Архитектуры вычислительных сетей.

Архитектура вычислительной сети представляет собой совокупность принципов логической и физической организации технических и программных средств, протоколов и интерфейсов вычислительной сети. Из этого определения следует, что сетевая архитектура включает компоненты логической, физической и программной структуры. Логическая модель сети представляет собой множество логических объектов, связанных и взаимодействующих между собой с целью предоставления пользователям доступа к ресурсам вычислительной сети.

Логический объект - совокупность технических (аппаратных) и программных средств, имеющих определенные функции и назначение в вычислительной сети.

В сетевой архитектуре все узлы логически разделяются на ряд одинаковых уровней, каждый из которых выполняет определенные функции. Для описания компонентов в сети и их взаимодействия используются протоколы и интерфейсы.

Каждая архитектура сети имеет общее описание модели сети, определяющее основные ее элементы, характер, топологию и взаимодействие на основе совокупности принципов логической, функциональной, физической организации аппаратных и программных средств.

В сетевой архитектуре ключевые значения имеют понятия «узел сети» и «ветвь сети». Узел сети представляет собой компьютер либо любое другое устройство сети, соединяющее несколько звеньев данных вычислительной сети и осуществляющее коммутацию и (или) маршрутизацию данных по сети. Ветвь сети - это путь, соединяющий два смежных узла.

) - сеть, в которой имеется ветвь между любыми двумя узлами. Особенностью этой архитектуры является то, что любой элемент сети соединен посредством линии связи со всеми другими элементами этой сети. Такая структура соответствует полному графу для N вершин.

1. Простота, поскольку каждый узел (элемент) соединен со всеми другими отдельными каналами.

2. Высокая надежность, так как выход из строя какого-либо элемента сети или повреждение какой-либо линии связи не приводит к выходу из строя системы в целом.

3. Высокая стоимость, которая зависит от расстояния между ЭВМ, объединенными в сеть.

4. Территориальная распределенность не ограничена.

6. Модульность (вероятность развития) хорошая.

7. Существует немногочисленное ПО, которое характеризует эту архитектуру.

Регулярная (тороидальная) архитектура представлена на рис. 5

1. Сеть сложная из-за большого количества рабочих станций.

2. Технология соединения такова, что каждая рабочая станция соединена с соседней ЭВМ.

3. Надежность высокая: выход из строя какой-либо ЭВМ не влияет на функционирование сети в целом.

4. Стоимость высокая из-за большого количества ЭВМ и связей.

5. Территориальная распределенность ограничена из-за большого количества связей.

Реально существующие сети с использованием данной архитектуры не применяются. Такая архитектура, как правило, используется в совокупности с другими архитектурами.

Нерегулярная архитектура (рис. 6

) - сеть, состоящая из комбинации различных топологий.

1. Технология соединений не имеет определенной структуры.

2. Соединение осуществляется путем частичного резервирования.

3. Стоимость средняя, зависит от расстояния между подключаемыми ЭВМ.

Иерархическая (древовидная) архитектура (рис. 7

) - сеть, которая содержит более двух оконечных узлов и по крайней мере два промежуточных узла и в которой между двумя узлами имеется только один путь.

1. Принцип иерархичности лежит в основе всех существующих систем различной природы.

2. Данный тип архитектуры используется в системах сбора, обработки и управления информацией.

4. Стоимость средняя, зависит от расстояния между подключаемыми ЭВМ.

5. Территориальная распределенность не ограничена.

Кольцевая (петлевая) архитектура (рис. 8

) - сеть, в которой к каждому узлу присоединены две и только две ветви. Для повышения надежности соединения такую сеть часто дублируют двумя линиями связи.

1. Передача данных может вестись в двух или одном направлении.

2. Надежность. Сеть устойчива в случае отказа одной линии при двойном кольце. При однопетлевой архитектуре отказ приводит к выходу сети из строя.

3. Стоимость средняя. Дорогими являются сетевые адаптеры.

4. Территориальная распределенность ограничена до 1000 м.

Архитектура «Звезда» (рис. 9

) - сеть, в которой имеется только один промежуточный узел. Конфигурация имеет центральный узел, к которому подключены остальные рабочие станции. Потоки данных между станциями и центральным узлом двунаправленные.

1. Надежность хорошая, пока не выходит из строя центральный узел. В этом случае перестает работать вся сеть.

3. Территориальная распределенность ограничена до 1000 м.

Подмножеством данной архитектуры считается звезда с переключателем (рис. 10

). Переключатель занимается распределением потоков данных между рабочими станциями. В такой архитектуре дорогим является переключатель.

Архитектура глобальная (общая) шина (рис. 11

) - сеть, в которой подключение и обмен данными производятся через общий канал связи, называемый общей шиной. Предусматривается специальный алгоритм, который лежит в основе методов доступа к ресурсам со стороны рабочей станции.

1. Надежность хорошая. При выходе из строя одной ЭВМ сеть остается работоспособной. Однако при обрыве связи (шины) сеть полностью выходит из строя.

2. Стоимость низкая, самый дорогой элемент - сетевой адаптер.

3. Территориальная распределенность ограничена.

5. Производительность: 10, 100, 1000 Мбит/с и выше. Наиболее популярная в настоящее время сеть этого типа Fast Ethernet - 100 Мбит/с, Gigabit Ethernet - 1000 Мбит/с.

Шина с переключателем (рис. 12

). Особенностью архитектуры является то, что станции разделяет канал передачи данных для разделения доступа к переключателям. Каждая ЭВМ общается с переключателем, и потоки данных идут через переключатель.

1. 1. Надежность невысокая. Полный отказ сети в случае поломки переключателя или повреждения среды передачи данных.

2. 2. Стоимость средняя, дорогим считается переключатель.

3. 3. Территориальная распределенность до 1000 м.

4. 4. Модульность хорошая, пока не перегружен переключатель.

Архитектура «Разделенная память» (рис. 13

). Взаимодействие между ЭВМ определяется путем размещения сообщения в памяти, которая доступна для всех ЭВМ. Память используется в качестве канала передачи данных, а также в качестве запоминающего устройства.

1. Основной недостаток - низкая надежность, так как при выходе из строя памяти сеть не функциональна.

2. Стоимость невысокая, дорогостоящим элементом является память.

3. Территориальная распределенность до 1000 м.

4. Модульность плохая. Ограничение накладывается числом портов, посредством которых осуществляется подключение станции к памяти.

Архитектура «Петля с переключателем» (рис. 14

). Переключатель используется для переключения информации между различными станциями. Станции последовательно соединены друг с другом.

1. Надежность невысокая, так как при отказе переключателя или канала сеть выходит из строя.

2. Стоимость невысокая, дорогостоящим элементом является переключатель.

Архитектура «Ячеистая сеть» представлена на рис. 15

Сеть содержит по крайней мере два узла, имеющих два (или более) пути между ними. Особенность ячеистой сети заключается в отсутствии центрального управляющего устройства. Каждый узел оснащен средствами связи и транслирует сигналы других узлов. Для выбора оптимального пути применяются специальные устройства - маршрутизаторы. Надежность ячеистых сетей, как правило, выше, чем у сетей других типов, так как при выходе из строя одного узла остальные продолжают работать.

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: