Сети и сетевые структуры

Краткие итоги

В настоящее время практически все компьютеры используются в рамках распределенных систем, в локальных и глобальных сетях. Мотивация использования сетей: совместное использование ресурсов, ускорение вычислений, надежность, коммуникация.

С точки зрения использования сетей, ОС подразделяются на сетевые – ОС, в которых пользователи осведомлены о множественности машин и выполняют явно удаленный вход на другие машины и пересылку файлов с удаленных машин, - и распределенные ОС, в которых пользователи не осведомлены о множественности машин и обращаются к удаленным ресурсам теми же способами, как к локальным.

Машины могут быть соединены в сеть различными способами (проводные сети и беспроводные сети различных стандартов) и с использованием различных топологий: полностью соединенная сеть, частично соединенная сеть, сеть древовидной структуры, сеть с топологией "звезда", сеть с топологией "кольцо".

С точки зрения размещения, сети подразделяются на локальные – сети, размещаемые в одной или нескольких комнатах или зданиях – и глобальные – сети, объединяющие географически удаленные друг от друга машины.

В локальной сети объединяются рабочие станции, персональные компьютеры и, возможно, mainframe- или суперкомпьютеры, а также сетевые принтеры и диски как полноправные элементы сети со своими сетевыми именами и картами.

В глобальной сети узлы являются mainframe- или суперкомпьютерами и соединяются выделенными линиями связи или беспроводной связью (типа Wi-MAX и WWAN). В глобальных сетях для коммуникации используются специализированные коммуникационные процессоры.

При коммуникации по сети решаются следующие основные проблемы: именование и разрешение имен, маршрутизация, способ соединения, разрешение конфликтов.

Для разрешения имен в сети Интернет используется Domain Name Service (DNS), преобразующий символьное сложное доменное имя компьютера в его IP-адрес.

Сообщения идентифицируются номерами процессов, сами процессы – парой (имя хоста, идентификатор процесса).

Маршрутизация – поиск маршрута для сетевого пакета и отправка его по найденному маршруту. Используются следующие стратегии маршрутизации: фиксированная (по определенному пути), виртуальная цепочка (связь устанавливается на время одного сеанса) и динамическая (связь устанавливается отдельно для отправки каждого сообщения).

Стратегии сетевых соединений: переключение схем (постоянное физическое соединение), переключение сообщений (временное соединение на период передачи сообщения) и переключение пакетов (деление сообщения на пакеты фиксированной длины).

Для разрешения коллизий в сетях применяется метод CSMA/CD - Carrier sense with multiple access (CSMA); collision detection (CD) – носитель, чувствительный к одновременному доступу; обнаружение коллизий.

В сетях с кольцевой топологией для сетевых соединений применяются методы маркерного кольца и слотов для сообщений.

Набор для практики

Вопросы

1. Что такое распределенная система?
2. В чем состоит мотивация использования сетей?
3. Что такое сетевая операционная система?
4. Что такое распределенная ОС и в чем ее отличие от сетевой?
5. Что такое топология сети?
6. Какие основные виды сетевых топологий используются при организации сетей?
7. На какие типы подразделяются сети, с точки зрения расположения их узлов?
8. Что такое локальная сеть?
9. Что такое глобальная сеть?
10. Какие узлы являются элементами локальной сети?
11. Какие узлы являются элементами глобальной сети?
12. Какие виды беспроводных сетей используются сейчас и каковы их параметры?
13. Какие основные проблемы решаются при коммуникации по сети?
14. Что такое DNS?
15. Как идентифицируется процесс в сети?
16. Как идентифицируется сообщение в сети?
17. Что такое маршрутизация и маршрутизатор?
18. Какие стратегии маршрутизации используются в сетях?
19. В чем заключается метод фиксированной маршрутизации?
20. В чем заключается метод маршрутизации виртуальная цепочка?
21. В чем заключается динамический метод маршрутизации?
22. Какие стратегии сетевого соединения используются в сетях?
23. В чем заключается стратегия переключения схем?
24. В чем заключается стратегия переключения сообщений?
25. В чем заключается стратегия переключения пакетов?
26. Какой метод используется для разрешения коллизий в сетях?
27. Что такое маркерное кольцо и Кембриджское кольцо?
28. В чем заключается метод слотов для сообщений в сетях с кольцевой топологией?

Упражнения

1. Изучите и опишите способы обращения к удаленным машинам и сетевым ресурсам в используемой Вами операционной системе.
2. Изобразите топологию сети Вашей фирмы (Вашего университета) и классифицируйте ее по принятой классификации сетевых топологий.
3. Изучите и опишите способы сетевых соединений и их параметры в локальной сети Вашей фирмы (Вашего университета).
4. Организуйте домашнюю локальную сеть из всех компьютеров, которые имеются у Вас дома.

Темы для курсовых работ, рефератов, эссе

1. Обзор архитектур распределенных систем и локальных сетей (реферат).
2. Обзор сетевых топологий (реферат).
3. Архитектура и организация локальных сетей (реферат).
4. Архитектура и организация глобальных сетей (реферат).
5. Архитектура, параметры и организация беспроводных сетей (реферат).
6. Обзор стратегий маршрутизации и маршрутизаторов (реферат).
7. Архитектура и функционирование DNS (реферат).
8. Методы сетевых соединений (реферат).
9. Методы разрешения коллизий в сетях (реферат).