства развлечения, нередко отдавая предпочтение Всемирной сети перед другими средствами, которыми можно воспользоваться для достижения тех же целей. В итоге компьютерные сети превратились в удобный, незаменимый и многофункциональный инструмент, необходимый для взаимодействия с окружающим миром, и по популярности опередили сегодня не только печатные СМИ, но и радио с телевидением.

Для наглядности тенденции развития компьютерных сетей мы рассмотрим темпы роста объема аудитории пользующейся всемирной сетью.


Согласно оценке Internetworldstats.com, в мире насчитывалется порядка 2,244 млрд интернет-пользователей. Это означает, что Интернетом в мире пользуются почти 39% населения. В настоящее время темпы роста стабилизировались и теперь не слишком высоки, поскольку в развитых странах интернет-аудитория уже сформировалась и число новых пользователей сравнительно невелико — в прошедшем году аудитория выросла всего на 11,4%. Согласно прогнозам JupiterResearch, к 2011 году глобальная интернет-аудитория достигнет 3,5 млрд и составит 54% от всего населения земного шара. При этом в странах, где уже сформированы зрелые рынки, — в США, Канаде, Японии и странах Западной Европы — темпы появления новых пользователей окажутся гораздо ниже, чем в среднем по миру.

Одновременно с ростом интернет-аудитории увеличивается и время присутствия пользователей в Сети — например, согласно данным аналитической компании Compete.com, общее время, проводимое американскими пользователями в онлайне, за год увеличилось на 24,3%. И теперь, по данным отчета компании Harris Poll, они бывают в Сети примерно 33 часа в месяц. Аналогичные данные приводит и компания comScore Networks — только уже в отношении европейских пользователей, которые в среднем ежемесячно затрачивают на серфинг порядка 24,1 часа. Из европейцев наиболее активны в Сети англичане, шведы и испанцы, затрачивающие на работу в Интернете более 30 часов в месяц (табл. 1). При этом количество загружаемых в месяц web-страниц у шведов больше, чем у пользователей любой другой страны, — 4019, в то время как средний европеец просматривает только 2662 страницы (то есть ровно в 1,5 раза меньше). Стоит отметить, что американские интернетчики в среднем активнее европейских не только в плане времени пребывания в Сети, но и по количеству загруженных страниц — они просматривают порядка 2826 страниц в месяц, то есть больше, чем средний европеец, но меньше, чем англичане, жители скандинавских стран и Нидерландов, а также немцы.


Развитие Интернета в 2009 году определяли четыре фактора: продолжение перехода на высокоскоростную связь, увеличение популярности беспроводных технологий интернет-доступа, расширение полосы пропускания и активное развитие таких сетевых сервисов, как блоги, социальные сети, онлайновые видео- и фотосервисы и IP-телефония. Данным секторам пока далеко до популярности электронной почты, новостных сервисов и интернет-магазинов, однако по темпам роста числа пользователей они на порядок опережают прочие сегменты Сети.


Стоит отметить, что активное развитие названных сервисов стимулируется повышением доступности широкополосного интернет-доступа, а также расширением полосы пропускания. Дело в том, что высокоскоростной доступ появляется все в большем числе домохозяйств, а у провайдеров в силу расширения полосы пропускания имеется больше технических возможностей для предоставления интересующих пользователей сетевых сервисов. Все это в совокупности с растущим интересом самих пользователей к ним приводит к быстрому развитию данных сегментов Интернета, которые в ближайшее время, по всей видимости, станут довольно значимыми с точки зрения обеспечиваемых доходов.


Отличительные особенности развития Интернета в 2009 году — это более активный рост популярности сетевых сервисов типа блогов, онлайнового видео, социальных сетей и пр., что происходило на фоне дальнейшего распространения широкополосной связи и повсеместной модернизации сетей операторами. Уровень проникновения высокоскоростных вариантов доступа в Сеть во многих странах продолжал быстро расти, в том числе и в отношении домашнего доступа, а у операторов расширились технические возможности в плане предоставления набирающих популярность услуг, и это еще больше стимулировало интерес пользователей. Кроме того, наблюдалось явное увеличение интереса к беспроводному варианту доступа в Интернет. Одновременно быстро расширялась и сеть в целом — как за счет стабильного роста количества зарегистрированных доменов, так и вследствие ускоряющегося роста числа web-сайтов. В России 2009-й стал годом очень активного продвижения широкополосной связи и столь же быстрого роста количества активных интернет-пользователей, а также числа зарегистрированных доменных имен.


Заключение.


В реферате были рассмотрены понятия и сущность локальных и глобальных сетей ЭВМ. Определены существующие виды связи, их классификация и принципы их работы. Были изучены возможные структуры локальных и глобальных сетей и их взаимное влияние.


Так же реферат содержит анализ тенденции развития компьютерных сетей со статистическими сводками за 2009 год и определение сфер сетей которые особенно активно развиваются в последнее время .


Список использованной литературы

  1. Анкудинов Г.И., Стрижаченко А.И. Сети ЭВМ и телекоммуникации. Архитектура и протоколы: Учеб.пособие. – СПб.: СЗТУ, 2001. – 92 с.
  2. Блэк Ю. Сети ЭВМ: Протоколы, стандарты, интерфейсы. – М.: Мир, 1990. – 506 с.
  3. Вишневский В.В. Теоретические основы проектирования компьютерных сетей. – М.: Техносфера, 2003. –512 с.
  4. Гук М. Аппаратные средства локальных сетей: Энциклопедия. – СПб.: Питер, 2000. – 576 с.
  5. Компьютерные сети: Учебный курс/Пер. с англ. – М.: ТОО «Channel Trading Ltd», 1997. – 696 с.
  6. Кульгин М. Технологии корпоративных сетей: Энциклопедия. – СПб.: Питер, 2000. – 704 с.
  7. Новиков Ю.В., Кондратенко С.В. Локальные сети: архитектура, алгоритмы, проектирование. – М.: Изд-во ЭКОМ, 2000. – 312 с.
  8. Ногл М. TCP/IP: Иллюстрированный учебник. – М.: ДМК Пресс, 2001.– 480с.
  9. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. – СПб.: Питер, 2002. – 672 с.
  10. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Новые технологии и оборудование IP-сетей. – СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 2000. – 512 с.
  11. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Сетевые операционные системы. – СПб.: Питер, 2002. – 544 с.
  12. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Построение сетей интегрального обслуживания. – Л.: Машиностроение, 1990. – 332 с.
  13. Уолрэнд Дж. Телекоммуникационные и компьютерные сети: Вводный курс/ Пер. с англ. – М.: Постмаркет, 2001. – 480 с.