Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Лекция 1. Основные понятия вычислительных

Вычислительные системы, сети и
телекоммуникации
Лекция 1. Основные
понятия вычислительных
сетей
Проф., д.т.н. Гусева А.И. ,
ассистент Киреев В.С.
аспирант Цыплаков А.C.
2008 г.
Вычислительные сети
Вычислительная сеть - объединение в одну
систему большого количества
сложноорганизованных и интенсивно
взаимодействующих между собой устройств
Вычислительная сеть - объединение двух или
более компьютеров, которое позволяет им
разделять ресурсы друг друга
Вычислительные сети
Основные понятия
• Технология передачи данных
• Топология
• Среда передачи
• Протоколы связи
Классификация
Для классификации сетевых архитектур
обычно используют:
•
•
•
•
географический размер сети
технологию передачи данных
способ разделения ресурсов
топологию связи
Географический размер сети
• локальные (LAN),
• региональные (MAN)
• глобальные (WAN)
Локальные вычислительные
сети
Локальные вычислительные сети (ЛВС):
• интегрируют компьютеры и другие сетевые
устройства в пределах небольшого физического
пространства (например одного или нескольких
рядом находящихся зданий)
• работают на высоких скоростях передачи (10
Мб/с, 100Мб/с, 1 Гб/с, 10 Гб/с)
• обмен информацией между устройствами
происходит с большой интенсивностью
• среда передачи данных - витая пара, коаксиал,
оптоволокно, беспроводная связь
Региональные вычислительные
сети
Региональные сети (РВС)
используют
технологию глобальных сетей для объединения
локальных сетей в конкретном регионе, городе
• работают на скоростях передачи 100Мб/с, 1 Гб/с,
10 Гб/с
• обмен информацией между устройствами
локализован по «золотому сетевому сечению»
• среда передачи данных - оптоволокно,
спутниковая связь
Глобальные вычислительные
сети
Глобальные сети (ГВС) охватывают
весь
земной
шар,
для
этого
используются
дополнительные
средства коммуникаций – спутники,
антенны т.д.
Способ разделения ресурсов
Одноранговые (ресурсоориентированные)
управление ресурсами распределено, т.е. все
персональные компьютеры могут
предоставлять свои ресурсы в распоряжение
всех остальных
Способ разделения ресурсов
Клиент-серверные, т.е. с выделенным сервером
(пользователеориентированные)
управление ресурсами централизовано,
т.е. в сети выделяется специальный
компьютер-сервер, который занимается
только
обслуживанием
сетевых
запросов от других компьютеровклиентов
Одноранговая архитектура
Достоинства
•Легка в установке и настройке
•Невысокая стоимость
приобретения и эксплуатации
•Выход из строя одного
компьютера не влияет на
работоспособность всей сети
•Пользователи контролируют все
свои собственные ресурсы
•Не нужно дополнительного
программного обеспечения,
кроме операционной системы
•Не нужен сетевой администратор
•Хорошо подходит для 10-20
пользователей
Недостатки
•Отсутствует централизованная
схема поиска и управления
доступом к данным
•Пользователи должны помнить
пароль доступа к каждому ресурсу
•При подключении к
разделяемому ресурсу происходит
резкое падение
производительности
•Сетевая безопасность
применяется одновременно
только к одному ресурсу
•Отсутствуют средства
масштабирования сети
Клиент-серверная архитектура
Достоинства
Недостатки
•Обеспечивает
централизованное управление
бюджетами
пользователей,
безопасностью и доступом к
ресурсам
•Выход из строя сервера влияет на
работоспособность
всей
сети,
вплоть до неработоспособности
•Пользователи
должны
помнить только один пароль
для доступа
•Хорошо масштабируется,
•Высокая
сервера
производительность
•Нужен сетевой администратор для
сопровождения
сложного
специализированного
программного обеспечения
•Увеличивается стоимость из-за
необходимости
выделенного
оборудования
и
специализированного
программного обеспечения
Технология передачи данных
Коммутация каналов – метод управления
потоком данных в реальном времени, для
которого
от одного абонента к другому
устанавливается канал связи, сохраняющийся
все время передачи
Коммутация пакетов - способ управления
передачей, при котором пакеты- короткие блоки
информации строго определенной структуры с
заголовком и полем данных, передаются от
одного узла к другому
Среда передачи данных
•витая пара
•коаксиальный кабель
•волоконно-оптический кабель
•беспроводные радиочастотные каналы
связи
Коммутация каналов
Достоинства
•
Темп передачи данных
определяется передатчиком
•
Канал передачи создается до
начала передачи (установление
соединения) и фиксируется на
все время передачи
•
Сохраняет естественный
порядок передаваемых данных
•
Имеется большой опыт его
создания
•
Есть хорошо развитая
инфраструктура (телефонные
сети)
Недостатки
•
Низкая производительность
•
Низкая надежность
•
Медленным установлением
соединения
•
Ориентировано на низкие
скорости передачи
Коммутация пакетов
Достоинства
Недостатки
• Высокая скорость
установления соединения
(передатчик сразу начинает
передачу и не ждет
физического установления
соединения)
• Высокая
производительность
передачи за счет
использования различных
видов
мультиплексирования
• Необходимость
дополнительных затрат на
управление потоком
пакетов и защиту от
ошибок
Топология сетей
Описывает физическое расположение
программно-аппаратных компонентов
(физическая топология) и методы
для
помещения,
извлечения
и
перемещения
данных
в
среде
(логическая топология):
Топология сетей
•
•
•
•
•
•
•
кольцо(ring);
общая шина (bus);
звезда (star);
дерево (tree);
сотовая (cellural);
полносвязная (mesh)
гибридная