Функциональный состав и структура сетей ЭВМ

Вычислительные средства (ЭВМ, вычислительные комплексы и системы) абонентских систем и их программное обеспечение (сетевые операционные системы и приложения) являются основными функциональными элементами сетей ЭВМ, выполняющих обработку данных. Их главная задача состоит в реа­лизации функций предоставления, потребления и распределения ресурсов сети. Вычислительные средства, реализующие весь комплекс перечисленных функ­ций относятся к универсальным и составляют основу универсальных абонент­ских систем (УАС). Вычислительные средства, специализированные на предос­тавлении ресурсов, называются серверами и составляют основу сервисных або­нентских систем (САС). Специализированные на потреблении сетевых ресур­сов - называются клиентами и составляют основу клиентских абонентских систем (КАС). Специализированные на управлении вычислительной сетью - называются административными и составляют основу административных або­нентских систем (ААС). Классификация сетевых абонентских систем по функ­циональному признаку:

 

Универсальные абонентские системы используются для построения од­норанговых сетей ЭВМ. Остальные виды абонентских систем используются для построения сетей типа «клиент - сервер».

Вычислительные средства узлов коммутации, совместно с каналами свя­зи, образуют телекоммуникационную сеть с определенной топологической структурой и реализуют функции передачи данных между всеми абонентскими системами сети.

Таким образом, в составе любой сети ЭВМ можно выделить следующие основные функциональные компоненты:

· абонентские системы различного назначения (УАС, САС, КАС, ААС), в со­вокупности образующие абонентскую сеть;

· узлы коммутации и каналы связи, образующие телекоммуникационную сеть.

Отдельные сети ЭВМ посредством специального межсетевого оборудо­вания (МСО) могут объединяться между собой, образуя одноуровневые или многоуровневые иерархические структуры.

По такому принципу могут объединяться локальные, региональные и глобальные сети ЭВМ.

Классификация сетей ЭВМ

 

По функциональному назначению сети ЭВМ подразделяются на:

· информационные сети;

· вычислительные сети;

· информационно-вычислительные сети.

Информационные сети предоставляют пользователям в основном ин­формационные услуги. К таким сетям относятся сети научно-технической и справочной информации, резервирования и продажи билетов на транспорте, се­ти оперативной информации служб специального назначения и т.д.

Вычислительные сети отличаются наличием в своем составе более мощ­ных вычислительных средств, запоминающих устройств повышенной емкости для хранения прикладных программ, банков данных и знаний, доступных для пользователей, возможностью оперативного перераспределения ресурсов меж­ду задачами.

На практике наибольшее распространение получили смешанные инфор­мационно-вычислительные сети, в которых осуществляются хранение и пере­дача данных, а также решение различных задач по обработке информации.

По размещению основных информационных массивов (банков данных) сети подразделяются на следующие типы:

· сети с централизованным размещением информационных массивов;

· сети с локальным (абонентским) размещением информационных массивов.

В сетях с централизованным размещением информационные массивы формируются и хранятся на главном файловом сервере сети. В сетях с локаль­ным размещением информационные массивы могут находиться на различных файловых серверах.

По степени территориальной рассредоточенности компонентов сети раз­личают:

· глобальные сети, охватывающие территорию страны или нескольких стран с расстояниями между отдельными узлами сети в несколько тысяч километ­ров;

· региональные сети, расположенные в пределах определенного территори­ального региона (города, района, области и т.п.);

· локальные вычислительные сети, охватывающие сравнительно небольшую территорию (в радиусе до 10 км).

По типу используемых вычислительных средств сети могут быть:

· однородными (ЭВМ всех абонентских систем сети аппаратно и программно совместимы);

· неоднородными (ЭВМ абонентских систем сети аппаратно и программно несовместимы).

Локальные сети ЭВМ обычно являются однородными, а региональные и глобальные - неоднородными.

По методу передачи данных различают сети:

· с коммутацией каналов;

· с коммутацией сообщений;

· с коммутацией пакетов;

· со смешанной коммутацией.

Важным признаком классификации сетей ЭВМ является их топология, т.е. структура связей между элементами сети. Топология оказывает существен­ное влияние на пропускную способность, на устойчивость сети к отказам ее оборудования, на качество обслуживания запросов пользователей, на логиче­ские возможности и стоимость сети.

Для построения сетей ЭВМ используются следующие топологические структуры:

· радиальная (звездообразная);

· кольцевая;

· шинная;

· полно связная;

· древовидная (иерархическая);

· смешанная.

Основу сетей с радиальной (звездообразной) топологией со­ставляет главный центр, который может быть как активным (выполняется об­работка информации), так и пассивным (выполняется только ретрансляция ин­формации). Такие сети довольно просты по своей структуре и организации управления. К недостаткам сетей с радиальной топологией можно отнести: на­рушение связи при выходе из строя центрального узла коммутации, отсутствие свободы выбора различных маршрутов для установления связи между АС, уве­личение задержек в обслуживании запросов при перегрузке центра обработки, значительное возрастание общей протяженности линий связи при размещении АС на большой территории.

В сетях с кольцевой топологией информация между абонент­скими станциями передается только в одном направлении. Кольцевая структура обеспечивает широкие функциональные возможности сети при высокой эффек­тивности использования моноканала, низкой стоимости, простоте методов управления, возможности контроля работоспособности моноканала. К недос­таткам сетей с кольцевой топологией можно отнести: нарушение связи при вы­ходе из строя хотя бы одного сегмента канала передачи данных.

В сетях с шинной топологией используется моноканал переда­чи данных, к которому подсоединяются абонентские системы. Данные от пере­дающей АС распространяются по каналу в обе стороны. Информация поступает на все АС, но принимает сообщение только та АС, которой оно адресовано. Шинная топология - одна из наиболее простых. Она позволяет легко наращи­вать и управлять сетью ЭВМ, является наиболее устойчивой к возможным не­исправностям отдельных абонентских систем. Недостатком шинной топологии является полный выход из стоя сети при нарушении целостности моноканала.

В полно связной сети информация может передаваться между всеми АС по собственным каналам связи. Такое построение сети требует боль­ного числа соединительных линий связи. Оно эффективно для малых сетей с небольшим количеством центров обработки, работающих с полной загрузкой каналов связи.

В сетях с древовидной топологией реализуется объединение нескольких более простых сетей с шинной топологией. Каждая ветвь дерева представляет собой сегмент. Отказ одного сегмента не приводит к выходу из строя остальных сегментов.

Топология крупных сетей обычно представляет собой комбинации не­скольких топологических решений. Примером такой сети может служить сеть со смешанной радиально - кольцевой топологией.

Правильный и рациональный выбор основных функциональных, техни­ческих и программных компонентов сетей ЭВМ, их топологической структуры оказывают непосредственное влияние на все технические характеристики и общую эффективность функционирования сетей ЭВМ в целом. Это особенно важно для вычислительных сетей военного назначения, предназначенных для обработки и передачи больших информационных массивов данных в условиях жесткого лимита времени и высоких требований к достоверности информации.