اصول کلی ساخت شبکه های کامپیوتری و تعاریف اولیه. اصول ساخت و طبقه بندی شبکه های کامپیوتری

اساس ایجاد یک شبکه انتقال داده، شبکه اولیه است که مجموعه ای از گره های شبکه، ایستگاه های شبکه و خطوط انتقال است که شبکه ای از کانال های انتقال معمولی و مسیرهای گروهی معمولی را تشکیل می دهد.

کانال انتقال مجموعه ای از ابزارهای فنی و یک رسانه انتشار است که انتقال سیگنال های مخابراتی را در یک باند فرکانسی خاص یا با یک باند مشخص تضمین می کند.

سرعت بین دو ایستگاه یا گره کانالی با پارامترهای نرمال شده، کانال معمولی نامیده می شود.

مسیر گروهی مجموعه ای از ابزارهای فنی است که انتقال سیگنال های مخابراتی را چه در باند فرکانس یا در نرخ انتقال یک گروه نرمال شده از کانال ها تضمین می کند. اگر پارامترهای مسیر گروه نرمال شوند، مسیر معمولی نامیده می شود. مسیرهای گروهی بر اساس خطوط انتقال ساخته می شوند.

خط انتقال شبکه اولیه مجموعه‌ای از مدارهای فیزیکی، مسیرهای خطی از یک نوع و انواع مختلف سیستم‌های انتقال است که دارای محیط انتشار مشترک، ساختارهای خطی و دستگاه‌هایی برای سرویس دهی هستند. خطوط انتقال بسته به شبکه اصلی که به آن تعلق دارند و رسانه توزیع متفاوت است. در حال حاضر رله رادیویی، تروپوسفر، سیمی و خطوط ماهواره ایانتقال.

گره شبکه (NC) شبکه اولیه مجموعه ای از ابزارهای فنی است که فراهم می کند:

سازماندهی و ترانزیت مسیرهای گروهی معمولی و کانال های انتقال معمولی شبکه اولیه.

سوئیچینگ مسیرها و کانال های گفته شده متعلق به خطوط انتقال مختلف.

فراهم کردن تعداد کانال ها و مسیرهای گروهی مورد نیاز برای تشکیل شبکه های ثانویه.

ایستگاه های شبکه شبکه اولیه سازماندهی کانال ها و مسیرهای استاندارد، تدارک آنها برای تشکیل شبکه های ثانویه و اتصال کانال ها و مسیرهای گروهی شبکه های ثانویه مختلف به یکدیگر را تضمین می کنند.

قطعه ای از شبکه اولیه با خطوط انتقال مختلف در شکل نشان داده شده است. 1.6.

شبکه های اولیه به محلی، داخلی، ناحیه ای و ستون فقرات تقسیم می شوند.

بخشی از شبکه اولیه که محدود به قلمرو شهر یا منطقه روستایی است، شبکه اولیه محلی نامیده می شود.

شبکه اولیه درون منطقه ای بخشی از شبکه اولیه است که توسط قلمرو منطبق با منطقه شماره گذاری محدود شده و اتصال مسیرهای گروهی معمولی و کانال های انتقال معمولی شبکه های اولیه محلی مختلف این منطقه را فراهم می کند. منطقه شماره گذاری، به عنوان یک قاعده، با مرزهای اداری منطقه منطبق است.

ترکیب شبکه های اولیه و محلی درون منطقه ای در قلمرو منطبق با منطقه شماره گذاری یک شبکه اولیه منطقه را تشکیل می دهد.

بخشی از شبکه اولیه که مسیرهای گروهی معمولی و همچنین کانال های انتقال معمولی شبکه های اولیه درون منطقه ای را در سراسر کشور به هم متصل می کند، شبکه اصلی ستون فقرات را تشکیل می دهد.

گره های شبکه و خطوط انتقال با توجه به اینکه به کدام شبکه اصلی تعلق دارند نامگذاری می شوند.

یک مفهوم مهم مرتبط با شبکه های اولیه، سیستم انتقال است که به عنوان کل مسیر خطی، مسیرهای گروهی معمولی و کانال های انتقال شبکه اولیه درک می شود. سیستم انتقال شامل ایستگاه های سیستم انتقال و یک رسانه توزیع است.

AGO - تجهیزات تشکیل گروه؛ AU - تجهیزات فشرده سازی؛ UDC - دستگاه سوئیچینگ طولانی مدت؛ SU - گره شبکه؛ TCH - کانال انتقال معمولی

در سیستم های انتقال با کانال های تقسیم فرکانس (FDM)، باند فرکانسی مشخصی برای انتقال سیگنال در هر یک از کانال ها اختصاص داده می شود. سیستم های انتقالی که در آنها فواصل زمانی معینی برای انتقال سیگنال در امتداد هر یک از کانال های موجود در مسیر خطی اختصاص داده می شود، سیستم هایی با کانال های تقسیم زمانی (TDM) نامیده می شوند.

در مرحله حاضر، سیستم‌هایی با تقسیم فرکانس کانال‌ها در شبکه‌های اصلی ستون فقرات رایج‌تر هستند. سیستم های تقسیم زمان عمدتاً در شبکه های اولیه محلی پیاده سازی می شوند.

ویژگی های اصلی شبکه های اولیه، صرف نظر از سیستم های انتقال مورد استفاده، عبارتند از:

ساختاری که موقعیت نسبی گره های شبکه ایستگاه ها و خطوط انتقال را بدون در نظر گرفتن موقعیت آنها بر روی زمین تعیین می کند.

توپولوژی - ساختار داده شده موقعیت واقعیروی زمین؛

توان تعیین شده توسط تعداد کانال های معمولی یا عرض کل طیف فرکانس تمام کانال های ارتباطی در خط انتقال.

بقا، که مقاومت خطوط انتقال و گره های شبکه اولیه را در برابر آسیب تعیین می کند.

مقاومت در برابر آسیب توسط قابلیت اطمینان فنی تجهیزات، مقاومت در برابر بلایای طبیعی و تعدادی از عوامل دیگر تعیین می شود.

شبکه های ثانویه مجتمع های فنی شبکه های انتقال داده

شبکه های اولیه به عنوان پایه ای برای ایجاد انواع مختلف شبکه های ثانویه عمل می کنند. شبکه های ثانویه ایجاد شده برای بخش های مختلف را دپارتمان می گویند. در این حالت، گروه‌هایی از کانال‌ها در شبکه اولیه تخصیص داده می‌شوند که از طریق آن انواع اطلاعات به نفع سیستم مدیریت مربوط به هر بخش منتقل می‌شود. به عنوان مثال، یک شبکه ثانویه می تواند بر روی یک شبکه اولیه سراسری سازماندهی شود که مدیریت شاخه خاصی از اقتصاد ملی را تضمین می کند. از کانال های چنین شبکه ثانویه ای برای انتقال انواع اطلاعات استفاده می شود.

با توجه به نوع اطلاعات ارسال شده، آنها، به عنوان مثال، شبکه های ثانویه ارتباط تلگراف، انتقال داده، خودکار از راه دور را متمایز می کنند. ارتباط تلفنی.

شبکه های ثانویه دپارتمان نیز در برخی موارد بر اساس نوع اطلاعات ارسالی تقسیم بندی می شوند.

روی انجیر 1.7 نشان داده شده است نوع ممکنتشکیل شبکه های ثانویه دپارتمان

بر اساس کانال های شبکه سراسری وزارت ارتباطات اتحاد جماهیر شوروی و کانال های تشکیل شده توسط امکانات تلفن همراه و ثابت این بخش، یک شبکه اولیه برای سیستم کنترل این بخش در حال ایجاد است. این شبکه اولیه به عنوان پایه ای برای ایجاد شبکه های ثانویه با توجه به انواع اطلاعات ارسالی عمل می کند. بنابراین، شبکه داده یک شبکه ثانویه از شبکه اولیه بخش مربوطه است.

گاهی اوقات مجموعه ای از شبکه های ثانویه با توجه به انواع اطلاعات ارسالی نامیده می شود شبکه اطلاعاتسیستم های مدیریت دپارتمان

شبکه انتقال داده شامل تعدادی مجتمع فنی است که یکی از آنها مجموعه ای از وسایل را شامل می شود که کانال های ارتباطی شبکه اولیه را که برای ایجاد شبکه PD اختصاص داده شده است تشکیل می دهد. کانال های اختصاصی شبکه اولیه تنها امکان بالقوه انتقال اطلاعات را فراهم می کند، اما برای اجرای آن مطابق با نیازهای سیستم کنترل خودکار، لازم است تعدادی مجموعه اضافی معرفی شود. این شامل:

1. مجموعه ای از ابزارها که تشکیل کانال های PD را بر اساس کانال های شبکه اولیه فراهم می کند. این مجموعه به عنوان مجموعه ای از نمونه های مجزا از تجهیزات انتقال داده (DTE) پیاده سازی می شود که هر کدام از آنها تشکیل یک کانال TD را فراهم می کند و طبق یک الگوریتم ثابت عمل می کند. چنین پیاده سازی سخت افزار نامیده می شود.

در برخی موارد از پیاده سازی نرم افزاری و سخت افزاری استفاده می شود که در آن بخشی از عملکرد ADF انجام می شود روش های نرم افزاریدر کامپیوترهای تخصصی یا جهانی

2. مجموعه ای از ابزارهای فنی که انتقال هدفمند پیام ها را بین مشترکین شبکه تضمین می کند و در عین حال الزامات سیستم کنترل خودکار را برای ویژگی های احتمالی-زمانی تاخیر برآورده می کند. این مجموعه به عنوان مجموعه ای از ایستگاه های سوئیچینگ و گره های سوئیچینگ کانال ها و پیام ها به همراه نرم افزار آنها پیاده سازی شده است.

3. مجموعه ای از وسایل برای نظارت بر وضعیت وسایل فنی و مدیریت شبکه PD که مجموعه ای از سازمانی و خدمات فنیو همچنین ابزارهای سخت افزاری و نرم افزاری که عملکرد شبکه PD را در شرایط متغیر تضمین می کند.

4. مجموعه ای از ابزارهای رابط PD که مجموعه ای از دستگاه ها و الگوریتم هایی است که هماهنگی الکتریکی، منطقی، کد و الگوریتمی عناصر مختلف شبکه PD و همچنین عناصر شبکه را با ابزار فنی منابع و مصرف کنندگان اطلاعات فراهم می کند.

عناصر مجتمع های فهرست شده در شبکه پراکنده هستند و می توانند به صورت مشروط در ماژول های مشکل گرا ترکیب شوند (شکل 1.8) که هر کدام وظایف کاملاً تعریف شده ای را برای انتقال داده ها و تعامل با سایر ماژول ها، یک سیستم کامپیوتری، یک بانک داده انجام می دهند. و پایانه ها صرف نظر از عملکردهای انجام شده، ماژول ها واحدهای عملکردی شبکه (FES) نامیده می شوند.

ماژول ارتباطی سیستم محاسباتی(یا بانک داده) با یک شبکه (SNS) بین کامپیوترهای غیر مشابه و شبکه PD تعامل دارد. ماژول ارتباطی ترمینال به شبکه (TNC) ارتباط بین گروه های مختلف پایانه ها و سایر عناصر شبکه را فراهم می کند. ماژول توابع ارتباطی شبکه (CFS) که مجموعه ای از گره ها است

سوئیچینگ، تحویل اطلاعات از فرستنده به گیرنده را از طریق کانال های شبکه اولیه تضمین می کند.

فنی و نرم افزار FES همراه با اتصالات آنها معماری ماژول را تشکیل می دهند که با روش سوئیچینگ اجرا شده در شبکه تعیین می شود. در حال حاضر، تعدادی از اصلاحات در روش های تغییر کانال و تغییر پیام (شکل 1.9) به عنوان روش های مستقل در نظر گرفته می شوند.

هر نسخه از سوئیچینگ مدار شامل دو مرحله است. در مرحله اول، زنجیره ای از کانال های ارتباطی متصل به سریال بین مشترکین تشکیل می شود. مرحله دوم انتقال اطلاعات است.

بسته به نوع کانال های مورد استفاده در ساخت زنجیره، سوئیچینگ را می توان متمایز کرد: کانال های پیوسته که توسط سیستم هایی با مالتی پلکس تقسیم فرکانس تشکیل می شوند. کانال های دیجیتالتوسط سیستم های چندگانه زمان و کانال های PD شکل گرفته است.

هنگام تعویض پیام، هیچ ارتباط واقعی مشترکین وجود ندارد و اطلاعات در قالب پیام های رسمی وجود دارد

از طریق مسیرهای متشکل از مسیرهای AP متوالی منتقل می شود. اگر در مرحله‌ای مسیر مشغول یا در وضعیت ناموفق باشد، پیام منتظر لحظه‌ای می‌ماند که آزاد شود یا بازیابی شود.

سوئیچینگ پیام یا به صورت خالص یا به صورت سوئیچینگ بسته پیاده سازی می شود. دو حالت سوئیچینگ بسته وجود دارد: دیتاگرام و اتصالات مجازی.

در شبکه‌های دارای سوئیچینگ دیتاگرام، پیامی که از منبع به اولین گره سوئیچینگ می‌آید، به بلوک‌هایی تقسیم می‌شود که به هر کدام از آنها اطلاعات سرویس لازم برای انتقال از طریق شبکه اضافه می‌شود. بلوک های به دست آمده از این طریق بسته ها، کدگرام ها یا دیتاگرام نامیده می شوند، وضعیت پیام های مستقل در شبکه را دارند و از طریق آن مستقل از یکدیگر و احتمالاً در مسیرهای مختلف منتقل می شوند.

در گره سوئیچینگ (CC) که گیرنده به آن متصل است، بسته های یک پیام در حالت کلی به طور دلخواه انباشته می شوند، که باعث می شود قبل از صدور آنها به مشترک گیرنده، پیوستن منظم آنها ضروری باشد. در این حالت، به اصطلاح مسدود کردن حافظه اسمبلی گره امکان پذیر است، که در آن دستگاه های ذخیره سازی آن توسط پیام های جمع آوری نشده اشغال می شوند و بر این اساس، نمی توان آنها را آزاد کرد و بسته های از دست رفته را نمی توان به این دلیل دریافت کرد.

در شبکه های دارای اتصال مجازی، قبل از ارسال پیام، یک مسیر ثابت بین مشترکین برقرار می شود. برای این منظور، فرستنده-مشترک درخواستی را به گره سوئیچینگ مرتبط ارسال می کند تا اتصال برقرار شود. گره مجاور مسیر انتقال را تعیین می کند و دستورات را به تمام مراکز میانی صادر می کند. دستورات شامل شماره اتصال و شماره مسیر خروجی برای آن اتصال است. در همان زمان، چندین اتصال در یک کانال شبکه با تخصیص برای انتقال در هر جهت از موقعیت های زمانی خاص سازماندهی می شود - یک کانال مجازی، که به صورت سفت و سخت یا با روش فشرده سازی آماری ثابت می شود.

فریم های حاوی بسته های پیام همراه با شماره اتصال به طور مداوم بین CCهای مجاور منتقل می شوند. اندازه بسته بندی ممکن است متفاوت باشد. اگر در نقطه‌ای از زمان، بسته بعدی برای ارسال از طریق کانال مجازی وجود نداشته باشد، موقعیت زمانی آن می‌تواند توسط بسته‌ای از پیام دیگر اشغال شود، جایی که بسته‌ها بیش از حد هستند. در هر گره سوئیچینگ، بسته های اطلاعاتی برای توزیع مجدد آنها بر روی کانال های مجازی خروجی مطابق با تعداد این کانال ها جدا می شوند.

هنگام استفاده از اتصالات مجازی، بسته های متعلق به همان پیام به صورت متوالی وارد می شوند که مشکل دوخت سفارشی آنها و خطر مسدود شدن پیوند را برطرف می کند.

تعدادی از مطالعات در سال های اخیر برای مقایسه روش های سوئیچینگ و همچنین تجربه عملیاتی انجام شده است

شبکه های PD به ما امکان می دهند کلی ترین توصیه های زیر را تدوین کنیم:

1. از نقطه نظر کارایی استفاده از کانال ها، سوئیچینگ پیام بر سوئیچینگ بسته ارجحیت دارد که به نوبه خود بر سوئیچینگ مداری ارجحیت دارد. مزیت سوئیچینگ پیام نسبت به سوئیچینگ مدار در مورد جریان های پیام سنگین با حجم کم بیشتر است. بر این اساس سوئیچینگ پیام و سوئیچینگ بسته در شبکه ها با شدت بالا استفاده می شود! نسبتاً جریان دارد پیام های کوتاه. سوئیچینگ مدار در شدت های کم جریان پیام با حجم زیاد استفاده می شود.

2. هنگام انتخاب بین سوئیچینگ بسته و سوئیچینگ پیام، باید از این واقعیت پیش رفت که در شبکه های دارای سوئیچینگ بسته، مقادیر تاخیر پیام چندین برابر کوچکتر از شبکه های دارای سوئیچینگ پیام قابل دستیابی است.

3. سوئیچینگ بسته یا سوئیچینگ پیام باید در شبکه های داده زمانی استفاده شود که ارائه انتقال چندپخشی، سرویس پیام اولویت دار و همچنین با الزامات بالا برای قابلیت اطمینان و وفاداری تحویل ضروری باشد. مورد دوم با حضور در چنین شبکه هایی از کنترل و محافظت در برابر خطاها در تمام مراحل حرکت پیام ها از طریق شبکه توضیح داده می شود. در عین حال، باید در نظر داشت که سرویس های اولویت دار و ارسال های چندپخشی تنها در حالت دیتاگرام شبکه های دارای شبکه های بسته (سوئیچ شده) اجرا می شوند.

موضوع استفاده از شبکه های PD سوئیچ مدار در حال حاضر به اندازه کافی مورد مطالعه قرار نگرفته است، با این حال، می توان فرض کرد که چنین حالتی برای انتقال مقادیر بسیار زیاد اطلاعات با الزامات وفاداری بالا موثر خواهد بود. در شبکه های سوئیچ مدار اولیه ارائه کنید وفاداری بالابسیار دشوار به دلیل کیفیت پایینکانال های کامپوزیت

اگر مشترکین ارسال کنند الزامات مختلفاز آنجایی که فرآیند انتقال اطلاعات و جریان‌های پیام‌های ارسال شده توسط آنها دارای شدت و حجم متفاوتی است، ممکن است مناسب باشد که روش‌های سوئیچینگ متفاوتی به اشتراک گذاشته شود. در این حالت معمولاً یک گره سوئیچینگ با امکان انتخاب مستقل روش سوئیچینگ برای مشترکین فراهم می شود.

سخنرانی شماره 6. شبکه های کامپیوتری و اینترنت.

سوالات کنترلی

1. مراحل حل مسائل با استفاده از کامپیوتر را فهرست کنید.

2. تفسیری از مفهوم مدل ارائه دهید؟

3-ویژگی های مدل را نام ببرید.

4. مدل ها چگونه طبقه بندی می شوند؟

5. تفاوت مدل های اطلاعاتی با مدل های ریاضی چیست؟

6. چه نوع مدل های اطلاعاتی هنگام استفاده از هم متمایز می شوند فناوری اطلاعاتدر زبان شناسی؟

7- منظور از اصطلاح "الگوریتم" چیست؟

8. نمونه هایی از الگوریتم ها را ذکر کنید؟

9. تفاوت بین اجرای یک الگوریتم و توسعه آن چیست؟

10. مشخص کنید راه های ممکنتکالیف الگوریتم

11. یک الگوریتم باید چه ویژگی هایی را برآورده کند؟

12. از مفاهیم «داده»، «برنامه» و «زبان الگوریتمی» تعابیر ارائه کنید.

13. وظایف پیاده سازی فناوری اطلاعات را به چه دو گروه می توان تقسیم کرد؟

مفهوم شبکه های کامپیوتری نتیجه منطقی تکامل فناوری اطلاعات است. شبکه کامپیوترییک سیستم ارتباطی است که به کاربران امکان می دهد منابع رایانه ها و همچنین دستگاه های جانبی (چاپگر، پلاتر، دیسک، مودم و غیره) متصل به شبکه را به اشتراک بگذارند. کامپیوترهایی که شبکه را تشکیل می دهند از نظر جغرافیایی پراکنده هستند و توسط کانال های انتقال داده به هم متصل می شوند. بنابراین شبکه را می توان سیستمی با سخت افزار، نرم افزار و منابع اطلاعات.

بر اساس قلمرو، شبکه های کامپیوتری به دو دسته تقسیم می شوند محلی، منطقه ای، شرکتیو جهانی است.

شبکه محلییک شبکه پرسرعت است که کامپیوترهای واقع در همان اتاق یا ساختمان را به هم متصل می کند. به عنوان مثال، در یک ساختمان دانشگاه، چندین ده کامپیوتر نصب شده در کلاس های درس مختلف را می توان در یک شبکه محلی ترکیب کرد.

شبکه منطقه ایشبکه ای است که کامپیوترها را در همان منطقه (شهر، کشور، قاره) متحد می کند. بسیاری از سازمان هایی که علاقه مند به محافظت از اطلاعات در برابر دسترسی غیرمجاز هستند (به عنوان مثال، ادارات نظامی، بانک ها) شبکه های به اصطلاح شرکتی خود را ایجاد می کنند. شبکه شرکتیمی تواند هزاران و ده ها هزار کامپیوتر واقع در کشورها و شهرهای مختلف را متحد کند. یک مثال شبکه شرکت مایکروسافت - MSN است.

نیاز به تشکیل یک فضای اطلاعاتی جهانی واحد منجر به ایجاد شبکه جهانی کامپیوتر اینترنتدر حال حاضر ده ها میلیون کامپیوتر متصل به اینترنت حجم عظیمی از اطلاعات (فایل ها، اسناد و ...) را ذخیره می کنند و صدها میلیون نفر از منابع اطلاعاتی این شبکه استفاده می کنند.

حضور یک شبکه کامپیوتری جهانی برای کاربران فرصتی واقعی برای دسترسی سریع و راحت به تمام اطلاعات انباشته شده توسط بشر در تاریخ خود فراهم می کند. الکترونیکی پست کامپیوتری, کامپیوتر از راه دور و ویدئو کنفرانس جستجوی اطلاعات در وب جهانیتبدیل به یک تمرین روزمره برای کاربران کامپیوتر شده است.

شبکه کامپیوتری مجموعه ای پیچیده از اجزای نرم افزاری و سخت افزاری به هم پیوسته و هماهنگ است. مطالعه شبکه به عنوان یک کل مستلزم آگاهی از اصول عملکرد آن است. عناصر منفرد: کامپیوتر، تجهیزات ارتباطی، سیستم های عامل، برنامه های کاربردی شبکه

کل مجموعه نرم افزاری و سخت افزاری شبکه را می توان با یک مدل چند لایه توصیف کرد. در قلب هر شبکه، لایه سخت افزاری پلتفرم های کامپیوتری استاندارد شده قرار دارد. در حال حاضر، کامپیوترهای کلاس های مختلف به طور گسترده و با موفقیت در شبکه ها مورد استفاده قرار می گیرند - از رایانه های شخصی تا ابر رایانه ها.

لایه دوم تجهیزات ارتباطی است. دستگاه ارتباطی ممکن است یک چند پردازنده پیچیده و اختصاصی باشد که نیاز به پیکربندی، بهینه سازی و مدیریت دارد.

سومین لایه که بستر نرم افزاری شبکه را تشکیل می دهد، سیستم عامل ها (OS) است. کارایی کل شبکه به این بستگی دارد که چه مفاهیمی از مدیریت منابع محلی و توزیع شده اساس سیستم عامل شبکه است.

بالاترین لایه ابزارهای شبکهبرنامه های مختلف شبکه مانند پایگاه داده های شبکه، سیستم های پستی، ابزارهای آرشیو داده ها، سیستم های اتوماسیون کار تیمی و غیره هستند.

یکی از ویژگی های مهم یک شبکه کامپیوتری توپولوژی آن است - راهی برای سازماندهی ارتباطات فیزیکی بین رایانه ها. انتخاب توپولوژی اتصالات الکتریکی به طور قابل توجهی بر بسیاری از ویژگی های شبکه تأثیر می گذارد. برای مثال، وجود لینک‌های اضافی، قابلیت اطمینان شبکه را افزایش می‌دهد و تعادل بار کانال‌ها را ممکن می‌سازد. سهولت افزودن گره های جدید، ذاتی در برخی توپولوژی ها، شبکه را به راحتی قابل گسترش می کند. ملاحظات اقتصادی اغلب منجر به انتخاب توپولوژی هایی می شود که با حداقل طول کل خطوط ارتباطی مشخص می شوند. برخی از رایج ترین توپولوژی ها را در نظر بگیرید.

یک توپولوژی کاملاً متصل (شکل 11، الف) مربوط به شبکه ای است که در آن هر کامپیوتر شبکه به همه رایانه های دیگر متصل است. با وجود سادگی منطقی، این گزینه دست و پا گیر و ناکارآمد است. در واقع، هر کامپیوتر در شبکه باید دارای تعداد زیادی پورت ارتباطی باشد که برای ارتباط با هر یک از کامپیوترهای دیگر در شبکه کافی است. برای هر جفت کامپیوتر، یک خط ارتباطی الکتریکی جداگانه باید اختصاص داده شود. اغلب این نوع توپولوژی در مجتمع های چند ماشینی یا شبکه های جهانی با تعداد کمی کامپیوتر استفاده می شود.

همه گزینه های دیگر بر اساس توپولوژی های غیر مش هستند، جایی که ارتباط بین دو کامپیوتر ممکن است به انتقال میانی داده ها از طریق سایر گره های شبکه نیاز داشته باشد.

یک توپولوژی مش از یک توپولوژی کاملا متصل با حذف برخی از اتصالات احتمالی به دست می آید (شکل 11، ب). در شبکه‌ای با توپولوژی مش، فقط آن دسته از رایانه‌هایی که تبادل داده‌های فشرده بین آن‌ها انجام می‌شود مستقیماً متصل می‌شوند و برای تبادل داده بین رایانه‌هایی که با اتصال مستقیم به هم متصل نیستند، از انتقال انتقال از طریق گره‌های میانی استفاده می‌شود. توپولوژی مش امکان اتصال تعداد زیادی از رایانه ها را فراهم می کند و معمولاً برای شبکه های گسترده است.

گذرگاه رایج (شکل 11، ج) یک توپولوژی بسیار رایج (و تا همین اواخر رایج ترین) برای شبکه های محلی است. در این حالت کامپیوترها به یک کابل کواکسیال متصل می شوند. اطلاعات ارسال شده را می توان در هر دو جهت توزیع کرد. استفاده از اتوبوس مشترک هزینه سیم کشی را کاهش می دهد، اتصال ماژول های مختلف را یکپارچه می کند، امکان دسترسی تقریباً آنی پخش به تمام ایستگاه های شبکه را فراهم می کند. بنابراین، مزایای اصلی چنین طرحی هزینه کم و سهولت کابل کشی در اطراف محل است. اکثر نقص جدیباس معمولی در قابلیت اطمینان پایین آن نهفته است: هر گونه نقص در کابل یا هر یک از کانکتورهای متعدد، کل شبکه را کاملا فلج می کند. یکی دیگر از معایب گذرگاه اشتراکی عملکرد پایین آن است، زیرا با این روش اتصال، تنها یک کامپیوتر در هر زمان می تواند داده ها را به شبکه منتقل کند. از همین رو توان عملیاتیکانال ارتباطی همیشه در اینجا بین تمام گره های شبکه تقسیم می شود.

توپولوژی ستاره (شکل 11، د). در این حالت هر کامپیوتر توسط یک کابل جداگانه به یک دستگاه مشترک به نام هاب که در مرکز شبکه قرار دارد متصل می شود. وظیفه هاب هدایت اطلاعات ارسال شده توسط رایانه به یک یا همه رایانه های دیگر در شبکه است. مزیت اصلی این توپولوژی نسبت به گذرگاه معمولی قابلیت اطمینان بیشتر است. هر گونه خرابی کابل فقط بر رایانه ای که این کابل به آن متصل است تأثیر می گذارد و تنها نقص هاب می تواند کل شبکه را از کار بیندازد. علاوه بر این، متمرکز کننده می‌تواند نقش یک فیلتر هوشمند اطلاعاتی را که از گره‌ها به شبکه می‌آید بازی کند و در صورت لزوم، انتقال‌های ممنوعه توسط مدیر را مسدود کند.

از معایب توپولوژی ستاره می توان به هزینه بالاتر اشاره کرد تجهیزات شبکهبه دلیل نیاز به خرید متمرکز کننده. علاوه بر این، توانایی افزایش تعداد گره ها در شبکه با تعداد پورت هاب محدود می شود. گاهی اوقات ایجاد یک شبکه با استفاده از چندین هاب، که به صورت سلسله مراتبی توسط اتصالات ستاره ای به هم مرتبط هستند، منطقی است (شکل 11، e). در حال حاضر، ستاره سلسله مراتبی رایج ترین نوع توپولوژی پیوند در شبکه های محلی و گسترده است.

در شبکه‌هایی با پیکربندی حلقه (شکل 11، e)، داده‌ها در اطراف حلقه از یک رایانه به رایانه دیگر معمولاً در یک جهت منتقل می‌شوند. اگر کامپیوتر داده ها را به عنوان "مال خود" تشخیص دهد، آن را در بافر داخلی در خود کپی می کند. حلقه یک پیکربندی بسیار راحت برای سازماندهی است بازخورد- داده ها با چرخش کامل به گره منبع باز می گردند. بنابراین، این گره می تواند فرآیند تحویل داده ها به مقصد را کنترل کند.

برنج. 11. توپولوژی شبکه های معمولی

در حالی که شبکه های کوچک، به عنوان یک قاعده، یک توپولوژی معمولی دارند - یک ستاره، یک حلقه یا یک اتوبوس مشترک، شبکه های بزرگ با وجود اتصالات دلخواه بین رایانه ها مشخص می شوند. در چنین شبکه‌هایی، می‌توان قطعات (زیر شبکه‌های) متصل دلخواه را که دارای توپولوژی معمولی هستند، جدا کرد؛ بنابراین، آنها را شبکه‌هایی با توپولوژی مختلط می‌نامند (شکل 3).

مقدمه.. 5

1. اصول کلی شبکه های ساختمانی.. 7

1.1. عملکردشبکه های. 7

1.2. سازماندهی ساختاری یک شبکه کامپیوتری 10

1.2.1. شبکه هایی در اندازه های مختلف 10

1.2.2. رسانه های ارتباطی. 10

1.2.3. حالت های انتقال داده یازده

1.2.4. روش های سوئیچینگ 12

1.2.5. کانال های مجازی.. 13

2. کانال های آنالوگ انتقال داده ها.. 14

2.1. مدولاسیون آنالوگ. 14

2.2. مودم.. 15

2.3. پروتکل های پشتیبانی شده توسط مودم 16

2.4. حالت های انتقال 17

2.5. انتقال ناهمزمان، سنکرون، هم زمان و پلزیوکرون. 17

3. کانال های انتقال داده های دیجیتال.. 19

3.1. تقسیم فرکانس و زمان کانال ها. 19

3.2. خطوط ارتباطی سیمی و مشخصات آنها 20

3.2.1. جفت پیچ خورده. 20

3.2.2. کابل هممحور. 22

3.2.3. کابل فیبر نوری. 24

3.3. رسانه انتقال داده بی سیم 25

3.3.1. امواج مادون قرمز.. 25

3.3.2. امواج رادیویی، سیگنال هایی با طیف باند باریک .. 25

3.3.3. امواج رادیویی، سیگنال های باند پهن.. 26

3.3.4. اتصال ماهواره ای 27

3.3.5. سلولی. 28

4. انتقال داده ها و رمزگذاری اطلاعات.. 30

4.1. اطلاعات کمی و آنتروپی سی

4.2. خواص آنتروپی 31

4.3. واحدهای کمیت اطلاعات 32

4.4. رمزگذاری اطلاعات 32

4.5. کد نویسی منطقی 35

4.6. کدهای خود همگام سازی.. 37

5. کنترل انتقال اطلاعات و فشرده سازی داده ها.. 38

5.1. کدهای خود درمانی.. 38

5.2. کدهای سیستماتیک.. 39

5.3. الگوریتم های فشرده سازی داده ها 39

5.3.1. الگوریتم RLE. 40

5.3.2. الگوریتم Lempel-Ziv. 40

5.3.3. کد نویسی شانون-فانو 41

5.3.4. الگوریتم هافمن 41

6. نرم افزار شبکه.. 43

6.1. معماری SPO.. 43

6.2. اصول اولیه اتصال سیستم های باز.. 44

7. مدل تعامل سیستم های باز ... 45

7.1. ساختار مدل OSI. 45

7.2. پروتکل ها و رابط ها.. 47

7.3. لایه های مدل OSI. 48

7.3.1. لایه فیزیکی. 48

7.3.2. سطح کانال 50

7.3.3. لایه شبکه 52

7.3.4. لایه حمل و نقل 54

7.3.5. سطح جلسه 54

7.3.6. لایه نمایشی. 55

7.3.7. سطح کاربردی. 55

7.4. تخصیص لایه های مدل OSI. 55

8. ویژگی های اصلی شبکه های محلی.. 58

8.1. توپولوژی های شبکه 58

8.1.1. لاستیک. 58

8.1.2. درخت. 59

8.1.3. ستاره با مرکز منفعل.. 59

8.1.4. ستاره با مرکز هوشمند.. 60

8.1.5. حلقه. 60

8.1.6. زنجیر. 60

8.1.7. توپولوژی کاملا متصل 61

8.1.8. توپولوژی دلخواه (سلولی). 61

8.2. روش های دسترسی و طبقه بندی آنها 62

8.2.1. روش دسترسی حس حامل با تشخیص برخورد. 63

8.2.2. روش های دسترسی به نشانگر 63

9. انواع اصلی دستگاه های شبکه.. 65

9.1. آداپتورهای شبکه.. 65

9.2. هاب.. 66

9.3. پل ها.. 68

9.4. سوئیچ ها.. 71

9.5. فایروال ها.. 73

10. شبکه های RING و FDDI TOKEN. 76

10.1. فناوری حلقه توکن.. ۷۶

10.1.1. روش دسترسی به نشانگر 76

10.1.2. سیستم دسترسی اولویت دار 80

10.1.3. تجهیزات Token Ring. 81

10.2. فناوری FDDI 82

11. تکنولوژی اترنت.. 84

11.1. ظهور و ماهیت فناوری اترنت. 84

11.2. فرمت ها فریم های اترنت. 87

11.3. تکنولوژی با سرعت بالاشبکه های محلی 91

11.3.1. فناوری اترنت سریع 100 مگابیت بر ثانیه. 91

11.3.2. فناوری اترنت گیگابیت 1000 مگابیت بر ثانیه. 93

11.3.3. فناوری 100VG-AnyLAN.. 94

12. الزامات شبکه ... 96

12.1. کارایی. 96

12.2. قابلیت اطمینان و ایمنی. 99

12.3. توسعه پذیری و مقیاس پذیری. 100

12.4. شفافیت. 101

12.5. حمایت کردن انواع متفاوتترافیک 102

12.6. قابلیت کنترل 103

12.7. سازگاری. 104

12.8. کیفیت خدمات. 104

مراجع... 108

معرفی

دهه آخر قرن بیستم را به حق می توان دهه شبکه های کامپیوتری نامید. در شرکت های تجاری و سازمان های دولتی، مؤسسات آموزشی و حتی در خانه، به ندرت رایانه هایی را می توان یافت که به هیچ وجه با دیگران ارتباط نداشته باشند. اگر برای شرکت ها و سازمان ها استقرار شبکه های محلی مهم ترین است، کاربران خانگی به طور فزاینده ای جذب شبکه های جهانی می شوند - اینترنت، گاهی اوقات FIDO.

دو یا سه دهه پیش، فقط یک سازمان بزرگ می‌توانست حتی یک کامپیوتر را بخرد، زیرا صدها هزار دلار هزینه داشت، فضای زیادی نیاز داشت و به کارکنان تعمیر و نگهداری ماهر و در نتیجه با دستمزد بالا نیاز داشت. به عنوان یک قاعده، کامپیوترها سپس در حالت دسته‌ای کار می‌کردند، کاربر (معمولاً یک برنامه‌نویس) هرگز حتی نمی‌توانست رایانه‌ای را ببیند که وظایف خود را انجام می‌دهد. برنامه ها بر روی فرم های مخصوص ضبط می شد که بر اساس آن اپراتورها کارت های پانچ تهیه می کردند و در نهایت برنامه به صورت دسته ای از کارت های پانچ شده باید در اختیار مدیر سیستم قرار می گرفت و او وظیفه را در یک صف قرار می داد و پس از با تکمیل آن، یک پرینت با نتایج ارائه شد.

این حالت را نمی توان راحت نامید (اگرچه در این حالت است که کارایی رایانه حداکثر است) و ده سال بعد ترمینال ها ظاهر شدند - دستگاه هایی که شامل نمایشگر و صفحه کلید بودند. ترمینال با یک کابل به کامپیوتر مرکزی متصل شد. اولین پایانه ها هوش کمی داشتند، حتی به آنها "احمق" (احمق) می گفتند: تنها کاری که می توانستند انجام دهند این بود که به رایانه مرکزی بگویند کدام کلید فشرده شده است و با دریافت فرمان کنترل از آن، کاراکتر را روی صفحه نمایش نشان می دهد. (در ابتدا، دستگاه های ارتباطی تلکس به عنوان پایانه ها - تله تایپ ها استفاده می شدند، بنابراین مجموعه ضعیفی از قابلیت های آنها وجود داشت.) کمی بعد، آنها متوجه شدند که اگر ترمینال به پردازنده و رم ساده خود مجهز باشد، خود رایانه مرکزی نیز باید داشته باشد. برای انجام کارهای غیرمولد کمتر

همچنین معلوم شد که ترمینال روی میز شخصی که از آن استفاده می کند، راحت است، حتی اگر این میز در همان ساختمان رایانه مرکزی نباشد. اینگونه مودم ها ظاهر شدند و ترمینال هایی را با قابلیت ارتباط با رایانه های مرکزی خود از طریق شبکه های تلفنی فراهم کردند.

تاکنون آژانس های اطلاعاتی و مالی (به عنوان مثال رایتر و بلومبرگ) با استفاده از پایانه ها به اطلاعات خود دسترسی پیدا می کنند. از حل مشکلات ارتباط بین پایانه ها و رایانه های مرکزی است که کل صنعت شبکه های انتقال داده رشد کرده است.

باید درک کرد که مشکل سیستم های "ارثی" هنوز در غرب بسیار حاد است: بسیاری از سازمان های بزرگ هنوز از مین فریم و پایانه ها در کار خود استفاده می کنند و حجم بحرانی داده های آنها در آنجا قرار دارد. در همان زمان، کامپیوتری شدن انبوه در روسیه در اواخر دهه 1980 آغاز شد و تقریباً به طور کامل مبتنی بر رایانه های شخصی IBM سازگار بود. کامپیوترهای شخصی. فقط در سازمان‌های بزرگ نادر، نیاز به محاسبات در مقیاس بزرگ و / یا افزایش نیاز به قابلیت اطمینان منجر به استفاده از رایانه‌های "بزرگ" مانند IBM AS / 400، سرورها و ایستگاه‌های کاری مختلف از Sun و غیره شد. کامپیوترهای کلاس IBM / 360 (کامپیوترهای ES) که در غرب به قدری گسترده بودند که مایکروسافت یک سرور ارتباطی با چنین رایانه هایی (SNA Server) را در بسته برنامه سرور BackOffice خود گنجاند، عملاً در روسیه وجود نداشت.

راه معمول شبکه‌ها برای سازمان‌ها و شرکت‌های ما به این شکل بود: چندین کامپیوتر IBM PC سازگار وجود دارد. متون روی آنها وارد می شوند، جداول ساخته می شوند، محاسبات انجام می شود. فایل های متنی، فایل های صفحه گسترده، نقشه ها، داده ها و نتایج محاسبات دائماً باید از رایانه ای به رایانه دیگر منتقل شوند. برای این کار از دیسکت ها استفاده می شود. در حالی که حجم داده ها کم است و این داده ها به نوبه خود قابل پردازش هستند، مشکلات خاصاتفاق نمی افتد. با این حال، به زودی این تمایل وجود دارد که برای مثال، تمام داده‌های فروش را در یک پایگاه داده جمع‌آوری کنیم و آن را به گونه‌ای انجام دهیم که چندین فروشنده بتوانند همزمان فاکتور صادر کنند و پرداخت‌های کالا را ثبت کنند تا دیگران بتوانند بلافاصله این فاکتورها و سوابق پرداخت جدید را ببینند. اجرای با فلاپی دیسک بعد از هر فاکتور غیر واقعی است. و سپس معلوم می شود که می توانید کارت های شبکه ارزان قیمت را برای هر یک از رایانه ها خریداری کنید، آنها را با یک کابل وصل کنید، نرم افزار شبکه خاصی را نصب کنید و مشکل حل می شود. این راه "از راحتی" است.

راه دیگری برای شبکه‌ها «از اقتصاد» است. چرا برای چند تا پول خرج کنیم کامپیوترهای تمام عیاربرای تایپیست ها، اگر می توانید یک کامپیوتر قوی تر، با حجم زیاد بخرید ذخیره سازی دیسک، چندین ماشین بدون دیسکهای سختو آنها را به شبکه متصل کنید. سپس رایانه های ضعیف تر می توانند از فضای دیسک رایانه های قدرتمندتر استفاده کنند. این صرفه جویی است - هزینه چندین هارد دیسک بسیار بیشتر از هزینه تجهیزات شبکه مورد نیاز است. در نهایت، راه "از مد." هنگامی که همه آشنایان، همسایگان و رقبا قبلاً شبکه های محلی را نصب کرده اند، احتمالاً این امر منطقی است. و اگرچه هنوز نیاز فوری وجود ندارد، اما ارزش آن را دارد که در صف باشید پیشرفت فنی. به عنوان یک قاعده، در این مورد نیز معلوم می شود که شبکه به ساده سازی زندگی کمک می کند و سودمند است.

اصول کلی ساخت شبکه ها

©2015-2019 سایت
تمامی حقوق متعلق به نویسندگان آنها می باشد. این سایت ادعای نویسندگی ندارد، اما ارائه می دهد استفاده رایگان.
تاریخ ایجاد صفحه: 1395/02/16

شبکه های کامپیوتری محلی (LCN)

شبکه های کامپیوتری جهانی

معرفی

امروزه بیش از 130 میلیون رایانه در جهان وجود دارد که بیش از 80 درصد آنها در شبکه های مختلف اطلاعاتی و محاسباتی از شبکه های محلی کوچک در ادارات گرفته تا شبکه های جهانی مانند اینترنت، فیدو نت، فری نت و ... متصل هستند. گرایش جهانی به کامپیوترهای شبکه ای به دلایل مهمی مانند انتقال سریعتر است پیام های اطلاعاتی، امکان تبادل سریع اطلاعات بین کاربران، دریافت و ارسال پیام (فکس، نامه الکترونیکی، کنفرانس الکترونیکی و غیره) بدون خروج از محل کار، امکان دریافت آنی هر گونه اطلاعات از هر نقطه از جهان و همچنین تبادل اطلاعات بین کامپیوترهای سازنده های مختلف که تحت نرم افزارهای مختلف کار می کنند.

چنین پتانسیل های عظیمی که شبکه کامپیوتری با خود حمل می کند و پتانسیل جدیدی که مجموعه اطلاعاتی تجربه می کند و همچنین تسریع قابل توجه فرآیند تولید، این حق را به ما نمی دهد که آنها را نادیده بگیریم و در عمل به کار نبریم.

اغلب نیاز به توسعه یک راه حل اساسی برای موضوع سازماندهی یک ICT (شبکه اطلاعاتی-کامپیوتری) بر اساس یک پارک رایانه ای موجود و یک بسته نرم افزاری که الزامات علمی و فنی مدرن را برآورده می کند، با در نظر گرفتن نیازهای رو به رشد و امکان وجود دارد. توسعه تدریجی بیشتر شبکه به دلیل ظهور راه حل های فنی و نرم افزاری جدید.

اصل ساخت شبکه های کامپیوتری

شبکه کامپیوتری مجموعه ای از کامپیوترها و دستگاه های مختلف، تبادل اطلاعات بین رایانه های موجود در شبکه را بدون استفاده از هیچ رسانه ذخیره سازی واسطه ای فراهم می کند.

کل انواع شبکه های کامپیوتری را می توان بر اساس گروهی از ویژگی ها طبقه بندی کرد:

1) شیوع سرزمینی؛

2) وابستگی دپارتمان.

3) نرخ انتقال اطلاعات.

4) نوع رسانه انتقال؛

بر اساس شیوع سرزمینی، شبکه ها می توانند محلی، جهانی و منطقه ای باشند. محلی - اینها شبکه هایی هستند که مساحتی بیش از 10 متر مربع را پوشش می دهند، منطقه ای - واقع در قلمرو یک شهر یا منطقه، جهانی - در قلمرو یک ایالت یا گروهی از ایالت ها، به عنوان مثال، شبکه جهانی اینترنت

بر اساس وابستگی، شبکه های دپارتمان و ایالتی متمایز می شوند. ادارات متعلق به یک سازمان هستند و در قلمرو آن قرار دارند. شبکه های دولتی - شبکه های مورد استفاده در ساختارهای دولتی.

با توجه به سرعت انتقال اطلاعات، شبکه های کامپیوتری به دو دسته کم، متوسط ​​و پرسرعت تقسیم می شوند.

با توجه به نوع رسانه انتقال، آنها به شبکه های کواکسیال، جفت تابیده، فیبر نوری با انتقال اطلاعات از طریق کانال های رادیویی، در محدوده مادون قرمز تقسیم می شوند.

کامپیوترها را می توان با کابل متصل کرد و توپولوژی شبکه متفاوتی (ستاره، اتوبوس، حلقه و غیره) را تشکیل داد.

باید بین شبکه های کامپیوتری و شبکه های پایانه (شبکه های ترمینال) تمایز قائل شد. شبکه‌های رایانه‌ای رایانه‌هایی را به هم متصل می‌کنند که هر کدام می‌توانند به طور مستقل کار کنند. شبکه های ترمینال معمولاً متصل می شوند کامپیوترهای قدرتمند(مین فریم)، ​​و در برخی موارد، رایانه‌های شخصی با دستگاه‌هایی (ترمینال) که می‌توانند کاملاً پیچیده باشند، اما در خارج از شبکه کار آنها یا غیرممکن است یا کاملاً بی‌معنی. به عنوان مثال، شبکه ای از دستگاه های خودپرداز یا میزهای نقدی برای فروش بلیط هواپیما. آنها بر اساس اصول کاملاً متفاوتی نسبت به شبکه های کامپیوتری و حتی سایر فناوری های رایانه ای ساخته شده اند.

در طبقه بندی شبکه ها دو اصطلاح اصلی LAN و WAN وجود دارد.

LAN ( محلیشبکه) - شبکه های محلی که یک زیرساخت بسته قبل از رسیدن به ارائه دهندگان خدمات دارند. اصطلاح "LAN" می تواند هم یک شبکه اداری کوچک و هم یک شبکه کارخانه بزرگ را که چند صد هکتار را پوشش می دهد توصیف کند. منابع خارجی حتی تخمین نزدیکی را ارائه می دهند - شعاع حدود 6 مایل (10 کیلومتر). استفاده از کانال های پرسرعت

آنها ( منطقه وسیعشبکه) - یک شبکه جهانی که مناطق جغرافیایی بزرگی را پوشش می دهد، از جمله شبکه های محلی و سایر شبکه ها و دستگاه های مخابراتی. نمونه ای از WAN یک شبکه سوئیچ بسته (Frame Relay) است که از طریق آن شبکه های کامپیوتری مختلف می توانند با یکدیگر "گفتگو" کنند.

عبارت " شبکه شرکتیهمچنین در ادبیات برای اشاره به ترکیب چندین شبکه استفاده می شود که هر یک می توانند بر اساس اصول فنی، نرم افزاری و اطلاعاتی مختلف ساخته شوند.

انواع شبکه های در نظر گرفته شده در بالا شبکه هایی از نوع بسته هستند، دسترسی به آنها فقط برای دایره محدودی از کاربران مجاز است که کار در چنین شبکه ای به طور مستقیم با آنها مرتبط است. فعالیت حرفه ای. شبکه های جهانیبر روی خدمت به هر کاربری متمرکز شده است.

در شکل 1 روش های سوئیچینگ کامپیوترها و انواع شبکه ها را در نظر بگیرید.

شکل 1- روش های سوئیچینگ کامپیوترها و انواع شبکه ها .

شبکه های کامپیوتری محلی (LCN)

طبقه بندی LKS

شبکه های محلی به دو دسته کاملاً متفاوت تقسیم می شوند: شبکه های همتا به همتا (تک سطحی یا همتا به همتا) و سلسله مراتبی (چند سطحی).

شبکه های همتا به همتا

شبکه همتا به همتا شبکه ای از کامپیوترهای همتا است که هر کدام یک نام منحصر به فرد (نام کامپیوتر) و معمولا رمز عبوری برای وارد کردن آن در هنگام بوت شدن سیستم عامل دارند. نام ورود و رمز عبور توسط صاحب رایانه با استفاده از سیستم عامل اختصاص داده می شود. شبکه های همتا به همتا را می توان با استفاده از سیستم عامل هایی مانند LANtastic، Windows'3.11، Novell NetWare Lite سازماندهی کرد. این برنامه ها هم با داس و هم با ویندوز کار می کنند. شبکه های همتا به همتا را می توان بر اساس تمام سیستم عامل های مدرن 32 بیتی - Windows'95 OSR2، نسخه Windows NT Workstation، OS / 2) و برخی دیگر سازماندهی کرد.

شبکه های سلسله مراتبی

شبکه های محلی سلسله مراتبی یک یا چند دارند کامپیوترهای خاص- سرورهایی که اطلاعات به اشتراک گذاشته شده توسط کاربران مختلف را ذخیره می کنند.

سرور در شبکه های سلسله مراتبی یک ذخیره دائمی از منابع مشترک است. خود سرور فقط می تواند مشتری یک سرور در سطح بالاتری در سلسله مراتب باشد. بنابراین، شبکه های سلسله مراتبی گاهی اوقات به عنوان شبکه های سرور اختصاصی نامیده می شوند. سرورها معمولاً رایانه هایی با کارایی بالا هستند، احتمالاً با چندین پردازنده که به صورت موازی کار می کنند، با هارد دیسک های با ظرفیت بالا، با سرعت بالا. کارت شبکه(100 مگابیت در ثانیه یا بیشتر). کامپیوترهایی که از طریق آنها به اطلاعات روی سرور دسترسی پیدا می شود ایستگاه یا کلاینت نامیده می شوند.

LKS بر اساس هدف آنها طبقه بندی می شوند:

· شبکه های خدمات ترمینال. آنها شامل رایانه‌ها و تجهیزات جانبی می‌شوند که در حالت انحصاری توسط رایانه‌ای که به آن متصل است استفاده می‌شوند یا منبعی در سطح شبکه هستند.

· شبکه هایی که بر اساس آنها سیستم های مدیریت تولید و فعالیت نهادی ساخته می شود. آنها توسط گروه استانداردهای MAP/TOP متحد شده اند. MAP استانداردهای مورد استفاده در صنعت را تشریح می کند. TOP استانداردهایی را برای شبکه های مورد استفاده در شبکه های اداری توصیف می کند.

· شبکه هایی که اتوماسیون، سیستم های طراحی را متحد می کنند. ایستگاه های کاری چنین شبکه هایی معمولاً بر اساس قدرت کافی هستند کامپیوترهای شخصیمانند Sun Microsystems.

· شبکه هایی که بر اساس آنها سیستم های محاسباتی توزیع شده ساخته می شوند.

با توجه به معیارهای طبقه بندی، شبکه های کامپیوتری محلی به حلقه، اتوبوس، ستاره شکل، درخت مانند تقسیم می شوند.

بر اساس سرعت - سرعت کم (تا 10 مگابیت در ثانیه)، سرعت متوسط ​​(تا 100 مگابیت در ثانیه)، سرعت بالا (بیش از 100 مگابیت در ثانیه).

بر اساس نوع روش دسترسی - تصادفی، متناسب، ترکیبی.

بر اساس نوع رسانه انتقال فیزیکی - جفت تابیده، کابل کواکسیال یا فیبر نوری، کانال مادون قرمز، کانال رادیویی

ساختار LKS

نحوه اتصال کامپیوترها را ساختار شبکه یا توپولوژی می نامند. شبکه های اترنت می توانند توپولوژی های اتوبوس و ستاره داشته باشند. در حالت اول، همه رایانه ها به یک کابل مشترک (اتوبوس) متصل می شوند، در مورد دوم، یک دستگاه مرکزی ویژه (هاب) وجود دارد که از آن "پرتوها" به هر کامپیوتر می رود، یعنی. هر کامپیوتر به کابل خودش متصل است.

ساختار شینه، شکل 2(a)، ساده تر و مقرون به صرفه تر است، زیرا به دستگاه اضافی نیاز ندارد و کابل کمتری مصرف می کند. اما نسبت به خرابی سیستم کابلی بسیار حساس است. اگر کابل حداقل در یک مکان آسیب دیده باشد، برای کل شبکه مشکلاتی وجود دارد. مکان یابی گسل دشوار است.

از این نظر، "ستاره"، شکل 2(b)، پایدارتر است. کابل آسیب دیده یک مشکل برای یک کامپیوتر خاص است، بر عملکرد شبکه به عنوان یک کل تأثیر نمی گذارد. هیچ تلاش عیب یابی مورد نیاز نیست.

در شبکه ای که ساختاری از نوع "حلقه" دارد، شکل 2(c)، اطلاعات بین ایستگاه ها در امتداد حلقه با پرش در هر کنترل کننده شبکه منتقل می شود. دریافت از طریق درایوهای بافر ساخته شده بر اساس دستگاه های حافظه با دسترسی تصادفی انجام می شود، بنابراین، اگر یک کنترل کننده شبکه از کار بیفتد، ممکن است عملکرد کل حلقه مختل شود.

مزیت ساختار حلقه سهولت اجرای دستگاه ها است و نقطه ضعف آن قابلیت اطمینان کم است.

تمام ساختارهای در نظر گرفته شده سلسله مراتبی هستند. با این حال، به لطف استفاده از پل ها، دستگاه های خاصی که شبکه های محلی را با ساختارهای مختلف ترکیب می کنند، می توان شبکه هایی با ساختار سلسله مراتبی پیچیده از انواع سازه های فوق ساخت.

a B C)

شکل 2 - سازه ساختمانی (الف) اتوبوس، (ب) حلقه، (ج) ستاره
رسانه انتقال فیزیکی در شبکه های محلی

نکته بسیار مهم در نظر گرفتن عوامل موثر در انتخاب رسانه انتقال فیزیکی (سیستم کابلی) است. از جمله موارد زیر است:

1) پهنای باند مورد نیاز، سرعت انتقال شبکه؛

2) اندازه شبکه؛

3) مجموعه خدمات مورد نیاز (داده، گفتار، چند رسانه ای و غیره) که باید سازماندهی شود.

4) الزامات برای سطح سر و صدا و ایمنی صدا.

5) هزینه کل پروژه شامل خرید تجهیزات، نصب و بهره برداری بعدی.

رسانه اصلی انتقال داده های LAN جفت پیچ خورده بدون محافظ، کابل کواکسیال، فیبر نوری چند حالته است. از آنجایی که هزینه فیبر تک حالته و چند حالته تقریباً یکسان است، پایانه های تک حالته به طور قابل توجهی گران تر هستند، اگرچه فواصل طولانی تری را فراهم می کنند. بنابراین در LCS عمدتاً از اپتیک های چند حالته استفاده می شود.

فن آوری های اصلی LKS: اترنت، ATM. فن آوری های FDDI(2 حلقه)، قبلاً برای شبکه های اصلی و داشتن استفاده می شد عملکرد خوباز نظر مسافت، سرعت و تحمل خطا، در حال حاضر کمتر مورد استفاده قرار می گیرد، عمدتاً به دلیل هزینه بالا، به عنوان، در واقع، حلقه تکنولوژی توکنزنگ بزنید، اگرچه هر دو هنوز روشن هستند سطح بالاتوسط همه فروشندگان پیشرو، و در برخی موارد (به عنوان مثال، استفاده از FDDI برای یک شبکه ستون فقرات در سطح شهر، که در آن تحمل خطا بالا و تحویل بسته تضمینی مورد نیاز است)، استفاده از این فناوری‌ها ممکن است همچنان موجه باشد.

انواع LKS

اترنت در اصل یک فناوری برخورد است که مبتنی بر یک گذرگاه مشترک است که کامپیوترها به آن متصل می شوند و برای حق انتقال یک بسته بین خود "مبارزه" می کنند. پروتکل اصلی CSMA/CD (دسترسی چندگانه با حساسیت حامل با تشخیص برخورد) است. واقعیت این است که اگر دو ایستگاه همزمان شروع به ارسال کنند، یک وضعیت برخورد ایجاد می شود و شبکه برای مدتی "منتظر" می شود تا زمانی که فرآیندهای گذرا "قرار می گیرند" و "سکوت" دوباره بیاید. روش دسترسی دیگری وجود دارد - CSMA / CA (پرهیز از برخورد) - همان است، اما به استثنای برخورد. این روش در فناوری بی سیم رادیو اترنت یا Apple Local Talk استفاده می شود - قبل از ارسال هر بسته، اعلامیه ای از طریق شبکه اجرا می شود که اکنون یک انتقال انجام می شود و ایستگاه ها دیگر سعی نمی کنند آن را آغاز کنند.

اترنت می تواند نیمه دوبلکس (Half Duplex) برای همه رسانه های انتقال باشد: منبع و گیرنده به نوبه خود صحبت می کنند (فناوری برخورد کلاسیک) و تمام دوبلکس (Full Duplex)، زمانی که دو جفت گیرنده و فرستنده روی دستگاه ها به طور همزمان صحبت می کنند. . این مکانیسم فقط روی جفت پیچ خورده (یک جفت برای انتقال، یک جفت برای دریافت) و فیبر نوری (یک جفت برای انتقال، یک جفت برای دریافت) کار می کند.

اترنت از نظر سرعت و روش های رمزگذاری برای رسانه های فیزیکی مختلف، و همچنین در نوع بسته (Ethernet II، 802.3، RAW، 802.2 (LLC)، SNAP) متفاوت است.

سرعت اترنت متفاوت است: 10 مگابیت در ثانیه، 100 مگابیت در ثانیه، 1000 مگابیت در ثانیه (گیگابیت). از آنجایی که استاندارد گیگابیتی اترنت برای جفت تابیده رده 5 به تازگی تصویب شده است، می توان گفت که فیبر جفت تابیده، تک حالته (SMF) یا چند حالته (MMF) برای هر شبکه اترنت قابل استفاده است. بسته به این، مشخصات مختلفی وجود دارد:

· اترنت 10 مگابیت در ثانیه: 10BaseT، 10BaseFL، (10Base2 و 10Base5 برای کواکس وجود دارد و دیگر استفاده نمی شود).

· اترنت 100 مگابیت بر ثانیه: 100BaseTX، 100BaseFX، 100BaseT4، 100BaseT2.

گیگابیت اترنت: 1000BaseLX، 1000BaseSX (اپتیکال) و 1000BaseTX (جفت پیچ خورده)

دو گزینه برای پیاده سازی اترنت روی وجود دارد کابل هممحور، اترنت "نازک" و "ضخیم" نامیده می شود (اترنت روی کابل نازک 0.2 اینچی و اترنت روی کابل ضخیم 0.4 اینچی).

اترنت باریکاز کابل نوع RG-58A/V (قطر 0.2 اینچ) استفاده می کند. برای یک شبکه کوچک از کابلی با مقاومت 50 اهم استفاده می شود. کابل کواکسیال از کامپیوتری به کامپیوتر دیگر اجرا می شود. هر کامپیوتر با مقدار کمی کابل باقی می ماند تا بتوان آن را جابجا کرد. طول قطعه 185 متر است، تعداد کامپیوترهای متصل به اتوبوس تا 30 عدد است.

پس از اتصال تمام بخش های کابل با کانکتورهای BNC (Bayonel-Neill-Concelnan) به کانکتورهای T (این نام به دلیل شکل کانکتور مشابه حرف "T" است)، یک قطعه کابل را دریافت خواهید کرد. ترمیناتورها ("شاخه ها") در هر دو انتها نصب می شوند. ترمیناتور از نظر ساختاری یک کانکتور BNC است (همچنین روی یک کانکتور T قرار می گیرد) با مقاومت لحیم کاری. مقدار این مقاومت باید با مقدار امپدانس موج کابل مطابقت داشته باشد، یعنی. اترنت به پایانه های 50 اهم نیاز دارد.

اترنت ضخیم- یک شبکه روی کابل کواکسیال ضخیم با قطر 0.4 اینچ و مقاومت در برابر موج 50 اهم حداکثر طول بخش کابل 500 متر است.

نحوه قرارگیری خود کابل برای همه انواع کابل کواکسیال تقریباً یکسان است.

برای اتصال کامپیوتر به یک کابل ضخیم، از یک دستگاه اضافی به نام فرستنده و گیرنده استفاده می شود. فرستنده و گیرنده مستقیماً به کابل شبکه متصل می شود. از او به کامپیوتر میرهکابل فرستنده گیرنده ویژه، حداکثر طولکه 50 متر است در هر دو انتها کانکتورهای 15 پین DIX (دیجیتال، اینتل و زیراکس) وجود دارد. یک کانکتور به فرستنده گیرنده و کانکتور دیگر به کارت شبکه کامپیوتر متصل می شود.

فرستنده و گیرنده نیاز به اتصال کابل به هر کامپیوتر را از بین می برد. فاصله کامپیوتر تا کابل شبکهبا طول کابل فرستنده گیرنده تعیین می شود.

ایجاد شبکه با استفاده از فرستنده و گیرنده بسیار راحت است. به معنای واقعی کلمه می تواند کابل را از هر جایی "عبور" کند. این رویه سادهزمان کمی می گیرد و اتصال حاصل بسیار قابل اعتماد است.

کابل تکه تکه نمی شود، می توان آن را بدون نگرانی در مورد محل دقیق کامپیوترها گذاشت و سپس فرستنده و گیرنده ها را در مکان های مناسب نصب کرد. فرستنده و گیرنده ها، به عنوان یک قاعده، بر روی دیوارها نصب می شوند، که توسط طراحی آنها ارائه شده است.

در صورت لزوم پوشش دهید شبکه محلیمساحتی بزرگتر از آنچه در نظر گرفته شده است سیستم های کابلی، کاربردی دستگاه های اضافی– تکرار کننده ها (تکرار کننده ها). تکرار کننده دارای طراحی 2 پورت است، یعنی. می تواند 2 قطعه 185 متری را با هم ترکیب کند.این قطعه از طریق یک کانکتور T به تکرار کننده متصل می شود. یک قطعه به یک سر کانکتور T متصل می شود و یک پایانه در طرف دیگر قرار می گیرد.

بیش از چهار تکرار کننده در شبکه وجود ندارد. این به شما امکان می دهد شبکه ای با حداکثر طول 925 متر دریافت کنید.

تکرار کننده های 4 پورتی وجود دارد. 4 بخش را می توان به یک تکرار کننده در یک بار متصل کرد.

طول قطعه برای اترنت در یک کابل ضخیم 500 متر است، تا 100 ایستگاه را می توان به یک بخش متصل کرد. با کابل های فرستنده گیرنده تا 50 متر طول، یک اترنت ضخیم می تواند منطقه بسیار بزرگتری را در یک بخش نسبت به قسمت نازک پوشش دهد. این تکرار کننده ها دارای کانکتورهای DIX هستند و می توانند توسط فرستنده گیرنده یا به انتهای قطعه یا هر جای دیگری متصل شوند.

تکرار کننده های ترکیبی بسیار راحت هستند. مناسب برای کابل نازک و ضخیم هر پورت دارای یک جفت کانکتور است: DIX و BNC، اما نمی توان از آنها به طور همزمان استفاده کرد. اگر لازم است قطعات را روی کابل دیگری ترکیب کنید، بخش نازک به کانکتور BNC یک پورت تکرار کننده و بخش ضخیم به کانکتور DIX پورت دیگر متصل می شود.

Repeater ها بسیار مفید هستند، اما نباید از آنها سوء استفاده کنید، زیرا آنها سرعت شبکه را کاهش می دهند.

اترنت روی جفت پیچ خورده.

یک جفت پیچ خورده دو سیم عایق شده است که به هم پیچیده شده اند. اترنت از یک کابل 8 سیمی متشکل از چهار سیم استفاده می کند جفت پیچ خورده. برای محافظت در برابر تأثیرات محیطی، کابل دارای یک پوشش عایق خارجی است.

گره اصلی جفت پیچ خورده هاب است (در ترجمه به آن درایو، هاب یا به سادگی هاب می گویند). هر کامپیوتر باید با استفاده از بخش کابل خود به آن متصل شود. طول هر بخش نباید از 100 متر تجاوز کند.کانکتورهای RJ-45 در انتهای قطعات کابل نصب می شوند. یک کانکتور کابل را به هاب و دیگری به برد شبکه متصل می کند. کانکتورهای RJ-45 بسیار جمع و جور هستند، دارای بدنه پلاستیکی و هشت پد مینیاتوری هستند.

هاب یک دستگاه مرکزی در یک شبکه جفت تابیده است که عملکرد آن به آن بستگی دارد. باید در مکانی به راحتی در دسترس قرار گیرد تا بتوانید کابل را به راحتی وصل کنید و نشانگر پورت را نظارت کنید.

هاب ها در تاریخ صادر می شوند مقدار متفاوتپورت ها - 8، 12، 16 یا 24. بر این اساس، می توان به همان تعداد رایانه به آن متصل شد.

هدف اصلی کامپیوترهای شبکه، به اشتراک گذاری منابع بود: کاربران رایانه های متصل به شبکه، یا برنامه های کاربردی در حال اجرا بر روی این رایانه ها، می توانند به منابع رایانه های موجود در شبکه دسترسی پیدا کنند، مانند:

دستگاه های جانبی مانند دیسک، چاپگر، پلاتر، اسکنر و غیره؛

داده های ذخیره شده در RAM یا دستگاه های ذخیره سازی خارجی؛

قدرت پردازش.

رابط های شبکه

برای اتصال دستگاه ها، اول از همه باید دارای رابط های خارجی باشند.

رابط - به معنای گسترده - یک مرز منطقی و / یا فیزیکی به طور رسمی تعریف شده بین اشیاء مستقل در حال تعامل. رابط پارامترها، رویه ها و ویژگی های تعامل اشیاء را تعریف می کند.

رابط های فیزیکی و منطقی مجزا

یک رابط فیزیکی (که پورت نیز نامیده می شود) با مجموعه ای از اتصالات الکتریکی و ویژگی های سیگنال تعریف می شود. معمولاً یک اتصال دهنده با مجموعه ای از کنتاکت ها است که هر کدام هدف خاصی دارند.

یک رابط منطقی (که پروتکل نیز نامیده می شود) مجموعه ای از پیام های اطلاعاتی با فرمت خاصی است که بین دو دستگاه یا دو برنامه رد و بدل می شود و همچنین مجموعه قوانینی است که منطق مبادله این پیام ها را تعیین می کند.

برنج. 2.2. به اشتراک گذاری چاپگر در یک شبکه کامپیوتری

رابط کامپیوتر به کامپیوتر به دو کامپیوتر امکان تبادل اطلاعات را می دهد. در هر طرف، به صورت جفت اجرا می شود:

یک ماژول سخت افزاری به نام آداپتور شبکه یا کارت رابط شبکه.

درایور کارت رابط شبکه - یک برنامه ویژه، کار مدیریتکارت رابط شبکه.

رابط کامپیوتر- جانبی (در این مورد، رابط کامپیوتر-چاپگر) به کامپیوتر اجازه می دهد تا عملکرد دستگاه را کنترل کند. دستگاه ثانوی(PU)، این رابط پیاده سازی شده است:

در سمت کامپیوتر، یک کارت رابط و یک درایور PU (چاپگر) مشابه کارت رابط شبکه و درایور آن.

از سمت PU - توسط کنترل کننده PU (چاپگر)، معمولاً یک دستگاه سخت افزاری است که هم داده ها را از رایانه دریافت می کند، به عنوان مثال، بایت های اطلاعاتی را که باید روی کاغذ چاپ شود، و هم دستور می دهد که با کنترل قطعات الکترومکانیکی پردازش شود. یک دستگاه جانبی، به عنوان مثال، بیرون انداختن یک کاغذ از چاپگر یا با حرکت دادن سر مغناطیسی دیسک.

1. مشکلات ارتباطی با چندین کامپیوتر

توپولوژی پیوندهای فیزیکی

هنگام شبکه کردن چندین (بیش از دو) کامپیوتر، لازم است تصمیم بگیرید که چگونه آنها را به یکدیگر متصل کنید، در غیر این صورت، پیکربندی اتصالات فیزیکی یا توپولوژی را انتخاب کنید.

توپولوژی شبکه یک پیکربندی نموداری است که رئوس آن مربوط به گره های انتهایی شبکه (مثلاً رایانه ها) و تجهیزات ارتباطی (مثلاً روترها) است و لبه ها مربوط به پیوندهای فیزیکی یا اطلاعاتی بین رئوس هستند.

شما می توانید هر کامپیوتر را به هر یک متصل کنید، یا می توانید آنها را به صورت سری وصل کنید، با این فرض که آنها ارتباط برقرار می کنند و پیام هایی را به یکدیگر "در حال انتقال" ارسال می کنند. هم یک کامپیوتر جهانی و هم یک دستگاه تخصصی می توانند به عنوان یک گره ترانزیت عمل کنند.

ویژگی های شبکه به طور قابل توجهی به انتخاب توپولوژی پیوند بستگی دارد:

وجود چندین مسیر بین گره ها قابلیت اطمینان شبکه را افزایش می دهد و امکان توزیع بار بین کانال های جداگانه را فراهم می کند.

سهولت افزودن گره های جدید، ذاتی در برخی توپولوژی ها، شبکه را به راحتی قابل گسترش می کند.

ملاحظات اقتصادی اغلب منجر به انتخاب توپولوژی هایی می شود که با حداقل طول کل خطوط ارتباطی مشخص می شوند.

در میان بسیاری از پیکربندی‌های ممکن، کاملاً متصل و کاملاً متصل نیستند.

یک توپولوژی کاملا مشبک مربوط به شبکه ای است که در آن هر کامپیوتر مستقیماً به سایرین متصل است. این گزینه دست و پا گیر و ناکارآمد است. در این حالت، هر کامپیوتر موجود در شبکه باید دارای تعداد زیادی پورت ارتباطی باشد. توپولوژی های کاملا متصل در شبکه های بزرگبه ندرت اعمال می شود. اغلب این نوع توپولوژی در مجتمع های چند کامپیوتری یا در شبکه هایی که تعداد کمی از کامپیوترها را متحد می کنند استفاده می شود.

برنج. 2.10. توپولوژی شبکه های معمولی

همه گزینه های دیگر بر اساس توپولوژی های غیر مش هستند، جایی که تبادل داده بین دو کامپیوتر ممکن است نیاز به انتقال داده از طریق گره های شبکه دیگر داشته باشد.

توپولوژی حلقه داده ها در اطراف حلقه از یک کامپیوتر به کامپیوتر دیگر منتقل می شوند. مزیت اصلی حلقه این است که طبیعتاً پیوندهای اضافی را فراهم می کند. داده های موجود در حلقه، با چرخش کامل، به گره منبع باز می گردند. بنابراین منبع می تواند تحویل داده ها به مقصد را کنترل کند. این ویژگی برای تست اتصال شبکه و یافتن گره ای که به درستی کار نمی کند استفاده می شود. در عین حال در شبکه های دارای توپولوژی حلقه باید تدابیر خاصی اتخاذ شود تا در صورت خرابی یا خاموش شدن کامپیوتر، کانال ارتباطی بین گره های باقی مانده حلقه قطع نشود.

توپولوژی ستاره زمانی اتفاق می افتد که هر کامپیوتر مستقیماً به یک دستگاه مرکزی مشترک به نام هاب متصل شود. وظیفه هاب هدایت اطلاعات ارسال شده توسط رایانه به یک یا همه رایانه های دیگر در شبکه است. هاب می تواند یک کامپیوتر عمومی یا یک دستگاه تخصصی باشد. معایب توپولوژی ستاره: هزینه بالاتر تجهیزات شبکه به دلیل نیاز به خرید دستگاه مرکزی تخصصی. توانایی افزایش تعداد گره ها در شبکه با تعداد پورت هاب محدود می شود.

گاهی اوقات ایجاد یک شبکه با استفاده از چندین هاب که به صورت سلسله مراتبی توسط پیوندهای ستاره ای به هم متصل شده اند منطقی است. ساختار به دست آمده یک ستاره سلسله مراتبی یا درخت نامیده می شود. درخت در حال حاضر رایج ترین توپولوژی ارتباطی، هم در شبکه های محلی و هم در شبکه های گسترده است.

یک مورد خاص از یک ستاره یک اتوبوس معمولی است. در اینجا، یک کابل غیرفعال به عنوان یک عنصر مرکزی عمل می کند (بسیاری از شبکه ها با استفاده از ارتباطات بی سیم- نقش اتوبوس مشترک در اینجا توسط محیط رادیویی مشترک بازی می شود). اطلاعات ارسال شده از طریق کابل توزیع می شود و به طور همزمان برای تمام رایانه های متصل به این کابل در دسترس است. مزایا: هزینه کم و سهولت اتصال گره های جدید به شبکه و معایب - قابلیت اطمینان کم (هر گونه نقص کابل به طور کامل کل شبکه را فلج می کند) و عملکرد پایین (فقط یک کامپیوتر می تواند در یک زمان داده ها را از طریق شبکه منتقل کند، بنابراین پهنای باند کاهش می یابد. در اینجا بین تمام شبکه های گره تقسیم می شود).

برنج. 2.11. توپولوژی مختلط

شبکه های کوچک دارای توپولوژی معمولی هستند - یک ستاره، یک حلقه یا یک اتوبوس مشترک، شبکه های بزرگ با وجود اتصالات دلخواه بین رایانه ها مشخص می شوند. در چنین شبکه‌هایی، می‌توان قطعات (زیر شبکه‌های) متصل دلخواه جداگانه را که دارای توپولوژی معمولی هستند، جدا کرد؛ بنابراین، آنها را شبکه‌هایی با توپولوژی مختلط می‌نامند.

آدرس دهی میزبان

یکی از مشکلاتی که هنگام اتصال سه یا چند کامپیوتر باید به آن توجه کرد، مشکل آدرس دهی، یعنی آدرس دهی رابط های شبکه آنهاست. یک کامپیوتر می تواند چندین رابط شبکه داشته باشد. به عنوان مثال، برای ایجاد یک ساختار کاملاً متصل از N کامپیوتر، لازم است که هر یک از آنها داشته باشند ن - 1 رابط.

با توجه به تعداد رابط های آدرس پذیر، آدرس ها را می توان به صورت زیر طبقه بندی کرد:

یک آدرس منحصر به فرد (unicast) برای شناسایی رابط های فردی استفاده می شود.

آدرس چندپخشی چندین رابط را به طور همزمان شناسایی می کند، بنابراین داده های علامت گذاری شده با آدرس چندپخشی به هر یک از گره های گروه تحویل داده می شود.

داده های ارسال شده به آدرس پخش (پخش) باید به تمام گره های شبکه تحویل داده شود.

آدرس anycast تعریف شده در نسخه جدیدپروتکل IPv6، مانند آدرس چندپخشی، گروهی از آدرس ها را مشخص می کند، با این حال، داده های ارسال شده به این آدرس باید نه به همه آدرس های این گروه، بلکه به هر یک از آنها تحویل داده شود.

آدرس ها می توانند عددی باشند (به عنوان مثال 129.26.255.255 یا 81. لا. ff. ff) و نمادین (site.domen.ru).

آدرس‌های نمادین (نام‌ها) برای درک انسان مناسب هستند و بنابراین معمولاً بار معنایی را حمل می‌کنند.

مجموعه ای از تمام آدرس هایی که در برخی از طرح های آدرس دهی معتبر هستند، فضای آدرس نامیده می شود.

فضای آدرس ممکن است یک سازمان مسطح (خطی) یا یک سازمان سلسله مراتبی داشته باشد.

با یک سازمان مسطح، بسیاری از آدرس ها به هیچ وجه ساختار ندارند. نمونه ای از آدرس عددی مسطح آدرس MAC است که برای شناسایی منحصر به فرد رابط های شبکه در شبکه های محلی طراحی شده است. چنین آدرسی معمولاً فقط توسط سخت افزار استفاده می شود و به صورت یک عدد باینری یا هگزادسیمال مانند 0081005e24a8 نوشته می شود. آدرس‌های MAC توسط سازنده در سخت‌افزار تعبیه می‌شوند، به همین دلیل به آنها آدرس‌های سخت‌افزار نیز می‌گویند.

با سازماندهی سلسله مراتبی، فضای آدرس به شکل زیرگروه‌های تودرتو ساخته می‌شود، که با محدود کردن متوالی ناحیه آدرس‌پذیر، در نهایت یک رابط شبکه جداگانه را تعریف می‌کنند.

نماینده‌های معمولی آدرس‌های عددی سلسله مراتبی، آدرس‌های IP و IPX شبکه هستند. آنها از یک سلسله مراتب دو سطحی پشتیبانی می کنند، آدرس به قسمت بالایی - شماره شبکه و قسمت پایین - شماره گره تقسیم می شود. این تقسیم‌بندی اجازه می‌دهد پیام‌ها بین شبکه‌ها فقط بر اساس شماره شبکه ارسال شوند و پس از تحویل پیام به شماره گره لازم است. شبکه مورد نظر. در عمل، معمولاً چندین طرح آدرس دهی به طور همزمان مورد استفاده قرار می گیرند، به طوری که رابط شبکه یک کامپیوتر می تواند به طور همزمان چندین نام آدرس داشته باشد. هر آدرس در شرایطی استفاده می شود که نوع آدرس دهی مربوطه راحت تر باشد. و برای تبدیل آدرس ها از فرمی به فرم دیگر از پروتکل های کمکی خاصی استفاده می شود که به آنها پروتکل های تفکیک آدرس می گویند.

سوئیچینگ

اجازه دهید کامپیوترها طبق برخی توپولوژی به صورت فیزیکی به هم متصل شوند. سپس باید تصمیم بگیرید که چگونه داده ها را بین گره های انتهایی انتقال دهید؟

اتصال گره های انتهایی از طریق شبکه ای از گره های عبوری را سوئیچینگ می گویند. توالی گره هایی که در مسیر فرستنده تا گیرنده قرار دارند یک مسیر را تشکیل می دهند.

به عنوان مثال، در شبکه نشان داده شده در شکل. 2.14، گره های 2 و 4 که مستقیماً به یکدیگر متصل نیستند، مجبور به انتقال داده از طریق گره های ترانزیت می شوند که مثلاً می توانند گره های 1 و 5 باشند. گره 1 باید داده ها را بین رابط های A و B خود انتقال دهد و گره 5 - بین رابط های F و B. در این حالت مسیر به ترتیب است: 2-1-5-4، که در آن 2 گره ارسال، 1 و 5 گره های عبور، 4 گره مقصد است.

برنج. 2-14. جابجایی مشترکین از طریق شبکه ای از گره های حمل و نقل

مشکل سوئیچینگ عمومی

به طور کلی، مشکل سوئیچینگ را می توان به عنوان مشکلات خاص مرتبط زیر نشان داد.

تعریف جریان اطلاعاتکه برای آن می خواهید مسیریابی کنید.

مسیریابی جریان.

انتقال جریان، یعنی تشخیص جریان و سوئیچینگ محلی آنها در هر گره ترانزیت.

جریان های مالتی پلکس و دی مولتی پلکس.

مسیریابی

وظیفه مسیریابی به نوبه خود شامل دو کار فرعی است:

تعریف مسیر؛

اطلاع رسانی شبکه در مورد مسیر انتخاب شده

یک مسیر را تعریف کنیدبه معنای انتخاب دنباله ای از گره های ترانزیت و واسط های آنهاست که داده ها باید از طریق آنها منتقل شوند تا آنها را به مخاطب تحویل دهند. تعیین مسیر کار دشواری است، به خصوص زمانی که پیکربندی شبکه به گونه ای است که مسیرهای متعددی بین یک جفت رابط شبکه همکار وجود دارد. اغلب، انتخاب در یک مسیر بهینه با توجه به برخی معیارها متوقف می شود. معیار بهینه می تواند، برای مثال، توان اسمی و بار کانال های ارتباطی باشد. تاخیرهای معرفی شده توسط کانال ها؛ تعداد فواصل گره های حمل و نقل؛ قابلیت اطمینان کانال ها و گره های حمل و نقل

مسیر را می توان به صورت تجربی ("دستی") توسط مدیر شبکه تعیین کرد، اما این رویکرد برای تعیین مسیرها برای یک شبکه بزرگ با توپولوژی پیچیده چندان مناسب نیست. در این حالت از روش های خودکار برای تعیین مسیرها استفاده می شود. برای انجام این کار، گره‌های انتهایی و سایر دستگاه‌های شبکه به نرم‌افزار ویژه‌ای مجهز شده‌اند که تبادل متقابل پیام‌های خدماتی را سازماندهی می‌کند و به هر گره اجازه می‌دهد "نمای" خود را از شبکه ایجاد کند. سپس بر اساس داده های جمع آوری شده، مسیرهای منطقی با روش های نرم افزاری تعیین می شوند.

هنگام انتخاب یک مسیر، اغلب تنها به اطلاعاتی در مورد توپولوژی شبکه محدود می شود. این رویکرد در شکل نشان داده شده است. 2.15. برای انتقال ترافیک بین گره های انتهایی آو C، دو مسیر جایگزین وجود دارد: A-1-2-3-Cو A-1-3-C.اگر فقط توپولوژی را در نظر بگیریم، انتخاب واضح است - مسیر A-1-3-C،که گره های ترانزیت کمتری دارد.

برنج. 2.15. انتخاب مسیر

ارتقای داده ها

بنابراین، اجازه دهید مسیرها تعریف شوند، سوابق مربوط به آنها در جداول همه گره های حمل و نقل ساخته شده است، همه چیز برای انتقال داده بین مشترکین آماده است (سوئیچینگ مشترک).

اول از همه، فرستنده باید داده ها را به واسط خود بفرستد که مسیر پیدا شده از آنجا شروع می شود، و همه گره های ترانزیت باید به طور مناسب داده ها را از یکی از واسط های خود به دیگری انتقال دهند، به عبارت دیگر، انجام دهند. سوئیچینگرابط هادستگاهی که وظیفه آن سوئیچ است نامیده می شود تعویض.روی انجیر 2.16 سوئیچ را نشان می دهد که جریان اطلاعات را بین چهار رابط خود تغییر می دهد.

برنج. 2.16. تعویض

سوئیچ می تواند یک دستگاه اختصاصی یا کامپیوتر همه منظورهبا مکانیزم سوئیچینگ نرم افزاری داخلی، در این مورد سوئیچ نرم افزار نامیده می شود.

Multiplexing و Demultiplexing

برای تعیین اینکه داده های ورودی باید به کدام رابط ارسال شوند، سوئیچ باید بفهمد که به کدام جریان تعلق دارد. این مشکل باید بدون توجه به اینکه فقط یک جریان "خالص" یا یک جریان "مخلوط" وارد ورودی سوئیچ شود حل شود.

Demultiplexing تقسیم کل جریان تجمعی به چندین جریان است که آن را تشکیل می دهند.

Multiplexing - تشکیل یک جریان جمع شده مشترک از چندین جریان جداگانه که از طریق یک کانال ارتباطی فیزیکی منتقل می شود.

به عبارت دیگر، مالتی پلکس راهی برای تقسیم یک کانال فیزیکی موجود بین چندین جلسه ارتباطی همزمان بین مشترکین شبکه است.

شکل 2.18 . عملیات جریان های مالتی پلکس و دی مالتی پلکس در حین سوئیچینگ

یکی از راه‌های اصلی جریان‌های چندگانه این است تقسیم زمانیهیچ کدام.با این روش، هر رشته هر از گاهی (با یک دوره ثابت یا تصادفی) یک کانال فیزیکی را به طور کامل دریافت می کند و داده های خود را روی آن ارسال می کند. همچنین رایج است جداسازی فرکانسکانال زمانی که هر جریان داده ها را در محدوده فرکانس اختصاص داده شده به آن ارسال می کند.

برنج. 2.19. مولتی پلکسر و دی مولتی پلکسر

انواع سوئیچینگ

در میان بسیاری از رویکردهای ممکن برای حل مشکل سوئیچینگ مشترکین در شبکه ها، دو رویکرد اساسی وجود دارد که شامل سوئیچینگ مدار و سوئیچینگ بسته است.