История искусства Энергетика Локальные компьютерные сети Начертательная геометрия и инженерная графика Курс физики Задачи примеры решения Математика лекции и примеры решения задач Электротехника расчет цепей Информатика
Как работает файловый сервер Тестирование каналов связи

разнородность программных сред, реализуемых в конкретных вычислительных устройствах и системах с точки зрения многообразия операционных систем, различия в разрядности, объемах адресуемой памяти, применяемых языках программирования и так далее, привела к созданию программных интерфейсов между устройствами и системами, причем, необходимо отметить, что достигнуть полной совместимости программных продуктов, разработанных для конкретной программной среды, в другой программной среде удавалось не всегда.

Способы взаимодействие сетей ЭВМ

В настоящее время существуют десятки вычислительных сетей, работающих в соответствии с различными иерархиями протоколов. Продолжают выпускать многие тысячи крупных вычислительных машин, стандарты телеобработки которых значительно отличаются друг от друга и от протоколов тех сетей, к которым они подключаются. Кроме того, возникает необходимость работы прикладного процесса (объекта) через транспортную станцию (одну или несколько) с несколькими различными коммуникационными сетями. Все это требует разработки межсетевой службы и введения в программную структуру вычислительной сети межсетевого уровня управления передачей, а в иерархию протоколов вычислительной сети протокола межсетевого обмена информацией. Это позволит пользователям взаимодействовать с вычислительными машинами, объединенными ассоциациями транспортных сетей, о которых говорилось при рассмотрении структуры транспортных сетей. Со времени выпуска 32-разрядного МП до появления первых стандартов на соответствующую шину прошло некоторое время. Еще до разработки шин МСА и ЕISA некоторые фирмы начали разрабатывать свои собственные конструкции, представлявшие из себя расширение ISA. Хотя их было выпущено немного, с некоторыми из них вы можете встретиться и сейчас.

Возможны различные способы межсетевого взаимодействия вычислительных сетей.


Один из способов состоит в соединении двух и более вычислительных сетей, описываемых относительно схожими множествами протоколов, на основе использования интерфейсной машины между коммуникационными сетями (см. рис. 12.1), выполняющей роль межсетевой коммуникационной машины. В этом случае образуется общая транспортная сеть, связывающая все абонентские машины вычислительных сетей А и Б.

Рис. 12.1


Интерфейсная машина, выполненная в виде общей для двух вычислительных сетей коммуникационной машины, имеет (см. рис. 12.2) достаточно сложную структуру, включающую модули эмуляции коммуникационных машин двух сетей, два типа трансляторов и модуль общих функциональных преобразований. Последний

Рис. 12.2

выполняет задачи форматирования, маршрутизации, фрагментации и сборкиразборки пакетов.

Межсетевая коммуникационная машина является достаточно сложной, т.к. должна отображать протоколы двух коммуникационных сетей и осуществлять их взаимное преобразование. При этом, чем значительнее сети отличаются друг от друга, тем в большей степени усложняется и структура межсетевой коммуникационной машины. Этот метод требует также единой адресации машин и портов обеих вычислительных сетей, ибо в противном случае интерфейсная машина должна анализировать адреса и выполнять переадресацию. Но тогда в ней необходима реализация протоколов, не присущих коммуникационной машине.


Вариантом рассмотренного способа может быть подключение абонентской машины не к коммуникационной машине, а к межсетевой интерфейсной машине (см. рис. 12.3).

Рис. 12.3.

В этом случае межсетевая коммуникационная машина позволяет не только соединить коммуникационные сети в одну транспортную сеть, но и, при необходимости, произвести выбор коммуникационной сети, по которой целесообразнее в данный момент осуществлять передачу данных (пакетов). Сюда же можно отнести случай применения одной из коммуникационных машин в качестве межсетевой.

Более универсальным способом соединения двух вычислительных сетей является их взаимодействие через интерфейсную машину, являющуюся (см. рис. 12.4) общей хостмашиной, включенной в две сети. При использовании этого метода оказывается возможным создавать любые межсетевые связи, особенно не считаясь с тем, какие протоколы применяются в соединяемых вычислительных сетях. Поэтому этот метод используется наиболее часто.


Рис. 12.4.


Структура интерфейсной машины, эмулирующей хостмашины двух сетей, показана на рис. 12.5. Между эмуляторами двух хостмашин здесь располагается модуль, осуществляющий общие функции преобразования протоколов. За универсальность рассматриваемого метода соединения двух вычислительных сетей приходится расплачиваться сложностью реализующих ее модулей и необходимостью использования для этой цели относительно больших информационновычислительных ресурсов.

Рис. 12.5.


Поэтому нередко применяется еще один метод (способ) соединения вычислительных сетей, который заключается в соединении двух сетей через интерфейсную машину, являющуюся последовательным преобразователем информации (ППИ). Этот преобразователь подключается к хостмашинам соединяемых вычислительных сетей (см. рис. 12.6).

Рис.12.6.

Его логическая структура показана на рис. 12.7.


В рассматриваемом методе все протоколы двух вычислительных сетей реализуются в хостмашинах I и II, а интерфейсная машина выполняет лишь специальный процесс взаимосвязи этих машин по упрощенному локальному набору

Рис. 12.7.

протоколов. Это позволяет упростить программное обеспечение интерфейсной машины. Однако связь между сетями становится зависимой от пропускной способности и надежности двух хостмашин. В значительной степени ухудшается и гибкость соединения при модернизации протоколов одно либо обеих объединяемых сетей.

До последнего времени межсетевой обмен информацией не был стандартизирован и выполнялся при соединении вычислительных сетей самым разным образом. Однако появились рекомендации Х.75 и Х.12l, которые определяют стандарты, связанные с сопряжением разнородных вычислительных сетей. Они базируются на рекомендации X.25/3, но вводят два новых пакета, форматы которых показаны на рис. 12.8. Пакеты “запрос вызова” и “запрос соединения” обеспечивают необходимый обмен управляющей информацией между соединяемыми вычислительными сетями.


Рис. 12.8.

12.3. Взаимодействие хостмашин с сетями ЭВМ.


На рис. 12.9 показана структура терминальноинтерфейсной машины, предназначенной для соединения хостмашины с вычислительной сетью. Эта

Рис. 12.9.

терминальноинтерфейсная машина используется в том случае, когда к вычислительной сети подключается вычислительная машина, программное обеспечение которой не реализует протоколы этой сети.

Рассматриваемая терминальноинтерфейсная машина может связываться с хостмашиной как по мультиплексному, так и селекторному каналам, она включает: центральный процессор, оперативную память и аппаратуру сопряжения с каналами и внешними устройствами. Машина имеет программы и устройства, обеспечивающие управление терминалами. Магнитный диск ей нужен для хранения проходящей через нее информации. Это хранение необходимо потому, что терминальноинтерфейсная машина обменивается с хостмашиной сообщениями, с вычислительной сетью пакетами, а с терминалами символами (буквами, цифрами или знаками). Поэтому ей приходится осуществлять взаимное преобразование сообщений, пакетов и символов.

До последнего времени разработки интерфейсных машин, соединяющих одну либо несколько вычислительных машин с вычислительной сетью, велись применительно к конкретным сетям. В последнее время все больше увеличивается число работ, обеспечивающих подключение вычислительных машин к вычислительным сетям, использующим международные протоколы.

Используя имеющийся опыт, полученный при сопряжении вычислительных машин ведутся работы по созданию многосетевой интерфейсной машины (в основном за рубежом), предназначенной для соединения друг с другом нескольких вычислительных сетей.


Логическая структура многосетевой интерфейсной машины показана на рис. 12.10. Она состоит из центральной и периферийной частей, обеспечивающих сопряжение с

Рис. 12.10.

несколькими вычислительными сетями или машинами. Центральная часть осуществляет коммутацию и управление потоками информации. Каждая из периферийных частей реализует иерархию протоколов соответствующей вычислительной сети либо машины.

До последнего времени интерфейсные машины строились на базе минимашин. Однако благодаря созданию дешевых и высокопроизводительных микромашин в последние годы появились исследования, направленные на использование микромашин для целей преобразования протоколов вычислительных сетей и машин.


Рассматриваемая в качестве примера микромашинная (рис. 12.11) система предназначена для подключения машин типа IBM 360/07 к вычислительной сети и состоит из четырех частей.

Рис.12.11.

Основные функции в системе выполняет модуль транспортной станции. Модули коммуникационного контроллера и интерфейса с каналом машины осуществляют связь с вычислительной сетью и машиной. К машине система подключается как ее периферийное устройство.

Модуль интерфейса с каналом машины также реализован на высокоскоростной микромашине.

Поддержка разных видов трафика

Компьютерные сети изначально предназначены для совместного доступа пользователя к ресурсам компьютеров: файлам, принтерам и т. п. Трафик, создаваемый этими традиционными службами компьютерных сетей, имеет свои особенности и существенно отличается от трафика сообщений в телефонных сетях или, например, в сетях кабельного телевидения. Однако 90-е годы стали годами проникновения в компьютерные сети графика мультимедийных данных, представляющих в цифровой форме речь и видеоизображение. Компьютерные сети стали использоваться для организации видеоконференций, обучения и развлечения на основе видеофильмов и т. п. Естественно, что для динамической передачи мультимедийного графика требуются иные алгоритмы и протоколы и, соответственно, другое оборудование.

Главной особенностью трафика, образующегося при динамической передаче голоса или изображения, является наличие жестких требований к синхронности передаваемых сообщений. Для качественного воспроизведения непрерывных процессов, которыми являются звуковые колебания или изменения интенсивности света в видеоизображении, необходимо получение измеренных и закодированных амплитуд сигналов с той же частотой, с которой они были измерены на передаю­щей стороне. При запаздывании сообщений будут наблюдаться искажения.

    В то же время трафик компьютерных данных характеризуется крайне неравномерной интенсивностью поступления сообщений в сеть при отсутствии жестких требований к синхронности доставки этих сообщений. Например, доступ пользователя, работающего с текстом на удаленном диске, порождает случайный поток сообщений между удаленным и локальным компьютерами, зависящий от действий пользователя по редактированию текста, причем задержки при доставке в определенных (и достаточно широких с компьютерной точки зрения) пределах мало влияют на качество обслуживания пользователя сети. Все алгоритмы компьютерной связи, соответствующие протоколы и коммуникационное оборудование были рассчитаны именно на такой «пульсирующий» характер трафика, поэтому необходимость передавать мультимедийный трафик требует внесения принципиальных изменений как в протоколы, так и оборудование. Сегодня практически все новые протоколы в той или иной степени предоставляют поддержку мультимедийного графика.

Особую сложность представляет совмещение в одной сети традиционного компьютерного и мультимедийного трафика. Передача исключительно мультимедийного трафика компьютерной сетью хотя и связана с определенными сложностями, но вызывает меньшие трудности. А вот случай сосуществования двух типов трафика с противоположными требованиями к качеству обслуживания является намного более сложной задачей. Обычно протоколы и оборудование компьютерных сетей относят мультимедийный трафик к факультативному, поэтому качество его обслуживания оставляет желать лучшего. Сегодня затрачиваются большие усилия по созданию сетей, которые не ущемляют интересы одного из типов графика. Наиболее близки к этой цели сети на основе технологии ATM, разработчики которой изначально учитывали случай сосуществования разных типов графика в одной сети.

Физическая структура транспортной станции для вычислительной сети В общем случае транспортная станция (ТС) включает в себя аппаратные и программные средства, реализующие транспортную и коммуникационную машины (службы), и выступает в качестве основного коммутационного узла вычислительной сети, выполняющего функции коммутации пакетов (сообщений) и имеющая ряд специализированных процессоров и адаптеров для передачи данных по различным типам линий (каналов) связи.

Методы оценки эффективности ЛВС и их компонентов На различных стадиях жизненного цикла ЛВС могут исполь зоваться различные методы оценки ее эффективности и оптимизации. В процессе проектирования ЛВС с использованием современ ной методологии проектирования и технологических комплексов (САПР) могут применяться экспериментальные методы исследо вания, аналитическое и имитационное моделирование.

Практическое использование моделей ЛВС во многих случаях предполагает наличие информации о реальных характеристиках вычислительного процесса. Такая информация может быть получена эмпирическими методами, на основе которых в настоящее время создаются средства для исследования аппаратнопрограммных компонентов ЛВС. Необходимая информация собирается с помощью специальных средств, которые обеспечивают измерение параметров, характеризующих динамику функционирования ЛВС в режимах опытной и нормальной эксплуатации. К таким средствам относятся сетевые анализаторы, анализаторы протоколов и т. п.

Оценка эффективности локальной сети. Средства мониторинга, анализа и критерии оценки показателей сети. Постоянный контроль за работой локальной сети, составляющей основу любой компьютерной сети, необходим для поддержания ее в работоспособном состоя­нии. Контроль — это необходимый первый этап, который должен выполняться при управлении сетью. Ввиду важности этой функции ее часто отделяют от дру­гих функций систем управления и реализуют специальными средствами. Так разделение функций контроля и собственно управления полезно для небольших и средних сетей, для которых установка интегрированной системы управление экономически нецелесообразна. Использование автономных средств контроля по­могает выявить проблемные участки и устройства сети, a отключение или реконфигурацию он может выполнять в этом случае вручную

Оценка показателей и тестирование. Комплексная оценка работоспособности сети и ее возможностей включает ряд способов оценки,  по результатам которых можно будет делать выводы, насколько правильно выбрана топология, оборудование и какие перспективы дальнейшего развития.

разнородность технических средств ВТ с точки зрения организации вычислительного процесса, архитектуры, системы команд, разрядности процессора и шины данных, ресурсных возможностей, частот синхронизации и так далее, потребовала создания физических интерфейсов, реализующих, как правило, бинарную совместимость устройств. При увеличении числа типов интегрируемых устройств сложность организации физического интерфейса между ними существенно возрастала.
Упрощение доступа к базам данных