Реферат: Информационные технологии в экономике. Основы сетевых информационных технологий
«Информационныетехнологии в экономике»
ТЕМА 4. Основы сетевых информационных технологий
4.1. Модель взаимосвязиоткрытых систем
4.2. Организациявзаимодействия устройств в сети
4.2.1. Методы передачиданных в сетях ЭВМ
4.2.2. Средства коммутации в компьютерныхсетях
4.2.3. Организация сложных связей вглобальных сетях
4.3. Технологияклиент-сервер
4.3.1. Модель файлового сервера. (FS)
4.3.2. Модель доступа к удаленным данным(RDA)
4.3.3. Модель сервера баз данных (DBS)
4.3.4. Модель сервера приложений (AS)
4.4. Технология работы в среде распределенной обработкиданных
4.5. Базовые технологии обработки запросов в архитектурах
файл-сервераи клиент-сервера
4.1. Модель взаимосвязи открытых системРазвитиесредств вычислительной техники, а особенно появление персональных компьютеровпривело к созданию нового типа информационно-вычислительных систем под названием локальная вычислительная сеть(ЛВС).
ЛВСнашли широкое применение в системах автоматизированного проектирования итехнологической подготовки производства, системах управления производством итехнологическими комплексами, в конторских системах, бортовых системахуправления и т.д. ЛВС является эффективным способом построения сложных системуправления различными производственными подразделениями. ЛВС интенсивновнедряются в медицину, сельское хозяйство, образование, науку и др.
Локальнаясеть — (LAN — Local Area Network), данное название соответствует объединениюкомпьютеров, расположенных на сравнительно небольшой территории (одногопредприятия, офиса, одной комнаты). Существующие стандарты для ЛВС обеспечиваютсвязь между компьютерами на расстоянии от 2,5 км до 6 км (Ethernet и ARCNET,соответственно).
ЛВС — набор аппаратных средств и алгоритмов, обеспечивающих соединение компьютеров,других периферийных устройств (принтеров, дисковых контроллеров и т.п.) ипозволяющих им совместно использовать общую дисковую память, периферийныеустройства, обмениваться данными.
Внастоящее время информационно-вычислительные системы принято делить на 3основных типа:
— LAN(Lokal Area Network) — локальная сеть в пределах предприятия, учреждения, однойорганизации;
— MAN (MetropolitanArea Network) — городская или региональная сеть, т.е. сеть в пределах города,области и т.п.;
— WAN (WideArea Network) — глобальная сеть, соединяющая абонентов страны, континента,всего мира.
Информационныесистемы, в которых средства передачи данных принадлежат одной компании ииспользуются только для нужд этой компании, принято называть Сеть Масштаба Предприятия или Корпоративная Сеть (Enterprise Network).Для автоматизации работы производственных предприятий часто используютсясистемы на базе протоколов MAP/TOP:
MAP(Manufacturing Automation Protocol) — сеть для производственных предприятий,заводов (выполняется автоматизация работы конструкторских отделов ипроизводственных, технологических цехов). МАР позволяет создать единую технологическуюцепочку от конструктора, разработавшего деталь, до оборудования, на которомизготавливают эту деталь.
TOP(Technical and Office Protocol) — протокол автоматизации технического иадминистративного учреждения.
МАР/ТОРсистемы, полностью автоматизирующие работу производственного предприятия.
Основноеназначение ЛВС — в распределении ресурсов ЭВМ: программ, совместимости периферийныхустройств, терминалов, памяти. Следовательно, ЛВС должна иметь надежную ибыструю систему передачи данных, стоимость которой должна быть меньше посравнению со стоимостью подключаемых рабочих станций. Иными словами, стоимостьпередаваемой единицы информации должна быть значительно ниже стоимостиобработки информации в рабочих станциях. Исходя из этого ЛВС, как системараспределенных ресурсов, должна основываться на следующих принципах:
— единой передающей среды;
— единого метода управления;
— единых протоколов;
— гибкой модульной организации;
— информационной и программной совместимости.
Международнаяорганизация по стандартизации (ISO), основываясь на опыте многомашинных систем,который был накоплен в разных странах, выдвинула концепцию архитектуры открытыхсистем — эталонную модель, используемую при разработке международныхстандартов.
Наоснове этой модели вычислительная сеть предстает как распределеннаявычислительная среда, включающая в себя большое число разнообразных аппаратныхи программных средств. По вертикалиданная среда представляется рядом логических уровней, на каждый из которыхвозложена одна из задач сети. Погоризонтали информационно-вычислительная среда делится на локальныечасти (открытые системы), отвечающие требованиям и стандартам структурыоткрытых систем.
Частьоткрытой системы, выполняющая некоторую функцию и входящая в состав того илииного уровня, называется объектом.
Правила,по которым осуществляется взаимодействие объектов одного и того же уровня,называются протоколом(методика связи).
Протоколыопределяют порядок обмена информацией между сетевыми объектами. Они позволяютвзаимодействующим рабочим станциям посылать друг другу вызовы, интерпретироватьданные, обрабатывать ошибочные ситуации и выполнять множество других различныхфункций. Суть протоколов заключается в регламентированных обменах точноспецифицированными командами и ответами на них (например, назначениефизического уровня связи — передача блоков данных между двумя устройствами,подключенными к одной физической среде).
Каждыйуровень подразделяется на две части:
— спецификацию услуг;
— спецификацию протокола.
Спецификацияуслуг определяет, что делаетуровень, а спецификация протокола — как он это делает.
Причем,каждый конкретный уровень может иметь более одного протокола.
Большоечисло уровней, используемых в модели, обеспечивает декомпозициюинформационно-вычислительного процесса на простые составляющие. В свою очередь,увеличение числа уровней вызывает необходимость включения дополнительных связейв соответствии с дополнительными протоколами и интерфейсами. Интерфейсы(макрокоманды, программы) зависят от возможностей используемой ОС.
Международнаяорганизация по стандартизации предложила семиуровневуюмодель, которой соответствует и программная структура (рис.4.1.).
<img src="/cache/referats/11305/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025">
Рассмотримфункции, выполняемые каждым уровнем программного обеспечения:
1.Физический — осуществляет каксоединения с физическим каналом, так и расторжение, управление каналом, а такжеопределяется скорость передачи данных и топология сети.
2.Канальный — осуществляетобрамление передаваемых массивов информации вспомогательными символами иконтроль передаваемых данных. В ЛВС передаваемая информация разбивается нанесколько пакетов или кадров. Каждый пакет содержит адреса источника и местаназначения, а также средства обнаружения ошибок.
3.Сетевой — определяет маршрутпередачи информации между сетями (ПЭВМ), обеспечивает обработку ошибок, а также управление потоками данных.
Основнаязадача сетевого уровня — маршрутизация данных (передача данных между сетями).Специальные устройства — Маршрутизаторы(Router) определяют для какой сети предназначено то или другое сообщение, инаправляет эту посылку в заданную сеть. Для определения абонента внутри сетииспользуется Адрес Узла (Node Address).Для определения пути передачи данных между сетями на маршрутизаторах строятся Таблицы Маршрутов (Routing Tables),содержащие последовательность передачи данных через маршрутизаторы. Каждыймаршрут содержит адрес конечной сети, адрес следующего маршрутизатора истоимость передачи данных по этому маршруту. При оценке стоимости могутучитываться количество промежуточных маршрутизаторов, время, необходимое напередачу данных, просто денежная стоимость передачи данных по линии связи. Дляпостроения таблиц маршрутов наиболее часто используют либо Метод Векторов либо СтатическийМетод. При выборе оптимального маршрута применяют динамические илистатические методы. На сетевом уровне возможно применение одной из двухпроцедур передачи пакетов:
- датаграмм — т.е., когда частьсообщения или пакет независимо доставляется адресату по различным маршрутам,определяемым сложившейся динамикой в сети. При этом каждый пакет включает всебя полный заголовок с адресом получателя. Процедуры управления передачейтаких пакетов по сети называются датаграммной службой;
- виртуальных соединений — когдаустановление маршрута передачи всего сообщения от отправителя до получателяосуществляется с помощью специального служебного пакета — запроса насоединение. В таком случае для этого пакета выбирается маршрут и, приположительном ответе получателя на соединение закрепляется для всегопоследующего трафика (потока сообщений в сети передачи данных) и получает номерсоответствующего виртуального канала (соединения) для дальнейшего использованияего другими пакетами того же сообщения. Пакеты, которые передаются по одномувиртуальному каналу, не являются независимыми и поэтому включаютсокращенный заголовок, включающий порядковый номер пакета, принадлежащемуодному сообщению.
Недостатки: значительная посравнению с датаграммой сложность в реализации, увеличение накладных расходов,вызванных установлением и разъединением сообщений.
ВЫВОД. Датаграммныйрежим предпочтительнее использовать для сетей сложной конфигурации, гдезначительное число ЭВМ в сети, иерархическая структура сети, надежность,достоверность передачи данных по каналам связи, длина пакета более 512 байт.
4.Транспортный — связывает нижниеуровни (физический, канальный, сетевой) с верхними уровнями, которыереализуются программными средствами. Этот уровень как бы разделяет средстваформирования данных в сети от средств их передачи. Здесь осуществляетсяразделение информации по определенной длине и уточняется адрес назначения.Транспортный уровень позволяет мультиплексировать передаваемые сообщения илисоединения. Мультиплексирование сообщений позволяет передавать сообщенияодновременно по нескольким линиям связи, а мультиплексирование соединений — передает в одной посылке несколько сообщений для различных соединений.
5.Сеансовый — на данном уровнеосуществляется управление сеансами связи между двумя взаимодействующимипользователями (определяет начало и окончание сеанса связи: нормальное илиаварийное; определяет время, длительность и режим сеанса связи; определяетточки синхронизации для промежуточного контроля и восстановления при передачеданных; восстанавливает соединение после ошибок во время сеанса связи безпотери данных.
6.Представительский — управляетпредставлением данных в необходимой для программы пользователя форме, генерациюи интерпретацию взаимодействия процессов, кодирование/декодирование данных, втом числе компрессию и декомпрессию данных. На рабочих станциях могутиспользоваться различные операционные системы: DOS, UNIX, OS/2. Каждая из нихимеет свою файловую систему, свои форматы хранения и обработки данных. Задачейданного уровня является преобразование данных при передаче информации в формат,который используется в информационной системе. При приеме данных данный уровеньпредставления данных выполняет обратное преобразование. Таким образом появляетсявозможность организовать обмен данными между станциями, на которых используютсяразличные операционные системы.
Форматыпредставления данных могут различаться по следующим признакам:
— порядок следования битов и размерность символа в битах;
— порядок следования байтов;
— представление и кодировка символов;
— структура и синтаксис файлов.
Компрессияили упаковка данных сокращает время передачи данных. Кодирование передаваемойинформации обеспечивает защиту ее от перехвата.
7.Прикладной — в его ведениинаходятся прикладные сетевые программы, обслуживающие файлы, а также выполняетвычислительные, информационно-поисковые работы, логические преобразованияинформации, передачу почтовых сообщений и т.п. Главная задача этого уровня — обеспечить удобный интерфейс для пользователя.
Наразных уровнях обмен происходит различными единицами информации: биты, кадры,пакеты, сеансовые сообщения, пользовательские сообщения.
Протоколы в ЛВСОрганизацияЛВС базируется на принципе многоуровневого управления процессами, включающими всебя иерархию протоколов и интерфейсов.
ПротоколУФК определяет форму представления и порядок передачи данных через физическийканал связи, фиксирует начало и конец кадра, который несет в себе данные,формирует и принимает сигнал со скоростью, присущей пропускной способностиканала.
Второйуровень (канальный) можно разделить на два подуровня: управление доступом кканалу (УДК) и управление информационным каналом (УИК).
ПротоколУДК устанавливает порядок передачи данных через канал, выборку данных.
ПротоколУИК обеспечивает достоверность данных, т.е. формируются проверочные коды припередаче данных.
Вомногих ЛВС отпадает необходимость в сетевом уровне. К нему прибегают прикомплексировании нескольких ЛВС, содержащих моноканалы.
ПротоколУП обеспечивает транспортный интерфейс, ликвидирующий различия междупотребностями процессов в обмене данными и ограничениями информационногоканала, организуемого нижними уровнями управления. Протоколы высоких уровней — УС, УПД, УПП — по своим функциям аналогичны соответствующим протоколамглобальных сетей, т.е. реализуется доступ терминалов к процессам, программ кудаленным файлам, передача файлов, удаленный ввод заданий, обмен графическойинформацией и др.
4.2. Организация взаимодействия устройств в сетиВзависимости от способа организации обработки данных и взаимодействияпользователей, который поддерживается конкретной сетевой операционной системой,выделяют два типа информационных систем:
— иерархические сети;
— сетиклиент/сервер.
В иерархических сетях все задачи,связанные с хранением, обработкой данных, их представлением пользователям,выполняет центральный компьютер. Пользователь взаимодействует с центральным компьютеромс помощью терминала. Операциями ввода/вывода информации на экран управляетцентральный компьютер.
Достоинства иерархических систем:
- отработаннаятехнология обеспечения отказоустойчивости, сохранности данных;
— надежная система защиты информации и обеспечения секретности.
Недостатки:
- высокаястоимость аппаратного и программного обеспечения, высокие эксплуатационныерасходы;
— быстродействие и надежность сети зависят от центрального компьютера.
Примерыиерархических систем: SNA, IBM Corp., DNA, DEC.
Всистемах клиент/сервер обработкаданных разделена между двумя объектами: клиентом и сервером. Клиент — этозадача, рабочая станция, пользователь. Он может сформировать запрос длясервера: считать файл, осуществить поиск записи и т.п. Сервер — это устройствоили компьютер, выполняющий обработку запроса. Он отвечает за хранение данных,организацию доступа к этим данным и передачу данных клиенту. В системахклиент/сервер нагрузка по обработке данных распределена между клиентом исервером, поэтому требования к производительности компьютеров, используемых вкачестве клиента и сервера, значительно ниже, чем в иерархических системах.
Поорганизации взаимодействия принято выделять два типа систем, использующих методклиент/сервер:
— равноправная сеть;
— сетьс выделенным сервером.
Равноправная сеть — это сеть, вкоторой нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций, нетединого устройства хранения данных. Операционная система такой сетираспределена по всем рабочим станциям, поэтому каждая рабочая станцияодновременно может выполнять функции как сервера, так и клиента. Пользователю втакой сети доступны все устройства (принтеры, жесткие диски и т.п.),подключенные к другим рабочим станциям.
Достоинства: низкая стоимость(используются все компьютеры, подключенные к сети, и умеренные цены на прогр.обеспечение для работы сети); высокая надежность (при выходе из строя однойрабочей станции, доступ прекращается лишь к некоторой части информации).
Недостатки: работа сетиэффективна только при количестве одновременно работающих станций не более 10;трудности организации эффективного управления взаимодействием рабочих станций иобеспечение секретности информации; трудности обновления и изменения ПО рабочихстанций.
Сеть с выделенным сервером — здесь один изкомпьютеров выполняет функции хранения данных общего пользования, организациивзаимодействия между рабочими станциями, выполнения сервисных услуг — сервер сети. На таком компьютеревыполняется операционная система, и все разделяемые устройства (жесткие диски,принтеры, модемы и т.п.) подключаются к нему, выполняет хранение данных, печатьзаданий, удаленная обработка заданий. Рабочие станции взаимодействуют черезсервер, поэтому логическую организацию такой сети можно представить топологией «звезда»,где центральное устройство — сервер.
Достоинства: выше скоростьобработки данных (определяется быстродействием центрального компьютера, и насервер устанавливается специальная сетевая операционная система, рассчитаннаяна обработку и выполнение запросов, поступивших одновременно от несколькихпользователей); обладает надежной системой защиты информации и обеспечениясекретности; проще в управлении по сравнению с равноправными.
Недостатки: такая сеть дорожеиз-за отдельного компьютера под сервер; менее гибкая по сравнению сравноправной.
Сети свыделенным сервером являются более распространенными. Примеры сетевыхоперационных систем такого типа: LAN Server, IBM Corp., VINES, Banyan SystemInc., NetWare, Novell Inc.
4.2.1. Методы передачи данных в сетях ЭВМПриобмене данными между узлами используются триметода передачи данных:
- симплексная(однонаправленная) передача (телевидение, радио);
- полудуплексная( прием/передача информации осуществляется поочередно);
— дуплексная (двунаправленная), каждая станция одновременно передает и принимаетданные.
Дляпередачи данных в информационных системах наиболее часто применяетсяпоследовательная передача. Широко используются следующие методыпоследовательной передачи: асинхронная и синхронная.
При асинхронной передаче каждыйсимвол передается отдельной посылкой (рис.4.2).
<img src="/cache/referats/11305/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026">
Приасинхронной передаче каждый символ передается отдельной посылкой. Стартовыебиты предупреждают приемник о начале передачи. Затем передается символ. Дляопределения достоверности передачи используется бит четности (бит четности =1,если количество единиц в символе нечетно, и 0, в противном случае. Последнийбит «стоп бит» сигнализирует об окончании передачи.
Преимущества: несложнаяотработанная система; недорогое (по сравнению с синхронным) интерфейсноеоборудование.
Недостатки: третья частьпропускной способности теряется на передачу служебных битов (старт/стоповых ибита четности); невысокая скорость передачи по сравнению с синхронной; примножественной ошибке с помощью бита четности невозможно определитьдостоверность полученной информации.
Асинхроннаяпередача используется в системах, где обмен данными происходит время от времении не требуется высокая скорость передачи данных. Некоторые системы используютбит четности как символьный бит, а контроль информации выполняется на уровнепротоколов обмена данными (Xmodem, Zmodem,MNP).
Прииспользовании синхронного метода данные передаются блоками. Для синхронизацииработы приемника и передатчика в начале блока передаются биты синхронизации.Затем передаются данные, код обнаружения ошибки и символ окончания передачи.При синхронной передаче данные могут передаваться и как символы, и как потокбитов. В качестве кода обнаружения ошибки обычно используется Циклический Избыточный Код ОбнаруженияОшибок (CRC). Он вычисляется по содержимому поля данных и позволяет однозначноопределить достоверность принятой информации.
Преимущества: высокаяэффективность передачи данных; высокие скорости передачи данных; надежныйвстроенный механизм обнаружения ошибок.
Недостатки: интерфейсноеоборудование более сложное и, соответственно, более дорогое.
ПротоколыSDLC и HDLC основываются на синхронной бит-ориентированной передаче данных.
4.2.2. Средства коммутации в компьютерныхсетяхЛВСможно создавать с любым из типов кабеля. Самым дешевым является кабель Витая пара со скрученной паройпроводов, который используется в телефонии. Он может быть Экранированным и Неэкранированным.Экранированный более устойчив к электромагнитным помехам. Однако на практикечаще используется неэкранированный кабель, т.к. такой тип кабеля используетсядля разводки телефонных линий и, он дешевле экранированного. Наилучшим образомподходит для малых учреждений. Недостатками данного кабеля является высокийкоэффициент затухания сигнала и высокая чувствительность к электромагнитным помехам,поэтому максимальное расстояние между активными устройствами в ЛВС прииспользовании витой пары до 100 метров.
Коаксиальный кабель. Этот кабельможет использоваться в двух различных системах передачи данных: без модуляциисигнала и с модуляцией. В первом случае цифровой сигнал используется в такомвиде, в каком он поступает из ПК и сразу же передается по кабелю на приемнуюстанцию. Он имеет один канал передачи со скоростью до 10 Мбит/сек имаксимальный радиус действия 4000 м. Во втором случае цифровой сигналпревращают в аналоговый и направляют его на приемную станцию, где он сновапревращается в цифровой. Операция превращения сигнала выполняется модемом(модулятор/демодулятор); каждая станция должна иметь свой модем. Этот способпередачи является многоканальным (обеспечивает передачу по десяткам каналов,используя для этого всего лишь один кабель).Таким способом можно передаватьзвуки, видео сигналы, данные. Длина кабеля может достигать до 50 км.
Передачасигнала с модуляцией более дорогостоящая, чем без модуляции. Поэтому, наиболееэффективное его использование при передаче данных между крупными предприятиями.
Оптоволоконный кабель являетсяновейшей технологией, используемой в ЛВС. Носителем информации являетсясветовой луч, который моделируется сетью и принимает форму сигнала. Такаясистема устойчива к внешним электрическим помехам и таким образом возможнаочень быстрая и безошибочная передача данных (до 2 Гбит/с), и обеспечиваетсекретность передаваемой информации. Количество каналов в таких кабеляхогромно. Передача данных выполняется только в симплексном режиме, поэтому дляорганизации обмена данными устройства необходимо соединять двумя оптическимиволокнами (на практике оптоволоконный кабель всегда имеет четное, парное кол-воволокон). К недостаткам можно отнести большую стоимость, а также сложностьподсоединения.
Радиоволныв микроволновом диапазоне используются в качестве передающей среды в Беспроводных Локальных Сетях,либо между мостами или шлюзами для связи между ЛВС. В первом случаемаксимальное расстояние между станциями составляет 200-300 м, во втором — эторасстояние прямой видимости. Скорость передачи данных — до 2 Мбит/с.
БеспроводныеЛС считаются перспективным направлением развития ЛС. Их преимущество — простотаи мобильность. Исчезают проблемы, связанные с прокладкой и монтажом кабельныхсоединений. Достаточно установить интерфейсные платы на рабочие станции, и сетьготова к работе. Сдерживающим фактором широкого развития БЛС являетсяотсутствие стандарта для таких сетей. Существующие БЛС, выполненные различнымифирмами, как правило, полностью несовместимы между собой.
Поэтомунеобходимо дождаться принятия и опубликования стандарта IEEE 802.11 (Разработкастандартов в области локальных и региональных сетей).
Коммутационнаясеть включает в себя множество серверов и ЭВМ, соединенных физическими(магистральными) каналами связи, использующие телефонные, коаксиальные кабели,спутниковые каналы связи. Вычислительные сети по способу передачи информацииподразделяются на сети коммутации каналов, сети коммутации сообщений, сетикоммутации пакетов и интегральные сети. Каждый из этих методов имеет свои плюсыи минусы. Достоинством сетей коммутации каналов является простота реализации(прямое соединение), а недостатком — низкий коэффициент использования каналов,высокая стоимость передачи данных, повышенное время ожидания другихпользователей. При коммутации сообщений передача данных (сообщения) осуществляетсяпосле освобождения канала, пока оно не дойдет до адресата. Каждый серверпроизводит прием, проверку, сборку, маршрутизацию и передачу сообщения.Недостатком данного способа является низкая скорость передачи информации,невозможность ведения диалога между пользователями. К достоинствам можноотнести — уменьшение стоимости передачи, ускорение передачи. Пакетнаякоммутация подразумевает обмен небольшими пакетами (часть сообщения)фиксированной структуры, которые не дают возможности образования очередей в узлахкоммутации. Достоинства: быстрое соединение, надежность, эффективностьиспользования сети. При данном методе проблема передачи пакета решаетсяспособом фиксированной маршрутизации. Она предполагает наличие таблицымаршрутов, где закреплен маршрут от одного пользователя к другому. Сети,осуществляющие коммутацию каналов, сообщений и пакетов, называютсяинтегрированными. К таким сетям относится разработанная в настоящее время новаясетевая технология АТМ.
АТМ — это коммуникационная технология, объединяющая принципы коммутации пакетов иканалов для передачи информации различного типа. АТМ — (ассинхронный режимпередачи), данная технология предусматривает интегрированную передачу речи,данных и видеоинформации в едином цифровом виде по одному и тому же каналусвязи. Это позволяет отказаться от жестких ограничений по предоставляемойпользователю полосе пропускания канала связи, отказаться от разделения каналовпо типам передаваемой информации и значительно расширить круг предоставляемыхуслуг. Основными достоинствами новой технологии является отсутствие ориентациина какой-либо тип передаваемой информации. Объединяемые в рамках АТМинформационные потоки от источников информации различной природы резкоотличаются друг от друга требованиями к полосе пропускания. Если данные ЛВС вбольшинстве случаев не требуют гарантированного времени доставки пакетов и,соответственно, постоянства полосы пропускания канала связи, то системы кабельноготелевидения и передача речи в интерактивном режиме без выполнения этого условиянемыслимы. Поэтому процедура установления соединения в АТМ-сети предусматриваетпредварительное определение типа передаваемой информации, требуемой полосыпропускания и приоритет на занятие канала связи, что минимизирует загрузкумежузловых каналов связи и обеспечивает предоставление услуг с заданнымкачеством.
Главнымотличием АТМ от существующих технологий передачи информации является высокаяскорость передачи — до 10 Гбит/ на канал связи. (На сегодняшний день — 2,5Гбит/с). АТМ объективно совмещает функции, выполняемые локальными и глобальнымисетями. Удаленным пользователям предоставляется «прозрачный» доступ клюбым общим информационным ресурсам, а также обеспечивается всё многообразиеуслуг глобальных телекоммуникаций. Данная особенность технологии АТМ делает еенезаменимой при создании интегрированных распределенных корпоративныхинформационных сетей на базе волоконно-оптических каналов связи. Кроме того,эффективными уровнями применения АТМ являются высокоскоростные ЛВС соспецифическими требованиями к трафику (содержащему видео- и CAD/CAM-файлы), атакже магистральные и абонентские каналы передачи в региональных ивнутригородских широкополосных сетях с интеграцией обслуживания.
Основнымотличием АТМ от традиционных ЛВС-технологий является то, что АТМ по своейприроде ориентирована на установление виртуальных соединений. Виртуальное соединение — этосконфигурированная определенным образом среда между двумя или более конечнымиустройствами для передачи информации. Виртуальныйканал — фиксированный маршрут, состоящий из последовательности номеровпортов коммутаторов, через которые проходят все ячейки при данном сеансе связиот одного пользователя к другому. Виртуальные каналы всегда однонаправленны,т.е. для передачи в обратном направлении между теми же пользователямииспользуются уже другие номера идентификаторов. Понятие виртуального путииспользуется на каком-либо участке сети: несколько виртуальных каналов проходятпо одному и тому же направлению, что дает возможность коммутатору переключатьцелые группы виртуальных каналов. Каждый физический канал может содержатьнесколько виртуальных путей и каналов. Так как конфигурация виртуальныхсоединений не связана с физическими каналами, то топология АТМ сети может бытьлюбой. Коммутаторы при этом могут быть соединены в шину, кольцо или звезду, ночаще — это смесь всех возможных соединений. Это дает возможность реализовыватьрезервирование связей, что повышает надежность сети.
Обычныелокальные сети (Ethernet, Token Ring) не проверяют доступность устройстваназначения, а просто посылают туда пакет с информацией. Пакет должен иметьадрес назначения, который проверяется сетевыми устройствами на соответствие сосвоим собственным адресом. Перед передачей каких-либо сообщений в АТМстанция-источник проверяет доступность станции назначения и, только после этогоустанавливается соединение. Только этим двум станциям виден поток информации.
АТМреализует коммутацию коротких пакетов (ячеек), наложенную на коммутациювиртуальных каналов. В отличие от обычных информационных пакетов ячейки несодержат адресной информации и контрольной суммы. Коммутация происходит наоснове идентификатора виртуального канала, определяющего одно из организованныхсоединений. Контрольная сумма считается ненужной из-за использования высококачественнойкабельной системы с малой вероятностью ошибки. АТМ ориентировано на соединениепротоколом. Перед передачей информации между пользователями организуетсявиртуальный или логический канал связи, остающийся в их распоряжении доокончания взаимодействия. Параметры этого этого канала могут быть различными, взависимости от вида трафика и его интенсивности.
Дляпередачи звука определяется только потребная фиксированная полоса пропускания,а для файлового обмена между компьютерами даются параметры средней имаксимальной интенсивности трафика. Так как ячейки имеют постоянную длину (53байта), задержки прихода новой информации к потребителю всегда одинаковы. АТМячейки легко обрабатываемы при прохождении через коммутатор. При обработкепакета маршрутизатор вначале полностью его принимает в буфер, проверяетконтрольную сумму, анализирует адресную информацию, содержание поля данных, итолько после этого отправляет данный пакет. Программы современныхмаршрутизаторов содержат до нескольких миллионов строк кода, отсюда дороговизнатаких устройств. В отличие от них коммутатор АТМ решает свои задачи аппаратнымпутем. Коммутатор, прочитав идентификатор в заголовке ячейки, переправляет ееиз одного порта в другой, не задумываясь о ее содержании.
Исходяиз вышесказанного можно сделать следующие выводы:
— сеть АТМ имеет всегда большую пропускную способность, чем сумма всехреализованных виртуальных каналов. При этом контроль осуществляется за счетограничения подключения к сети новых пользователей логическими средствами самойсети;
— управление потоком данных осуществляет оконечное оборудование; сама АТМ сеть неимеет собственных средств для этого;
— на физическом уровне ошибки практически отсутствуют. АТМ сеть не имеетмеханизма проверки ошибок и их исправлений;
— процент потерянных ячеек очень невелик и предсказуем. АТМ не можетфункционировать на ненадежных каналах.
Существующиев настоящее время телекоммуникационные системы страдают рядом недостатков:
— зависимость от вида информации, которую они транспортируют;
— отсутствие гибкости, так как современные телекоммуникационные системыпрактически не обеспечивают адаптацию к изменениям требований со стороны системуправления к объемам передаваемой информации, к скорости передачи, временидоставки и достоверности;
— низкая эффективность использования ресурсов.
Внастоящее время появилась возможность создания на базе технологии АТМ единойтелекоммуникационной системы — широкополосной цифровой сети интегральногообслуживания (ШЦСИО), которая обеспечит выполнение следующих функций:
- транспортированиевсех видов информации с помощью единого ассинхронного метода переноса (АТМ),при котором каждый пользователь получает от сети только тот ресурс, который емунеобходим;
- поддержкуинтерактивных служб и служб распределения информации с выполнением требованийкак к вероятности блокировки, так и ко времени доставки информации;
— поддержку режимов с установлением и без установления соединения междуабонентами;
- передачукак непрерывного, так и поблочного трафика, что за счет мультиплексированияпозволяет более эффективно использовать единые сетевые ресурсы;
- преобразованиесигналов и сообщений внутри сети на базе цифровой обработки сигналов;
- обеспечениепользователей такими услугами, как телеуправление и телеконтроль, видеотелефон,высокоскоростная передача данных, выдача данных и видеоинформации потребованию.
Скаждым днем растет интерес к внедрению в телекоммуникационные сети технологии АТМ, что объясняется такимифакторами, как:
- развитиесистем удаленной обработки данных, требующих передачи достаточно большихобъемов информации практически в реальном масштабе времени;
- непрерывныйрост требований к высокоскоростным трактам, объединяющим ЛВС;
- ростпотребности пользователей в предоставлении услуг по обмену подвижными инеподвижными изображениями.
Вразвитии вычислительных сетей наблюдается две тенденции:
- содной стороны, существует тенденция объединения локальных сетей (LAN) вгородские (MAN) и глобальные (WAN) сети с возможностью обеспечениявысокоскоростного обмена;
- с другой стороны, в связи с быстрым ростомпроизводительности рабочих станций и ПЭВМ, а также в связи с тем, что станциистановятся мультимедиа-терминалами, существует тенденция резкого повышенияскорости р