Systeem netwerkcomponenten. Logische netwerkstructuur

Open architectuur informatie Systemen . Moderne trend ontwikkeling van informatiesystemen, waarvan de samenstelling of de middelen waarvan controlesystemen kunnen worden gebruikt, in wezen bestaat uit het feit dat de structuur van het systeem moet voldoen aan de volgende vereisten, waardoor de overlevingskansen, het vermogen om te ontwikkelen en te verbeteren worden gewaarborgd:

Het systeem moet hebben: open architectuur;

Het systeem moet worden gedistribueerd.

Alleen met de ontwikkeling van microprocessortechnologie en netwerktechnologieën is het mogelijk en economisch verantwoord geworden om automatiseringssystemen te bouwen die echt aan deze eisen voldoen. Het is opportuun geworden om individuele lokale taken te onderscheiden in de algemene structuur van het systeem, waarvan de oplossing aan lokale controllers moet worden toevertrouwd. Het netwerk stelt regelaars in staat om de variabelen van andere regelaars te gebruiken als argumenten voor het berekenen van de regelvector, waardoor de samenhang van het regelsysteem als geheel wordt gewaarborgd. Deze architectuur verhoogt de prestaties, betrouwbaarheid en schaalbaarheid van systemen aanzienlijk. Internationale Organisatie voor Standaardisatie (ISO) in 1984 ᴦ. formuleerde een Open Systems Interconnection (OSI) -model, waarbij zeven niveaus van dergelijke interactie werden benadrukt.

Het referentiemodel voor de interactie van open systemen verklaart niet alleen de interactie, maar ook de architectuur van dergelijke systemen. Elk open systeem is hiërarchisch gestructureerd en de interne architectuur van het systeem is vergelijkbaar met de globale architectuur, die veel subsystemen omvat. Dit betekent dat software voor systemen van elk niveau wordt gemaakt op algemene principes en is vrij veelzijdig. Aangenomen wordt dat een directe verbinding tussen fysiek verschillende systemen of subsystemen wordt uitgevoerd op het fysieke niveau. Idealiter zou elk van de niveaus rechtstreeks moeten communiceren met slechts twee aangrenzende niveaus.

De niveaus van het interoperabiliteitsmodel voor open systemen (van onder naar boven) betekenen het volgende:

1. Fysieke laag(lager). Verantwoordelijk voor het fysieke transmissiemedium: kabels, connectoren, afstemming van communicatielijnen, conversie van elektrische signalen.

2. Koppellaag. De belangrijkste taak - logische controle transmissielijn, netwerktoegangscontrole, transmissiefoutdetectie en -correctie.

3. Netwerklaag. Verantwoordelijk voor het adresseren van datapakketten, verbindt fysiek netwerkadressen en logische namen, selecteert de route voor gegevenslevering.

4. Transportlaag. Dit is waar datapakketten worden gemaakt en die pakketten worden afgeleverd. Wanneer het uiterst belangrijk is, worden procedures voor het herstellen van verloren gegevens gebruikt.

5. Sessieniveau. Een communicatiesessie houdt in dat er een logische verbinding tot stand is gebracht tussen netwerkabonnees, logische namen zijn gedefinieerd en toegangsrechten worden beheerd.

6. Representatief niveau. Op dit niveau is er een transformatie werk informatie in een logische en fysieke vorm die geschikt is voor verzending via het netwerk (compressie, codering, conversie van gegevensformaten, enz.).

7. Applicatieniveau(applicatielaag). Gebruikersprogramma niveau. Het bovenste niveau, directe interactie met de gebruiker.

De structuur van de niveaus is zodanig dat de vervanging van het hardware-onderdeel alleen van invloed is op de niveaus 1 en 2, hogere niveaus van deze vervanging mogen niet worden opgemerkt.

Lokale managers computer netwerken ... Voor het overdragen van informatie in automatiseringssystemen wordt steeds vaker geen gebruik gemaakt van traditionele communicatiekanalen (meeraderige kabels, telefoonkanalen, etc.), maar van lokale netwerken. In dit geval zit het essentiële verschil niet zozeer in de vorm fysieke omgeving overdracht van informatie, hoeveel in veel complexere en effectieve manieren codering en compressie van informatie. Helaas, moderne oplossingen voor de aanleg van lokale en mondiale informatienetwerken zijn niet altijd acceptabel vanwege de niet-gegarandeerde levertijd van informatie, die weinig nut heeft voor realtime-systemen, en de complexiteit van hardware-oplossingen, vooral voor hogesnelheidsnetwerken.

In automatiseringssystemen worden vaak segmenten van conventionele lokale en wereldwijde netwerken gebruikt. De meeste lokale netwerken hebben toegang tot: globaal netwerk, maar de aard van de verzonden informatie, de principes van het organiseren van de uitwisseling, manieren van toegang tot bronnen binnenin lokaal netwerk, zijn in de regel heel anders dan die worden geaccepteerd in het wereldwijde netwerk. Het lokale netwerk kan heel anders verzenden digitale informatie: data, afbeeldingen, telefoontjes, e-mails enzovoort. De taak om full-color over te brengen dynamische afbeeldingen stelt de hoogste eisen aan de netwerkprestaties. Meestal worden lokale netwerken gebruikt voor: delen bronnen zoals schijfruimte, printers en toegang tot het wereldwijde netwerk, maar dit is slechts een deel van de mogelijkheden van lokale netwerken. Ze maken bijvoorbeeld de uitwisseling van informatie tussen computers van verschillende typen mogelijk. Netwerkabonnees (nodes) zijn niet alleen computers, maar ook andere apparaten (printers, plotters, scanners). Lokale netwerken maken het mogelijk om het systeem te organiseren parallel computergebruik op alle computers in het netwerk, waardoor de oplossing van complexe wiskundige problemen... Ze kunnen ook worden gebruikt om het werk van complexe technologisch systeem of een onderzoeksfaciliteit vanaf meerdere computers tegelijk.

Laten we zulke belangrijke concepten van netwerktheorie als server en client noemen. Het is gebruikelijk om een ​​server een abonnee (knooppunt) van een netwerk te noemen dat zijn bronnen aan andere abonnees levert, maar zelf niet de bronnen van andere abonnees gebruikt. Er moeten meerdere servers in het netwerk zijn en niet noodzakelijkerwijs is de server de krachtigste computer.
Geplaatst op ref.rf
Een dedicated server is een server die zich alleen bezighoudt met netwerktaken. Een niet-dedicated server kan naast netwerkonderhoud ook andere taken uitvoeren. klant ( werkstation) het is gebruikelijk om een ​​netwerkabonnee te bellen die alleen gebruikt netwerkbronnen, maar hij geeft zelf zijn middelen niet aan het netwerk. In principe moet elke computer tegelijkertijd een client en een server zijn. Server en client worden vaak niet gezien als de computers zelf, maar als de softwaretoepassingen die erop draaien.

Lokale netwerktopologieën ... Onder topologie (lay-out, configuratie, structuur) computer netwerk het is gebruikelijk om te begrijpen fysieke locatie netwerkcomputers ten opzichte van elkaar en de manier waarop ze zijn verbonden door communicatielijnen. De topologie bepaalt de vereisten voor de apparatuur, het type kabel dat wordt gebruikt, de methoden voor uitwisselingsbeheer, de betrouwbaarheid van de werking en de mogelijkheid om het netwerk uit te breiden. Op verschillende niveaus netwerk architectuur onderscheid ook:

Fysieke topologie, computerlay-out en bekabeling.

Logische topologie, structuur van logische verbindingen en methoden van signaaloverdracht.

Informatietopologie, manieren om informatie over het netwerk te verspreiden.

Er zijn drie basisnetwerktopologieën:

‣‣‣ bus, waarbij alle computers parallel zijn aangesloten op één communicatielijn en informatie van elke computer tegelijkertijd naar alle andere computers wordt verzonden.

‣‣‣ ster (ster), waarbij andere randcomputers zijn aangesloten op één centrale computer en die elk hun eigen aparte communicatielijn gebruiken.

‣‣‣ ring (ring), waarbij elke computer altijd informatie naar slechts één computer, de volgende in de keten, verzendt en alleen informatie ontvangt van de vorige computer in de keten, en deze keten wordt gesloten in een "ring".

Gebruik in de praktijk elke combinatie basistopologieën maar de meeste netwerken richten zich op deze drie.

bustopologie (of "common bus") veronderstelt de identiteit van de netwerkapparatuur van computers en de gelijkheid van alle abonnees. Bij een dergelijke verbinding is de communicatielijn de enige en in de bus wordt de halfduplex-modus in beide richtingen geïmplementeerd, maar op zijn beurt. Er is geen centrale abonnee waardoor alle informatie wordt verzonden, wat de betrouwbaarheid verhoogt (als het centrum uitvalt, houdt het hele systeem op te functioneren).

Aangezien de oplossing van mogelijke conflicten in deze zaak valt op de netwerkapparatuur van elke abonnee netwerkadapter blijkt ingewikkelder dan bij andere topologieën. Banden zijn niet bang voor afwijzingen individuele computers... Aan de uiteinden van de bus is het uiterst belangrijk om passende apparaten op te nemen - terminators, om reflecties van de uiteinden van de lijn uit te sluiten. De storing van de netwerkapparatuur in de bus is moeilijk te lokaliseren, aangezien alle adapters parallel zijn aangesloten. Bij het passeren van "bussen-e" worden informatiesignalen verzwakt, wat beperkingen oplegt aan de totale lengte van communicatielijnen. Elke abonnee kan signalen van verschillende niveaus van het netwerk ontvangen op basis van de afstand tot de verzendende abonnee. Dit presenteert Aanvullende vereisten naar de ontvangende knooppunten van netwerkapparatuur. Om de lengte van het netwerk te vergroten, wordt bussegmentatie gebruikt, met de verbinding van segmenten via speciale signaalherstellers - repeaters.

ster topologie is een topologie met een expliciet toegewijd centrum waarop alle andere abonnees zijn aangesloten. Informatie wordt uitgewisseld via een centrale computer, meestal de krachtigste op het netwerk. Netwerkconflicten zijn in principe niet mogelijk. Mislukking randcomputer heeft geen invloed op de werking van het netwerk, maar een eventuele storing centrale computer maakt het netwerk onbruikbaar.

Er zijn slechts twee abonnees in de ster op elke communicatielijn: de centrale en een van de perifere. Elke randapparaatabonnee kan ofwel één kabel (transmissie in beide richtingen) ofwel twee kabels (met transmissie in één richting) accepteren. Het probleem van signaalverzwakking in de communicatielijn is gemakkelijker op te lossen, elke ontvanger ontvangt een signaal van hetzelfde niveau.

Het nadeel van de "ster"-topologie is de beperking van het aantal abonnees. Typisch kan een centrale abonnee niet meer dan 8-16 randabonnees bedienen. Soms biedt een ster de mogelijkheid om een ​​andere centrale abonnee aan te sluiten in plaats van een randabonnee waardoor een topologie van meerdere onderling verbonden sterren wordt verkregen.

Het grote voordeel van de ster is dat alle aansluitpunten op één plek worden verzameld, waardoor het eenvoudig is om de werking van het netwerk te bewaken en de toegang te beperken buitenstaanders naar vitale netwerkaansluitpunten.

Er is een topologie die een passieve ster wordt genoemd en die er alleen uitziet als een ster. In het midden van een netwerk met deze topologie wordt niet een computer geplaatst, maar een hub die dezelfde functie vervult als een repeater.
Geplaatst op ref.rf
Het herstelt inkomende signalen en stuurt ze door naar andere communicatielijnen. In feite hebben we te maken met een bustopologie, aangezien informatie van elke computer tegelijkertijd naar alle andere computers wordt verzonden en er geen centrale abonnee is.

Topologie ringʼʼ is een topologie waarin elke computer via communicatielijnen is verbonden met slechts twee andere: van de ene ontvangt hij alleen informatie en naar de andere verzendt hij alleen. Belangrijke functie ring is dat elke computer het signaal dat ernaartoe komt opnieuw uitzendt (herstelt), dat wil zeggen, fungeert als een repeater. Er is geen duidelijk aangewezen centrum in het netwerk, maar vaak wordt een speciale abonnee toegewezen in de ring, die de centrale beheert of de centrale controleert. De aanwezigheid van een controle-abonnee vermindert de betrouwbaarheid van het netwerk.

Maximaal aantal er moeten wel duizend en meer abonnees in de ring zijn. Ringtopologie het is meestal het best bestand tegen congestie, het biedt een betrouwbare werking met de grootste informatiestromen die via het netwerk worden verzonden. In de regel zijn er geen conflicten in. Aangezien het signaal in de ring door alle computers gaat, verstoort het uitvallen van ten minste één ervan of de netwerkapparatuur de werking van het hele netwerk. Deze topologie omvat meestal het leggen van twee (of meer) parallelle communicatielijnen, waarvan er één in reserve is. Tegelijkertijd is een groot voordeel van de ring dat de doorgifte van signalen door elke abonnee de omvang van het gehele netwerk aanzienlijk kan vergroten (soms tot enkele tientallen kilometers).

Soms wordt de "ring"-topologie uitgevoerd op basis van twee ringcommunicatielijnen, die informatie in tegengestelde richtingen verzenden, waardoor de snelheid van informatieoverdracht kan worden verhoogd, en als een van de kabels beschadigd is, werk dan met één kabel.

literatuur

1. Mirosjnik I.V. Theorie automatische controle... Lineaire systemen: zelfstudie voor universiteiten. - SPb .: Peter, 2005 .-- 336 d.

10. Tumanov MP technische middelen: automatisering en controle: een tutorial. - M.: MGIEM, 2005, 71 d. URL: http://rs16tl.rapidshare.com/files/21651582/2889232/ Tehnicheskie_sredstva_avtomatizatsii_i_upravleniya.rar

11. Michajlov V.S. Controle theorie. - K.: Vyschaschool, 1988.

12. Zaitsev G.F. Theorie van automatische controle en regulering. - K.: Vyschaschool, 1989.

Over opgemerkte typefouten, fouten en suggesties voor aanvullingen: [e-mail beveiligd]

4) Gegevensoverdrachtmedia:

Het meest gebruikelijke medium voor het overbrengen van gegevens tussen computers zijn drie hoofdgroepen kabels:

coaxiale kabel;

twisted pair (niet afgeschermd en afgeschermd);

glasvezelkabel.

Coaxkabel is goedkoop, lichtgewicht, flexibel, handig, veilig en eenvoudig te installeren. Er zijn twee soorten: coax kabels: dun (specificatie 10 Base2) en dik (specificatie 10 Base5). Slank - Flexibel, diameter 0,64 cm (0,25"). Eenvoudig in gebruik en geschikt voor vrijwel elk type net.

Gedraaid paar- dit zijn twee met elkaar verweven geïsoleerde koperdraden. Meerdere gedraaide paren draden worden vaak in één beschermende huls geplaatst. Interlacing van de draden elimineert elektrische ruis van aangrenzende draden en andere externe bronnen... De voordelen van een twisted pair zijn lage kosten, gemakkelijke verbinding. Nadelen - kan niet worden gebruikt bij het overbrengen van gegevens naar lange afstanden met hoge snelheid.

In glasvezelkabel verspreiden digitale gegevens zich over optische vezels in de vorm van lichtpulsen. het betrouwbare manier transmissie, aangezien er geen elektrische signalen worden verzonden. Daarom kan de glasvezelkabel niet worden geopend en gegevens worden onderschept. Glasvezellijnen ontworpen om te bewegen grote volumes gegevens op zeer hoge snelheden... De afstand is vele kilometers. Een belangrijk nadeel van deze technologie zijn de hoge kosten en complexiteit van installatie en aansluiting.

Er worden twee technologieën gebruikt om gecodeerde signalen over een kabel te verzenden: ongemoduleerde en gemoduleerde transmissie.

Niet-gemoduleerde systemen verzenden gegevens in de vorm digitale signalen, die discrete elektrische of lichtpulsen zijn.

Gemoduleerde systemen verzenden gegevens in de vorm analoog signaal(elektrisch of licht), die een bepaalde frequentieband bezetten.

Een draadloze omgeving betekent niet dat het netwerk volledig bedraad is. De draadloze omgeving zorgt voor een tijdelijke verbinding met de bestaande kabel netwerk, garandeert een zekere mobiliteit en vermindert beperkingen op de lengte van het netwerk.

Er zijn de volgende soorten: draadloze netwerken: LAN, uitgebreid LAN en mobiele netwerken (laptop computers). De belangrijkste verschillen tussen hen zijn transmissieparameters.

Werk draadloze LAN Het is gebaseerd op vier methoden van gegevensoverdracht: infraroodstraling, laser, radiotransmissie in een smal bereik (transmissie met één frequentie), radiotransmissie in een verstrooid spectrum.

5) Netwerkadapterkaarten

De netwerkadapterkaarten (CA) fungeren als: fysieke interface of een connector tussen de computer en een netwerkkabel.

Het CA-bestuur voert:

voorbereiding van gegevens afkomstig van een computer voor verzending via netwerk kabel;

gegevens overbrengen naar een andere computer;

controle van de gegevensstroom tussen de computer en het kabelsysteem;

gegevens van de kabel ontvangen en deze vertalen in een vorm die een computer kan begrijpen.

De taak van een netwerk is om gegevens van de ene computer naar de andere over te dragen. In dit proces zijn de volgende taken te onderscheiden:

gegevensherkenning;

het splitsen van gegevens in hanteerbare blokken;

het toevoegen van informatie aan elk blok over de locatie van de gegevens en de ontvanger;

het toevoegen van informatie voor synchronisatie en foutcontrole;

gegevens naar het netwerk verplaatsen en naar een bepaald adres verzenden.

De volgorde van deze taken is strikt gereguleerd om gegevens tussen netwerkadapters over te dragen verschillende fabrikanten, wanneer ze worden uitgevoerd, worden bepaalde regels strikt gevolgd - protocollen. Er zijn twee hoofdsets van standaardprotocollen: referentiemodel OSI en de wijziging ervan Project 802.

6) Netwerkapparatuur

Behalve het minimum benodigde materialen: transmissiemedia en netwerkadapterkaarten, bij het bouwen van netwerken kan extra apparatuur worden gebruikt waarvan de samenstelling wordt bepaald door een specifieke netwerktopologie.

Terminators zijn weerstanden van 50 ohm die signaalverzwakking produceren aan de uiteinden van een netwerksegment.

Hubs zijn centrale apparaten kabelsysteem of netwerk fysieke topologie"Star", die, wanneer een pakket op een van zijn poorten wordt ontvangen, het doorstuurt naar alle andere.

Repeaters (Repeater) - netwerkapparaten, versterken en hervormen de vorm van het inkomende analoge signaal van het netwerk op de afstand van een ander segment.

Switches zijn softwaregestuurde centrale apparaten in het bekabelingssysteem die de netwerk verkeer vanwege het feit dat het inkomende pakket wordt geanalyseerd om het adres van de ontvanger te achterhalen en dienovereenkomstig alleen naar hem wordt verzonden.

Routers - standaard apparaten netwerken die op netwerkniveau werken en het doorsturen en routeren van pakketten van het ene netwerk naar het andere mogelijk maken, evenals het filteren van uitgezonden berichten.

Bruggen zijn netwerkapparaten die twee afzonderlijke segmenten met elkaar verbinden, beperkt door hun fysieke lengte, en verkeer daartussen vervoeren.

Gateways zijn hardware- en softwaresystemen die heterogene netwerken of netwerkapparaten met elkaar verbinden. Met gateways kunt u onderscheid maken tussen protocollen of adresseringssystemen.

Multiplexers zijn centrale kantoorapparaten die enkele honderden digitale abonneelijnen ondersteunen.

Firewalls(firewall, firewalls) - dit zijn netwerkapparaten die controle uitoefenen over de informatie die het netwerk binnenkomt en verlaat en die bescherming bieden aan het lokale netwerk door informatie te filteren.

Ongedocumenteerd en obscuur Windows-mogelijkheden XP Klimenko Roman Alexandrovich

Netwerk en netwerkcomponenten

Netwerk en netwerkcomponenten