Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Подальший розвиток локальних мереж




Кабель вита пара

Вита пара (англ. twisted pair) — вид мережного кабелю, є однією або декількома парами ізольованих провідників, скручених між собою (з невеликою кількістю витків на одиницю довжини), для зменшення взаємних наведень при передачі сигналу, і покритих пластиковою оболонкою. Використовується як мережевий носій в багатьох технологіях, таких як Ethernet, ARCNet і Token ring. В даний час, завдяки своїй дешевизні і легкості в установці, є найпоширенішим для побудови локальних мереж.

Кабель приєднується до мережевих пристроїв за допомогою з'єднувача 8P8C.

Підтримує передачу даних на відстань до 100 метрів. На довших відстанях сигнал через загасання не розпізнається; якщо передача даних на більшу відстань все ж таки необхідна, потрібно скористатися повторювачем, або ж використовувати коаксіал.

Види кабелю

Залежно від наявності захисту — електрично заземленої мідної сітки або алюмінієвої фольги навколо скручених пар, визначають різновиди даної технології:

– неекранована вита пара (UTP — Unshielded twisted pair);

– екранована вита пара (STP — Shielded twisted pair);

– фольгована вита пара (FTP — Foiled twisted pair);

– фольгована екранована вита пара (SFTP — Shielded Foiled twisted pair).

В деяких типах екранованого кабелю, захист може використовуватися ще і навкруги кожної пари. Екранування забезпечує кращий захист від електромагнітних наведень як зовнішніх, так і внутрішніх, і так далі.

Категорії кабелю

Існує декілька категорій кабелю вита пара, які нумеруються від CAT1 до CAT7. Кабель вищої категорії звичайно містить більше пар дротів і кожна пара має більше витків на одиницю довжини. Категорії неекранованої витої пари описуються в стандарті EIA/TIA 568 (Американський стандарт проводки в комерційних спорудах).

CAT1 — телефонний кабель, всього одна пара. В США використовувався раніше, і провідники були скручені між собою. Використовується тільки для передачі голосу або даних за допомогою модему.

CAT2 — старий тип кабелю, 2 пари провідників, підтримував передачу даних на швидкостях до 4 Мбіт/с, використовувався в мережах token ring і ARCNet. Зараз іноді зустрічається в телефонних мережах.

CAT3 — 2-парний кабель, використовувався при побудові локальних мереж 10BASE-T і token ring, підтримує швидкість передачі даних тільки до 10 Мбіт/с. На відміну від попередніх двох, відповідає вимогам стандарту IEEE 802.3. Також дотепер зустрічається в телефонних мережах.

CAT4 — кабель складається з 4-х скручених пар, використовувався в мережах token ring, 10BASE-T, 10BASE-T4, швидкість передачі даних не перевищує 16 Мбіт/с, зараз не використовується.

САТ5 — 4 − парний кабель, це і є, те, що звичайно називають кабель «вита пара», завдяки високій швидкості передачі, до 100Мбіт/с при використанні 2 пар і до 1000 Мбіт/с, при використанні 4 пар, є найпоширенішим мережевим носієм, що використовується в комп'ютерних мережах дотепер. При прокладці нових мереж користуються дещо вдосконаленим кабелем CAT5e, який краще пропускає високочастотні сигнали.

CAT6 — Застосовується в мережах Fast Ethernet і Gigabit Ethernet, складається з 4 пар провідників і здатний передавати дані на швидкості до 10000Мбіт/с.

Доданий в стандарт в червні 2002 року, пропускає сигнали частотою до 200МГц. Існує категорія CAT6е, в якій збільшена частота сигналу, що пропускається, до 500МГц. За даними IEEE 70 % встановлених мереж в 2004 році, використовували кабель категорії CAT6, проте можливо це просто дань моді, оскільки кабель CAT5 і CAT5e цілком справляється в мережах 10GBASE-T

CAT7 — Специфікація на даний тип кабелю поки не затверджена, швидкість передачі даних до 10000 Мбіт/с, частота сигналу, що пропускається, до 600—700 Мгц. Кабель цієї категорії екранований.

 

Застосування:

Звита пара широко застосовується в мережних технологіях і комунікаціях; кабелем категорії 6 замінюють коаксіальний кабель. Незважаючи на велику захищеність екранованої витої пари, вона не набула широкого поширення через складність в установці — необхідне заземлення і кабель, порівняно з неекранованою звитою парою, жорсткіший.

Перехресний кабель (crossover cable):

Використовується для з'єднання однотипного обладнання (наприклад, комп'ютер − комп'ютер).

Схема обтискання для 100 МБіт/с

 

Рисунок 4.12 − Схема обтискання кабелю CAT5

 

Для того щоб комп'ютерна мережа функціонувала правильно, при прокладці кабелю необхідно з'єднати відповідні контакти на роз'ємі 8P8C в певній послідовності з одного і іншого кінця (8P8C помилково ще називають RJ-45). Дану послідовність позначають кольорами проводів, при достатньому знанні можна скласти послідовність на власний розсуд, проте це може служити джерелом плутанини у великих мережах. Тому при прокладанні витої пари користуються двома стандартними схемами обтискання:

– прямий порядок обтискання — для з'єднання мережевої карти з комутатором або концентратором.

– перехрещений (кросований) з інвертованою розводкою контактів роз'ємів. Застосовується для з'єднання двох комп'ютерів і для з'єднання деяких старих моделей концентраторів та комутаторів.

Прямий кабель (straight through cable):

Існує два стандартних варіанти створення прямого кабелю (рис. 1.20 а), б)):

Рисунок 4.13 а) − Варіант за стандартом EIA/TIA-568A (часто позначають просто 568A)

 

Рисунок 4.13 б) − Варіант за стандартом EIA/TIA-568B - застосовується найчастіше

 

 

Рисунок 4.14 − Приклади кабелю вита пара UTP та зовнішнього кабелю UTP, FTP

 

4.3 Волоконно − оптичний кабель

Оптоволоконний (він же волоконно − оптичний) кабель — це принципово інший тип кабелю в порівнянні з розглянутим коаксіальним. Інформація по ньому передається не електричним сигналом, а світловим. Головний його елемент − це прозоре скловолокно, по якому світло проходить на величезні відстані (до десятків кілометрів) з незначним ослабленням.

Оптоволоконний кабель (Optical cable) − хвилевід, призначений для направленої передачі світла. Конструктивно світлопровід є тонкою кварцевою ниткою, оточеною захисною оболонкою із значно меншим коефіцієнтом заломлення, чніж серцевина. Розповсюдження світла в світлопроводі відбувається за рахунок багатократного віддзеркалення випромінювання від його бічної поверхні.

Оптоволоконний кабель служить для передачі даних або голосових сигналів, які генеруються за допомогою імпульсів лазера або світлодіода. Структура оптоволоконного кабелю дуже проста і схожа на структуру коаксіального електричного кабелю (рис. 1.22), тільки замість центрального мідного дроту тут використовується тонке (діаметром близько 1 − 10 мкм) скловолокно, а замість внутрішньої ізоляції − скляна або пластикова оболонка, що не дозволяє світлу виходити за межі скловолокна. В даному випадку ми маємо справу з режимом так званого повного внутрішнього віддзеркалення світла від межі двох речовин з різними коефіцієнтами заломлення (у скляної оболонки коефіцієнт заломлення значно нижчий, ніж у центрального волокна). Металеве обплетення кабелю зазвичай відсутнє, оскільки екранування від зовнішніх електромагнітних перешкод тут не потрібне, проте іноді його все − -таки застосовують для механічного захисту від навколишнього середовища (такий кабель іноді називають броньовим, він може об'єднувати під однією оболонкою декілька оптоволоконних кабелів).

 

Рисунок 4.15 − Структура оптоволоконного кабелю

Оптоволоконний кабель володіє винятковими характеристиками щодо забезпечення секретності інформації, яка передається та захисту від перешкод. Ніякі зовнішні електромагнітні перешкоди в принципі не здатні спотворити світловий сигнал, а сам цей сигнал принципово не породжує зовнішніх електромагнітних випромінювань. Підключитися до цього типу кабелю для несанкціонованого прослуховування мережі практично неможливо, оскільки це вимагає порушення цілісності кабелю.

Вартість оптоволоконного кабелю постійно знижується і зараз приблизно дорівнює вартості тонкого коаксіального кабелю.

Типова величина затухання сигналу в оптоволоконних кабелях на частотах, що використовуються в локальних мережах, складає близько 5 дБ/км, що приблизно відповідає показникам електричних кабелів на низьких частотах. Але у випадку оптоволоконного кабелю при зростанні частоти сигналу, який передаєтьяс затухання не дуже збільшується, і на великих частотах (особливі понад 200 Мгц) його переваги перед електричним кабелем незаперечні, він просто не має конкурентів.

Проте оптоволоконний кабель має і деякі недоліки.

Найголовніший з них − висока складність монтажу (при установці роз'ємів необхідна мікронна точність, від точності скола скловолокна і ступеня його полірування сильно залежить загасання в роз'ємі). Для установки роз'ємів застосовують зварювання або склеювання за допомогою спеціального гелю, що має такий же коефіцієнт заломлення світла, що і скловолокно. У будь-якому випадку для цього потрібна висока кваліфікація персоналу і спеціальні інструменти. Тому найчастіше оптоволоконний кабель продається у вигляді заздалегідь нарізаних шматків різної довжини, на обох кінцях яких вже встановлені роз'єми потрібного типу.

Хоча оптоволоконні кабелі і допускають розгалуження сигналів (для цього випускаються спеціальні розгалуджувачі на 2 − 8 каналів), як правило, їх використовують для передачі даних тільки в одному напрямі, між одним передавачем і одним приймачем. Адже будь-яке розгалуження неминучо сильно послаблює світловий сигнал, і якщо розгалужень буде багато, то світло може просто не дійти до кінця мережі.

Оптоволоконні кабелі чутливі також до механічних дій (удари, ультразвук) — так званий мікрофонний ефект. Для його зменшення використовують м'які звукопоглинальні оболонки.

Застосовують оптоволоконний кабель тільки в мережах з топологією “зірка” і “кільце”. Жодних проблем узгодження і заземлення в даному випадку не існує. Кабель забезпечує ідеальну гальванічну розв'язку комп'ютерів мережі. В майбутньому цей тип кабелю, ймовірно, витіснить електричні кабелі всіх типів або, в усякому разі, сильно потіснить їх. Запаси міді на планеті виснажуються, а сировини для виробництва скла більш ніж достатньо.

Існують два різні типи оптоволоконних кабелів:

· багатомодовий, або мультимодовий, кабель, дешевший, але менш якісніший;

· одномодовий кабель, більш дорогий, але має кращі характеристики.

Основні відмінності між цими типами пов'язані з разними режимам проходження світлових променів в кабелі.

У одномодовому кабелі практично всі промені проходять один і той же шлях, внаслідок чого всі вони досягають приймача одночасно, і форма сигналу практично не спотворюється. Одномодовий кабель має діаметр центрального волокна близько 1,3 мкм і передає світло тільки з такою ж довжиною хвилі (1,3 мкм). Дисперсія і втрати сигналу при цьому дуже незначні, що дозволяє передавати сигнали на значно більшу відстань, чим у разі застосування багатомодового кабелю.

У багатомодовому кабелі траєкторії світлових променів мають помітний розкид, внаслідок чого форма сигналу на приймальному кінці кабелю спотворюється. Центральне волокно має діаметр 62,5 мкм, а діаметр зовнішньої оболонки − 125 мкм (це іноді позначається як 62,5/125). Для передачі використовується звичайний (не лазерний) світлодіод, що знижує вартість і збільшує термін служби приймачів в порівнянні з одномодовим кабелем. Довжина хвилі світла в багатомодовому кабелі рівна 0,85 мкм. Допустима довжина кабелю досягає 2−5км. В даний час багатомодовий кабель − основний тип оптоволоконного кабелю, оскільки він дешевший і доступніший.

Затримка розповсюдження сигналу в оптоволоконному кабелі не сильно відрізняється від затримки в електричних кабелях. Типова величина затримки для найбільш поширених кабелів складає близько 4 − 5 нс/м.

 

ВОК 8 жильний 50/125, TigBuf, зовнішній/внутішній (Brand-Rex).

Рисунок 4.16 − Приклад оптоволоконного кабелю (ВОК) H050C8LU

 

Рисунок 4.17 − ВОК 6-жильний,багатомодовий, 50/125, для зовнішньої/внутрішньої проводки, LSZH оболочка, склянна нитка.

 

 

ПОДАЛЬШИЙ РОЗВИТОК ЛОКАЛЬНИХ МЕРЕЖ

5.1 Корпоративні мережі

Найперші типи локальних обчислювальних мереж не могли відповідати потребам великих підприємств, офіси яких зазвичай розташовано в різних місцях. Та щойно переваги комп'ютерних мереж стали незаперечними і мережні програмні продукти почали заповнювати ринок, перед корпораціями повстало завдання розширення мереж з метою збереження конкурентоспроможності.

В англомовній літературі цей вид мереж найчастіше називають “ enterprise − wide networks” (з англ. — мережа масштабу підприємства), а в Україні став загальновживаним інший термін іноземного походження — “корпоративна мережа”.

Термін “ корпоративна ” відображає, з одного боку, розмір мережі, бо корпорація — це велике підприємство, з іншого боку — зміст об'єднання, тобто корпоративною є мережа, що утворена в результаті об'єднання кількох, як правило, різнорідних мереж. У разі об'єднання окремих мереж великого підприємства, що має підрозділи в різних містах і країнах, в єдину мережу сукупність кількісних характеристик об'єднаної мережі часто перевищує деякий критичний поріг, за межами якого утворюється нова якість. При цьому кількість користувачів і комп'ютерів може вимірюватися тисячами, число серверів — перевищувати кілька сотень, число записів у базі даних — кілька мільйонів, а відстані між мережами можуть виявитися такими, що використання глобальних зв'язків стає необхідністю. Крім того, неодмінним атрибутом такої складної і великомасштабної мережі є гетерогенність§, адже неможливо задовольнити потреби тисяч користувачів за допомогою однотипних елементів і однорідних структур. У корпоративній мережі обов'язково використовуватимуться різноманітні типи комп'ютерів — від мейнфреймів до персональних, 3 − 5 типів операційних систем, близько десяти різноманітних комунікаційних протоколів, кілька СКБД і велика кількість інших додатків. Перевищення кількісними змінами деякої критичної маси і привело до появи нової якості — корпоративної мережі. Терміном “корпоративність” позначається належність описаного виду мережі одному великому підприємству. Ця ознака не є основною, а відображає той факт, що великомасштабна, гетерогенна і добре інтегрована мережа найчастіше утворюється в результаті зусиль підприємства з об'єднання своїх окремих мереж у єдину інформаційну систему. Відтак, якщо мережа має зазначені особливості, але не належить одній корпорації, її все одно можна назвати корпоративною.

Корпоративні мережі формувалися поступово. Спочатку на підприємствах створювалися невеликі локальні мережі, використовувані тільки невеликою групою працівників — так звані мережі робочих груп (згодом перетворилися на мережі відділів і кампусів (майданчиків)).

Мережі відділів або робочих груп використовуються групою людей, об'єднаних вирішенням спільного завдання, такого, наприклад, як бухгалтерський облік або маркетинг. Основною метою мереж відділів є поділ ресурсів, таких як додатки, дані, лазерні принтери і, можливо, модеми. Зазвичай мережі відділів мають один або два файлові сервери і щонайбільше 30 користувачів. Мережі відділів, як правило, не поділяються на підмережі (сегменти) за допомогою мостів. Навіть коли мережі відділів об'єднані в корпоративну мережу, більша частина трафіка локалізується в мережі відділу, тому що саме в її межах виконується більша частина роботи. Адже користувачі в 80 % випадків звертаються до локальних ресурсів, а в 20 % випадків — до віддалених ресурсів.

Мережі робочих груп і відділів звичайно створюються на основі однієї або кількох мережних технологій — Ethernet, Token Ring, а в тому разі, коли в робочій групі обмінюються великими обсягами інформації (наприклад мультимедійними файлами), застосовуються високошвидкісні протоколи — FDDI, Fast Ethernet або 100VG − AnyLAN. Така мережа зазвичай використовує одну або максимум дві мережні операційні системи. Найчастіше це мережа з виділеним сервером NetWare 3.x або Windows NT, чи однорангова мережа, наприклад мережа Windows for Workgroups.

Наступним кроком в еволюції мереж є об'єднання локальних мереж кількох відділів у єдину мережу будинку або групи будинків — так звану мережу кампусів.

Фрагмент кабельннх підсистем на прикладі мережі масштабу підприємства має такий вигляд (рис. 5.1).

 

 

Рисунок 5.1 − Кабельна підсистема на прикладі мережі масштабу підприємства

 

Мережі кампусів можуть простягатися на кілька кілометрів, але при цьому не потребую глобальних з’єднань. Ці мережі мають хребет (backbone), або головну мережу, і підмережі, подібні ребрам.

Для підвищення продуктивності підприємства іноді використовують маршрутизатори, проте найчастіше підмережі приєднують до хребта за допомогою мостів або концентраторів. У мережі кампуса в кожному відділі здійснюється адміністрування за допомогою власних серверів, але працівники відділу одержують доступ до деяких файлів і ресурсів мереж інших відділів. Послуги, надані мережами кампусів, не обмежуються простим розподілом файлів і принтерів, а часто включають доступ до серверів інших типів, наприклад до факс − серверів і серверів високо швидкісних модемів. Мережі кампусів падають також важливу послугу − доступ до корпоративних баз даних незалежно від того, розташовуються вони на серверах баз даних або на міні − комп'ютерах.

Саме на рівні мережі кампуса починаються проблеми інтеграції. Типи комп'ютерів, мережиих операційних систем, мережного апаратного забезпечення можуть відрізнятися в кожному відділі. Наприклад, інженерний відділ може використовувати операційну систему UNIX і мережне устаткування Ethernet, відділ продажів — операційне середовише DOS/Novell та устаткування Тоken Ring. Досить часто мережа кампуса з'єднує різнорідні комп'ютерні системи, тоді як мережі відділів використовують однотипні комп'ютери. Наприклад, два відділи, що працюють разом, можуть з'єднати свої комп'ютерні системи, а вже згодом до них захоче приєднатися третій відділ. Звідси випливають складнощі керувати мережами кампусів, потрібні кваліфікованіші адміністратори, яких треба спеціально навчати. У разі збоїв і відмов адміністратору вже недостатньо перевірити надійність з'єднання, виникає потреба у витонченіших засобах оперативного керування мережею.

Мережа кампуса має багато ознак корпоративної мережі, їй не вистачає тільки масштабності і наявності глобальних зв'язків. Корпоративна мережа — це об'єднання мереж кількох кампусів, а мережа кампуса — це об'єднання мереж робочих груп і відділів. Що більша кількість об'єднуваних мереж, то яскравіше виражено нові якісні ознаки. Найпростіше для невеликої мережі завдання ведення облікової інформації про користувачів перетворюється на складну проблему для мережі масштабу підприємства. Використання глобальних зв'язків змусило фахівців із локальних мереж поринути в новий для них світ тслекомунікацій. Особливого значення набули завдання подолання гетерогенності, у результаті вирішення яких у мережі з'явилися численні шлюзи, що забезпечують узгоджену роботу різноманітних операційних систем і мережних системних додатків. Для забезпечення спільної роботи в мережі різноманітних комунікаційних протоколів стали широко використовуватися багатопротокольні маршрутизатори і мости.

Також розширилося коло послуг, що надаються кінцевому користувачеві. Крім традиційних послуг локальних мереж — розподілу файлів і принтерів, до звичайного сервісного набору корпоративної мережі зазвичай входять поштова служба, засоби колективної роботи, підтримка віддалених користувачів, факс − сервіс, обробка голосових повідомлень, оріанізація відеоконференцій тощо. Важливого значення набуває час реакції додатків у корпоративній мережі, адже в умовах динамічного ринку для успішної боротьби з конкурентами рішення потрібно приймати в реальному масштабі часу, що потребує відповідної організації корпоративної мережі та її додатків, у тому числі СКБД, здатної оперативно обробити запити до даних (підтримка режиму On Line Transaction Processing, OLTP). Водночас у великій корпоративній мережі особливо складно забезпечити прийнятний час реакції. Цьому перешкоджає висока інтенсивність потоку запитів, створюваних сотнями і тисячами працівників корпорації, потреба здійснювати пошук даних у базах величезних розмірів, невисока швидкість глобальних ліній зв'язку між відділеннями корпорації, уповільнення швидкості взаємодії в шлюзах, що узгоджуюсь взаємодію неоднорідних компонентів різноманітних підмереж. У корпоративних системах попередніх поколінь особливо великі бази даних зберігали централізовано на мейнфреймах і забезпечували доступ до даних у пакетному режимі, що унеможливлювало швидку реакцію на запит. Нині вимоги роботи в реальному часі стали для корпорацій нагальною потребою й однією з основних вимог, що висуваються до корпоративних мереж і корпоративних додатків.

Об'єднання транспортних потоків окремих мереж у корпоративній мережі відбувається за рахунок використання спільного для всіх мереж магістрального протоколу мережного рівня моделі OSI. Мережний рівень дає змогу з'єднувати мережі, в яких працюють різноманітні протоколи канального рівня. При цьому у разі передачі з мережі в мережу пакета мережного рівня оболонка канального рівня одного виду замінюються оболонкою канального рівня іншого виду. Інформацією, на основі якої відбувається така заміна, є номер мережі і номер вузла в мережі, що не змінюється при переході пакета з мережі в мережу. Існує велика кількість протоколів як мережного, так і канального рівня. Всі вони вирішують одне завдання, але різними засобами, тому у великих мережах мережним інтеграторам і адміністраторам доводиться мати справу одночасно з кількома мережними протоколами. Популярними протоколами мережного рівня, що використовуються для об'єднання підмереж у корпоративну мережу, є IP та Novell IPX. Протоколи мережного рівня є не тільки протоколами локальних мереж. З їхньою допомогою можна створювати інтермережі, що включають як локальні, так і глобальні мережі. У кожній із цих мереж діють свої правила внутрішньої доставки пакетів, а їхня спільна робота стає можливою завдяки наявності протоколу мережного рівня.

Останнім часом роль об'єднуючого протоколу мережного рівня дедалі частіше виконує ІР, який був розроблений для мережі Internet і операційної системи Unix. Для цього протоколу існують стандарти використання з усіма основними протоколами канального рівня локальних мереж, таких як Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet i 100VG – AnyLAN, а також 3 протоколами глобальних мереж - Х.25, Frame Relay, PPP. Уже є специфікація для використання ІР з протоколами таких перспективних мереж, як АТМ, − так звана специфікація Classical ІР. Важливими перевагами ІР є його висока ефективність при роботі на низькошвидкісних глобальних лініях зв'язку. Структуризація транспортної підсистеми корпоративної мережі та її ієрархічна багаторівнева будова − це взаємозалежні поняття. Структуризація — це поділ великої системи на окремі взаємозалежні підсистеми, а ієрархічне багарівневе дерево − це найчастіше використовуваний тип структурування транспортних зв'язків у корпоративній мережі. Неконтрольована мережа має властивість розростатися хаотично. Така стихійно утворена мережа погано керована і схильна до частих збоїв і відмов. Проблеми ранніх мереж Ethernet, що зростали у такий спосіб, добре відомі: відсутність технічного обгрунгування здійснених змін, неповне документування. Це призводило до занадто великих витрат сил і часу на пошук причин відмов і збоїв, що виникали. Масштабні системи потрібно особливо старанно планувати і структурувати, вибираючи для кожної мережі відповідні типи кабельних систем, протоколи та пристрої з'єднання мереж — повторювачі, мости, маршрутизатори і шлюзи. Адже метою обчислювальної мережі є надання користувачам доступу до всіх ресурсів мережі.

5.2 Віртуальні мережі

Одна з причин, з якої віртуальні мережі стають дедалі популярнішими, полягає в тому, що сегменти рідко бувають статичними: через виробничі міркування, а також кадрові зміни сегменти постійно видозмінюються. Виконання цих змін вручну, наприклад, переведення людей з однієї групи до іншої або надання доступу членам однієї групи до ресурсів іншої, здебільшого досить стомливе і трудомістке. Звичайно для цього потрібне додаткове устаткування, наприклад маршрутизатори і брандмауери§, отже, виникає потреба в моніторингу та обслуговуванні додаткових пристроїв і в без того складної мережі. Тому віртуальні мережі стають найкращим засобом сегментування, особливо у великих мережах.

 

Рисунок 5.2 − Фрагмент віртуальної мережі

 

Існує кілька способів побудови віртуальних мереж:

– групування портів;

– групування МАС − адрес;

– використання міток у додатковому полі кадру − приватні протоколи і специфікації ШУУУ802.1 Q/p;

– застосування специфікації LANE для АТМ − комутаторів.

У сучасних віртуальних мережах усі функції сегментування виконують. як правило, за допомогою програмного забезпечення всередині комутаторів. У разі застосування віртуальних мереж логічна ієрархія не повинна обов'язково відповідати фізичній структурі Адже комутатори запрограмовані на просування трафіка відповідно до логічних сегментів, а не фізичних з'єднань.

За допомогою програмного забезпечення для керування віртуальними мережами адміністратор мережі може, наприклад, визначити, що конкретний порт на конкретному комутаторі належить до віртуальної мережі А, тоді як сусідній порт на тому самому комутаторі − до мережі Б. Отже, дві розташовані поруч робочі станції (одна залучена до локальної мережі А, інша − до мережі Б) можуть працювати з двома різними файловими серверами. Віртуальні локальні мережі можна настроїти у такий спосіб, що ці дві робочі станції не зможуть спілкуватися одна з одною. Устаткування деяких виробників дає змогу навіть включати робочі станції в кілька віртуальних мереж. Якщо комусь із користувачів потрібен доступ до кількох сегментів, то найкращим буде підхід на базі віртуальних мереж.

 

5.3 Нейронні мережі

Нейронні мережі виникли в результаті досліджень у сфері штучного інтелекту. Науковці намагалися відтворити здатність біологічних нервових систем навчатися і виправляти помилки, моделюючи низькорівневу структуру мозку. Мозок людини складається з дуже великої кількості нейронів (приблизно 10000000000), сполучених численними зв'язками (у середньому кілька тисяч зв'язків на один нейрон, проте це число може коливатися). Нейрони§ — це спеціальні клітини, здатні поширювати електрохімічні сигнали. Нейрон має розгалужену структуру введення інформації (дендрити§), ядро і вихід, що розгалужується (аксон). При активації нейрон посилає електрохімічний сигнал по своєму аксону. Через синапси цей сигнал досягає інших нейронів, що можуть у свою чергу активуватися. Щоб створити штучний інтелект, потрібно побудувати систему зі схожою архітектурою.

В останні кілька років спостерігаються підвищений інтерес до нейрониих мереж у різних сферах — бинесі, медицині, техніці, геології, фізиці тощо. Нейронні мережі використовуються на практиці скрізь, де потрібно вирішувати завдання прогнозування, класифікації або керування. Цей вражаючий успіх визначається такими факторами: великі можливості і простота у використанні.

Великі можливості. За допомогою нейронної мережі можна отримати винятково потужний метод моделювання, шо дає змогу відтворювати надзвичайно складні залежності. Зокрема, нейронні мережі нелінійні за своєю природою. Тоді як протягом багатьох років лінійне моделювання було основним методом моделювання в більшості сфер, оскільки для нього були розроблені процедури оптимізації. Для задач, де лінійна апроксимація§ незадовільна (а таких досить багато), лінійні моделі працюють погано.

Простота у використанні. Нейронні мережі можуть навчатися на прикладах. Для цього користувач нейроної мережі підбирає представницькі дані, а потім запускає алгоритм навчання, який автоматично сприймає структуру даних. При цьому користувач повинен мати певний набір евристичних знань про те, як слід відбирати і готувати дані, вибирати потрібну архітектуру мережі й інтерпретувати результати. Проте рівень знань, необхідний для успішного застосування нейронних мереж, набагато скромніший, ніж, наприклад, у разі використання традиційних методів статистики.

Нейронні мережі привабливі з інтуїтивної точки зору, оскільки засновані на примітивній біологічній моделі нервових систем. Розвиток таких нейробіологічних моделей призводить до створення справді мислячих комп'ютерів.

Зазвичай нейронні мережі використовуються тоді, коли невідомий точний вид зв'язків між входами і виходами, адже в іншому разі зв'язок можна було б моделювати безпосередньо. Інша істотна особливість нейронних мереж полягає в тому, що залежність між входом і виходом визначається в процесі навчання мережі. Для навчання нейронних мереж застосовують алгоритми двох типів (для різних типів мереж використовують різні тини навчання): кероване (“навчання з учителем’) і некероване (“навчання без учителя”). Найчастіше застосовується “навчання з учителем”.

Користувач повинен підготувати для нейронної мережі набір навчальних даних. Ці дані є прикладами вхідних даних і відповідних їм виходів. Мережа вчиться встановлювати зв'язок між входами і виходами. Звичайно навчальні дані беруться з існуючої інформації. Наприклад, це можуть бути попередні значення цін акцій та індексу FTSE, відомості про позичальників, яким уже надавалися позики, — їхні анкетні дані і те, чи успішно вони виконали свої зобов'язання, тощо. Потім нейрониа мережа навчається за допомогою того або іншою алгоритму (найвідомішим з них с метод зворотного розповсюдження), при якому існуючі дані використовуються для того, щоб мінімізувати помилку прогнозу. Якщо мережа навчена добре, вона набуває здатності моделювати „невідому” функцію, що зв'язує значення вхідних і вихідних змінних, і згодом таку мережу можна використовувати для прогнозування в такій ситуації, коли вихідні значення невідомі.

Кожна нейронна мережа отримує, на вході числові значення і видає на виході також числові значення. Передатна функція для кожного елемента мережі зазвичай вибирається так, щоб її вхідний аргумент міг набувати довільних значень, а вихідні значення перебували б у суворо обмеженому діапазоні.

Задачу прогнозування можна поділити на два основні класи: класифікації і регресії. Зокрема, у задачах класифікації потрібно визначити, до якого з кількох заданих класів належить певний вхідний набір. Прикладами таких задач можуть бути: надання кредиту (до групи високого чи низького кредитного ризику належить особа), діагностика ракових захворювань (пухлина э чи ні), розпізнавання підпису (підроблений, справжній). В усіх цих випадках на виході потрібна всього одна номінальна змінна. У задачах регресії потрібно передбачити значення змінної: завтрашню ціну акцій, витрату пального в автомобілі, прибутки в наступному році тощо. У таких випадках як вихідна потрібна одна числова змінна.

Нейронна мережа може розв'язувати одночасно кілька задач регресії і (або) класифікації, проте звичайно в кожен момент розв'язується тільки одна задача.

Для навчання нейронної мережі крім методу зворотного розповсюдження (back propagation) є інші сучасні алгоритми другого порядку, зокрема метод спряжених градієнтів і метод Левенберга — Маркара (обидва реалізовані в пакеті SТ Neural Networks), що на багатьох задачах працюють значно швидше, іноді на порядок.

 


§ Гетерогенність − різнорідність.

§ Брандмауер − або його англійський еквівалент файрвол (англ. firewall) використовується також в значенні “міжмережний екран”.

§ Нейрон (від дав.-гр. νεῦρον — волокно, нерв) — електрично збудлива клітина, що обробляє та передає інформацію у вигляді електричного або хімічного сигналу. Передача хімічних сигналів відбувається через синапси — спеціалізовані контакти між нейронами та іншими клітинами. Нейрони є основними компонентами нервової системи, яка включає головний та спинний мозок і периферичні ганглії. Існують різні типи нейронів. Сенсорні нейрони реагують на дотик, звук, світло та багато інших стимулів, впливаючи на клітини органів чуття, які відтак надсилають сигнали у спинний та головний мозок. Мотонейрони одержують сигнали від головного та спинного мозку, спричиняють скорочення м'язів та впливають на роботу залоз. Типовий нейрон складається з тіла клітини (соми), дендритів та аксону

§ Дендрити − це відростки, що виходять з тіла клітини. Вони можуть тягнутися на сотні мікрон та багаторазово розгалужуватися, утворюючи складне “дендритне дерево”.

§ Апроксима́ція (лат. Approximareнаближати) — наближене вираження одних математичних об'єктів іншими, простішими, наприклад, кривих ліній — ламаними, ірраціональних чисел — раціональними, неперервних функцій — многочленами.





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2017-04-15; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1185 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Не будет большим злом, если студент впадет в заблуждение; если же ошибаются великие умы, мир дорого оплачивает их ошибки. © Никола Тесла
==> читать все изречения...

2538 - | 2233 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.01 с.