Информационно-вычислительные сети

Информационно-вычислительные сети включают вычисли­тельные сети, предназначенные для распределенной обработки данных (совместное использование вычислительных мощно­стей), и информационные сети, предназначенные для совместно­го использования информационных ресурсов. Сетевая техноло­гия обработки информации весьма эффективна, так как предос­тавляет пользователю необходимый сервис для коллективного решения различных распределенных прикладных задач, увеличи­вает степень использования имеющихся в сети ресурсов (инфор­мационных, вычислительных, коммуникационных) и обеспечи­вает удаленный доступ к ним.

Распределение потоков сообщений с целью доставки каждо­го сообщения по адресу осуществляется на узлах коммутации (УК) с помощью коммутационных устройств. Система распределений потоков сообщений в УК получила название системы коммутации.

Под коммутацией в сетях передачи данных имеется в виду совокупность операций, обеспечивающих в узлах коммутации передачу информации между входными и выходными устройст­вами в соответствии с указанным адресом. При коммутации с накоплением (КН) абонент имеет постоянную прямую связь со своим УК и передает на него информацию. Затем эта информация передается через узлы коммуникации другим абонентам, причем в случае занятости исходящих каналов информация запоминается в узлах и передается по мере освобождения каналов в нужном направлении.

Базовые сетевые топологии

Рассмотрим (на примере локальных сетей) основные принципы комплексирования сетевого оборудования (или monoлогии сетей). При создании сети в зависимости от задач, которые она должна будет выполнять, может быть реализована одна из трех базовых топологий: «звезда», «кольцо» и «общая шина» — рис.2.

Рис. 2. Базовые сетевые топологии:

a — звезда; б — кольцо; в — шинная топология; г — логическое кольцо

Концепция топологии сети в виде звезды заимствована из об­ластибольших ЭВМ, в которой головная (хост-) машина полу­чает и обрабатывает все данные с периферийных устройств (терминалов или рабочих станций пользователя), являясь единствен­ным активным узлом обработки данных.

Информация между любыми двумя пользователями в этом случае проходит через центральный узел вычислительной сети. Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает.

Кабельное соединение достаточно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически рас­положен не в центре сети. При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.

Топология в виде звезды является наиболее быстродействую­щей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку пере­дача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдель­ным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Кроме того, частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысока по сравнению с наблюдаемой при других топологиях.

При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т. е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией 4 и т. д. Последняя рабо­чая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыка­ется в кольцо, данные передаются от одного компьютера к дру­гому как бы по эстафете. Если компьютер получит данные, предназначенные для другого компьютера, он передает их сле­дующему по кольцу. Если данные предназначены для получив­шего их компьютера, они дальше не передаются.

Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой мо­жет быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географически рабочие станции расположены далеко от кольца (например, в линию).

Пересылка сообщений является очень эффективной, так как большинство сообщений можно отправлять по кабельной систе­ме одно за другим. Очень просто можно выполнить циркуляр­ный (кольцевой) запрос на все станции. Продолжительность пе­редачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.

Основная проблема кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна участвовать в пересылке ин­формации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них работа в сети прекращается.

Топология «общая шина» (магистраль) предполагает использо­вание одного кабеля, к которому подключаются все компьютеры сети. В данном случае кабель используется совместно всеми станциями по очереди. Принимаются специальные меры для того, чтобы при работе с общим кабелем компьютеры не мешали друг другу передавать и принимать данные.

Надежность здесь выше, так как выход из строя отдельных компьютеров не нарушает работоспособность сети в целом. По­иск неисправностей в кабеле затруднен. Кроме того, так как используется только один кабель, в случае повреждения нарушает­ся работа всей сети.

Комбинированные топологические решения. Наряду с базовыми, на практике применяется ряд комбинирован­ных топологий. К таковым относится, например, логиче­ская кольцевая сеть, которая физически монтируется как соединение звездных топологий (рис. 2, г). Отдельные «звезды» включаются с помощью специальных коммутаторов, которые иногда называют «хаб» (от англ. Hub — концентратор).