Организация обмена сообщениями с сетях ЭВМ

Московский  государственный  технический университет 

им. Н.Э.Баумана 
 
 

КАФЕДРА ИУ 5 
 
 

Дисциплина:                

     “Архитектура АСОУ”   
 
 

Курсовая  работа по теме

“Организация  обмена сообщениями  с сетях ЭВМ”. 
 
 
 

                                                                    Выполнил студент 

                                                                    гр. ИУ5-34  

                                                                   

                                                                    Xxxxxxxx X.X.  
 

                                                                                       Принял доцент к.т.н. 

                  Xxx X.X.  

                                                                   "___"_______2009  г. 
 
 
 

Москва – 2009 г.

     Оглавление            
 
 

Стр.  
 
 

1. Введение ………………….…………………………………………………….……3
2. Вычислительные сети …………………………………………………….…….…4
3. Коммутация пакетов …....………………………………………………….….……8
4. Маршрутизация …………….…………………………………………………...…16
5. Заключение ……………………………………………………………….…..….…29
6. Литература ….…………………………………………………………….…...……30

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Введение

 

Теме курсовой посвящен труд, изложенный в книге[2]. В ней рассмотрен вопрос организации обмена сообщениями в сетях ЭВМ.

     В силу неоднородности сети их назначение состоит в обеспечении способов, с помощью которых могли бы взаимодействовать различные активные компоненты сети.

     Когда системы стали настолько сложными, что их стало необходимо разбивать  на подсистемы, потребовалось строгое  определение взаимодействия между  подсистемами. Граница, через которую  осуществляется взаимодействие, и является интерфейсом. Протоколы подобны  интерфейсу, но в отличие от него действуют между удаленными частями  системы, воплощая в жизнь способность  сети, передавать сообщения.

     Базовая сеть при передаче данных по вычислительным сетям может использовать либо коммутацию каналов, либо коммутацию пакетов. Для  телефонной сети характерна коммутация каналов. Для вычислительных машин  и терминалов, в силу того что  информация, которой они обмениваются, не является синхронным потоком битов, характерна коммутация пакетов. При  ней короткие сообщения, называемые пакетами, обрабатываются в сети индивидуально. Коммутация состоит в направлении  пакетов по соответствующему пути к  месту их назначения.

     Было  разработано множество способов коммутации пакетов, которые отличаются в деталях. Успешное функционирование сетей передачи данных в значительной степени определяется эффективностью используемых алгоритмов маршрутизации. В сетях с коммутацией каналов  алгоритм маршрутизации действует  лишь на стадии установления соединения в процессе выбора пути. В сетях  с коммутацией пакетов этот алгоритм может либо определять маршрут для  каждого пакета в отдельности, либо устанавливать маршрут, по которому пройдет серия пакетов.

     Разработчиков постоянно привлекают преимущества адаптивной системы маршрутизации, способной при необходимости использовать несколько маршрутов, учитывая выход из строя и восстановление элементов сети.

     Вопросы что такое вычислительные сети, коммутация пакетов, маршрутизация подробно рассмотрены  далее  в курсовой работе. 
 
 

2. Вычислительные  сети.

 
 
 

     Типичная  современная сеть обеспечивает множество  различных функций. Один запрос пользователя может вызвать в сети целую серию обменов сообщениями.

     Современные сети имеют тенденцию к неоднородности, используя ЭВМ, выпускаемые различными фирмами. Не существует никакого единого стандарта, которому подчинялись бы интерфейсы, форматы и процедуры. Это само по себе могло бы препятствовать любому полезному взаимодействию в сети. Поэтому назначение сети в значительной мере состоит в обеспечении способов, с помощью которых могли бы взаимодействовать различные активные компоненты сети.

     При проектировании любой сложной системы  первым и весьма важным шагом является разбиение ее на подсистемы, которые  могут разрабатываться самостоятельно. При этом успех зависит от правильного  выбора функций подсистем, чтобы  минимизировать сложность их сопряжения.

     Разделение  сети на базовую сеть передачи данных и ее абонентов зависит от точного  определения функций базовой сети. На практике нельзя однозначно ответить на вопрос, что является функцией передачи данных и, следовательно, что должно содержаться в базовой сети.

     Базовая сеть должна содержать все наиболее существенные функции передачи данных. Например, обеспечивать защиту от ошибок в линиях связи с помощью повторной передачи или обход вышедших из строя участков сети изменением маршрута трафика.

     С точки  зрения связи все объекты, подключенные к базовой сети передачи данных, являются «терминалами», а вычислительная сеть это комплекс различных методов  обслуживания этих терминалов.

     Любая связь выполняется в соответствии с определенными правилами определяющими, чья очередь передавать информацию, что делать, если сообщение не понято, и т. д. Наиболее удобным видом связи, как для людей, так и для ЭВМ является двусторонний обмен. Диалог нельзя вести без процедурных правил, которые определяют, чья очередь передавать информацию, что делать, если сообщение не понято, и т.д. Между людьми эти правила являются неформальными, но запутанными и сложными. Между ЭВМ они являются формальными и, относительно более простыми и четкими.

     Когда системы стали настолько сложными, что их стало необходимо разбивать на подсистемы. Требуется строгое определение взаимодействия между подсистемами. Граница, через которую осуществляется взаимодействие, и является интерфейсом. Разработчики, проектирующие каждую из сторон интерфейса, должны точно знать, какое ожидается взаимодействие.

     Протоколы, играют важную роль в сетях, действуя между удаленными частями системы и воплощая в жизнь способность сети, передавать сообщения. Типичный протокол определяет взаимодействие между непосредственно не соединяющимися подсистемами.

     В базовой сети передачи данных используются протоколы, управляющие передачей сообщений по линиям связи между узлами коммутации (линейные протоколы). Они обычно действуют через интерфейс абонента. Также могут использоваться протоколы, управляющие сквозной передачей через базовую сеть (сквозные протоколы). Обычно через интерфейс абонента действует линейный протокол, который предназначен для безошибочной передачи сообщения. Может существовать еще один протокол через этот интерфейс, который управляет взаимодействием между ГВМ и самой сетью. Назначение этих протоколов, используемых в базовой сети передачи данных и в интерфейсе абонентов, состоит в том, чтобы обеспечить средства надежной доставки сообщений между ГВМ.

     В телефонии  при традиционных формах передачи по кабельным, проводным и радиосистемам  используются аналоговые каналы. Сложность  заключается в накапливании шумов  и искажений вдоль всего пути телефонного соединения. Чтобы передать цифровые сигналы через аналоговую телефонную сеть, их необходимо преобразовать в форму непрерывного сигнала. На приемной стороне непрерывный сигнал необходимо вновь преобразован, в цифровую форму. Эти преобразования выполняются модемами на каждом конце линии. В модемах надо предусмотреть средства борьбы с накапливающимися шумами и искажениями, характерными для аналоговой телефонной линии.

     В цифровой системе передачи данных это ограничение можно устранить с помощью регенерации искаженного сигнала во многих точках пути передачи. Под регенерацией мы понимаем восстановление формы сигнала, как по времени, так и по амплитуде. Регенераторы размещаются таким образом, чтобы распознавание сигналов было практически безошибочным. При цифровой передаче на большие расстояния используется высокая скорость передачи, и сигналы формируются путем временного уплотнения большого числа телефонных каналов.

     Более новыми средствами связи являются радиорелейные  спутниковые системы, волноводы и стеклянные волокна. Каждое из них почти с самого начала было предназначено для использования цифровых методов передачи.

     Базовая сеть передачи данных вычислительных сетей может использовать либо коммутацию каналов, либо коммутацию пакетов.

     Для телефонной сети характерна коммутация каналов. Канал передает информацию в двух направлениях и не содержит памяти для ее хранения. Канал не содержит встроенного управления потоком, следовательно, если приемник не успевает принимать поступающие биты, они будут потеряны. Чтобы избежать таких потерь, можно использовать процедуры, согласующие действия на обоих концах канала, однако сам канал в управлении потоком информации участия не принимает. Сеть устанавливает каналы по запросу пользователей и ликвидирует их, когда они не нужны. Связь, устанавливаемая на определенный период, называется соединением.

      Для установления соединения в сети с  коммутацией каналов требуется  найти путь, вдоль которого отдельные  участки цепи могут быть соединены  таким образом, чтобы они сформировали сквозной канал. Поэтому с каждым коммутатором связана управляющая система, которая принимает запросы на установление соединения как от абонентов, которых она обслуживает, так и через сеть от соседних коммутаторов. Связь между этими устройствами управления осуществляется посредством коротких сообщений, называемых управляющими сигналами.

     В методе коммутации пакетов, короткие сообщения, называемые пакетами, обрабатываются в сети индивидуально. В своей простейшей форме она просто состоит в направлении пакетов по соответствующему пути к месту их назначения, в то время как мультиплексирование состоит в перемежении пакетов из различных потоков данных. Пакеты записываются в память в каждом промежуточном узле, где выполняется их коммутация. Поэтому этот метод получил название передачи с промежуточным накоплением.

      Коммутация  каналов удобна для передачи информации, представленной потоками двоичных данных с заданной скоростью. Коммутация пакетов предназначена для информации, представленной в виде коротких сообщений, передаваемых с любыми приемлемыми скоростями. Разделения средств передачи данных между группой использующих их объектов (т.е. мультиплексирование) в сети с коммутацией пакетов выполняется посредством перемежения пакетов. Для программных устройств одновременная обработка пакетов из нескольких потоков не представляет никаких трудностей. Принадлежность пакета к данному потоку легко определяется по номеру канала, который содержится в формате пакетов.

      Коммутация  каналов приводит к небольшой  и постоянной задержке передачи. Время, затрачиваемое на передачу пакета, больше и является переменной величиной. При коммутации каналов путь через сеть должен быть установлен до того, как сможет начаться передача данных, а коммутация пакетов может начинаться одновременно с транспортировкой пакетов. На практике коммутация пакетов использует более совершенные методы передачи, обладающие некоторыми свойствами коммутации каналов.

     Цифровая  передача может дать значительно более низкий уровень ошибок, но ее преимущества для передачи данных, как по качеству, так и по стоимости проявляются только в том случае, если сами средства связи являются цифровыми. Только специализированная сеть передачи данных может правильно использовать цифровую передачу.

     Сеть  передачи данных общего пользования  может принимать одну из двух форм в зависимости от того, включает ли она в себя функцию коммутации или нет. Сеть выделенных каналов связи должна обеспечивать передачу цифровой информации между двумя пунктами с высокой надежностью и низким уровнем ошибок. С помощью этих служб на выделенных каналах можно построить частные сети.

     Коммутируемая сеть общего пользования может обеспечивать коммутацию каналов, пакетов или оба вида коммутации одновременно. Мультиплексирование и коммутация, используемые совместно, позволяют передавать информацию по линиям связи в более уплотненном виде. По сравнению с ними частные сети обычно менее нагружены. Формирование цифрового трафика в большие группы для передачи дает значительную экономию в эксплуатации высокоскоростных линий. Только в масштабе сети общего пользования можно оправдать избыточность в форме высоконадежных узлов коммутации и адаптивных методов выбора маршрута.