Programu kwa ajili ya mifumo ya teleprocessing. Topolojia ya mtandao wa kimantiki. Ufikiaji wa Vyombo vya Habari

Muundo wa kimwili mitandao ni muhimu kwa njia nyingi, lakini katika hali kadhaa, kawaida zinazohusiana na mitandao mikubwa na ya kati, bila muundo wa kimantiki mtandao hauwezekani kupata. Wengi suala muhimu, ambayo haiwezi kutatuliwa na muundo wa kimwili, tatizo la kusambaza tena trafiki iliyopitishwa kati ya tofauti sehemu za kimwili mitandao.

KATIKA mtandao mkubwa heterogeneity asili hutokea habari inapita: mtandao una subnets nyingi za vikundi vya kazi, idara, matawi ya biashara na vyombo vingine vya utawala. Katika baadhi ya matukio, ubadilishanaji wa data wa kina zaidi huzingatiwa kati ya kompyuta za subnet moja, na pekee sehemu ndogo simu hutokea kwa rasilimali za kompyuta zilizo nje ya vikundi vya kazi vya ndani. Katika makampuni mengine, hasa pale ambapo kuna hifadhi ya kati data ya ushirika, inayotumiwa kikamilifu na wafanyikazi wote wa biashara, hali tofauti inazingatiwa: nguvu ya maombi ya nje ni kubwa kuliko ukubwa wa kubadilishana kati ya mashine za "jirani". Lakini bila kujali jinsi trafiki ya nje na ya ndani inasambazwa, ili kuboresha ufanisi wa mtandao, heterogeneity habari inapita inapaswa kuzingatiwa.

Mtandao na topolojia ya kawaida("tairi", "pete", "nyota"), ambayo kila kitu sehemu za kimwili zinazingatiwa kama moja mazingira ya pamoja, inageuka kuwa haitoshi kwa muundo habari inapita kwenye mtandao mkubwa. Kwa mfano, katika mtandao ulio na basi iliyoshirikiwa, mwingiliano wa jozi yoyote ya kompyuta huchukua muda wote wa kubadilishana, kwa hivyo, kadiri idadi ya kompyuta kwenye mtandao inavyoongezeka, basi inakuwa kizuizi. Kompyuta katika idara moja zinalazimika kusubiri jozi ya kompyuta katika idara nyingine ili kukamilisha kubadilishana.


Mchele. 8.5.


Mchele. 8.6. Muundo wa kimantiki unaendelea kuendana na "basi ya kawaida".

Ili kutatua shida, itabidi tuachane na wazo la mtu mmoja mazingira ya pamoja. Kwa mfano, katika mfano uliojadiliwa hapo juu, itakuwa ni kuhitajika kuhakikisha kwamba fremu zinazopitishwa na kompyuta za idara ya 1 zitavuka mipaka ya sehemu hii ya mtandao ikiwa na tu ikiwa muafaka huu utatumwa kwa kompyuta fulani kutoka. idara zingine. Kwa upande mwingine, muafaka tu ambao unashughulikiwa kwenye nodes za mtandao huu unapaswa kuingia mtandao wa kila idara. Pamoja na shirika hili la uendeshaji wa mtandao, ni utendaji itaongezeka sana, kwani kompyuta za idara moja hazitakuwa na kazi wakati kompyuta za idara zingine zinabadilishana data.

Ni rahisi kugundua kuwa katika suluhisho lililopendekezwa tuliacha wazo la jenerali mazingira ya pamoja ndani ya mtandao mzima, ingawa waliiacha ndani ya kila idara. Bandwidth Mistari ya mawasiliano kati ya idara haipaswi kuendana na kipimo data cha mazingira ndani ya idara. Ikiwa trafiki kati ya idara ni 20% tu ya trafiki ndani ya idara (kama ilivyoonyeshwa tayari, thamani hii inaweza kuwa tofauti), basi. matokeo mistari ya mawasiliano na vifaa vya mawasiliano idara za kuunganisha zinaweza kuwa chini sana kuliko trafiki ya mtandao wa ndani wa idara.


Mchele. 8.7.

Usambazaji wa trafiki iliyokusudiwa kwa kompyuta kwenye sehemu fulani ya mtandao, tu ndani ya sehemu hii, inaitwa ujanibishaji wa trafiki . Muundo wa kimantiki mitandao ni mchakato wa kugawa mtandao katika sehemu na trafiki iliyojanibishwa.

Kwa muundo wa kimantiki mitandao inatumika vifaa vya mawasiliano:

  • madaraja;
  • swichi;
  • vipanga njia;
  • malango.

Daraja(daraja) hugawanya njia ya upitishaji iliyoshirikiwa ya mtandao katika sehemu (mara nyingi huitwa sehemu za kimantiki), kuhamisha habari kutoka sehemu moja hadi nyingine ikiwa tu uhamishaji kama huo ni muhimu sana, ambayo ni, ikiwa anwani ya kompyuta lengwa ni ya subnet tofauti. . Kwa hivyo, daraja hutenganisha trafiki ya subnet moja kutoka kwa trafiki ya nyingine, na kuongeza jumla utendaji wa uhamishaji data mtandaoni. Ujanibishaji wa trafiki sio tu kuokoa bandwidth, lakini pia hupunguza uwezekano wa upatikanaji usioidhinishwa wa data, kwani muafaka hauendi zaidi ya mipaka ya sehemu yao, na ni vigumu zaidi kwa mshambuliaji kuwazuia.

Katika Mtini. Mchoro 8.8 unaonyesha mtandao uliotokana na mtandao wenye kitovu cha kati (tazama Mchoro 8.5) kwa kuibadilisha na daraja. Mitandao ya idara 1 na 2 inajumuisha sehemu tofauti za kimantiki, na mtandao wa idara 3 una sehemu mbili za kimantiki. Kila sehemu ya mantiki imejengwa kwa msingi wa kitovu na ina rahisi zaidi muundo wa kimwili inayoundwa na urefu wa kebo ya kuunganisha kompyuta kwenye bandari za kitovu. Ikiwa mtumiaji wa kompyuta A atatuma data kwa mtumiaji wa kompyuta B ambaye yuko katika sehemu sawa na yeye, basi data hii itarudiwa kwa wale tu. violesura vya mtandao , ambayo ni alama katika takwimu na miduara yenye kivuli.


Mchele. 8.8.

Madaraja hutumiwa kwa ujanibishaji wa trafiki anwani za vifaa kompyuta. Hii inafanya kuwa vigumu kutambua ikiwa kompyuta fulani ni ya sehemu maalum ya kimantiki - anwani yenyewe haina taarifa kama hizo. Kwa hivyo, daraja linawakilisha mgawanyiko wa mtandao katika sehemu kwa njia iliyorahisishwa - inakumbuka kupitia bandari ambayo sura ya data ilipokelewa kutoka kwa kila kompyuta kwenye mtandao, na baadaye kupitisha muafaka uliokusudiwa. ya kompyuta hii, kwenye bandari hii. Sahihi topolojia za uunganisho Daraja haijui kati ya sehemu za mantiki. Kwa sababu ya hili, matumizi ya madaraja husababisha vikwazo muhimu juu ya usanidi wa uunganisho wa mtandao - makundi lazima yameunganishwa kwa njia ambayo loops zilizofungwa hazifanyike kwenye mtandao.

Kwa mujibu wa kanuni ya usindikaji wa sura, kubadili ni kivitendo hakuna tofauti na daraja. Tofauti yake pekee ni kwamba ni aina ya mawasiliano multiprocessor, kwa kuwa kila bandari yake ina chip maalumu ambacho huchakata fremu kwa kutumia algoriti ya daraja, bila kujali chip za bandari zingine. Kutokana na hili, jumla utendaji Swichi kwa kawaida huwa na utendaji wa juu zaidi kuliko daraja la kawaida, ambalo lina kitengo kimoja cha uchakataji. Inaweza kusemwa hivyo swichi- Haya ni madaraja ya kizazi kipya ambayo huchakata fremu katika hali sambamba.

Mapungufu yanayohusiana na matumizi ya madaraja na swichi - kulingana na

6 . KUJENGA KAMA NJIA YA KUJENGA MITANDAO MIKUBWA

6.3. Muundo wa mtandao wa kimantiki

Muundo wa mtandao wa kimwili ni muhimu kwa njia nyingi, lakini katika baadhi ya matukio, kwa kawaida kuhusiana na mitandao mikubwa na ya kati, haiwezekani kufanya bila muundo wa mtandao wa mantiki. Tatizo muhimu zaidi ambalo haliwezi kutatuliwa na muundo wa kimwili bado ni tatizo la kusambaza tena trafiki iliyopitishwa kati ya sehemu tofauti za kimwili za mtandao.

Katika mtandao mkubwa, heterogeneity ya mtiririko wa habari hutokea kwa kawaida: mtandao unajumuisha subnetworks nyingi za vikundi vya kazi, idara, matawi ya biashara na vyombo vingine vya utawala. Mara nyingi sana, ubadilishanaji wa data wa kina zaidi hutokea kati ya kompyuta za subnet moja, na sehemu ndogo tu ya simu hutokea kwa rasilimali za kompyuta ziko nje ya vikundi vya kazi vya ndani. Kwa hiyo, ili kuboresha ufanisi wa mtandao, utofauti wa mtiririko wa habari lazima uzingatiwe.

Mtandao ulio na topolojia ya kawaida (basi, pete, nyota), ambayo sehemu zote za mwili huzingatiwa kama njia moja iliyoshirikiwa, inageuka kuwa haitoshi kwa muundo wa mtiririko wa habari katika mtandao mkubwa. Kwa mfano, katika mtandao ulio na basi iliyoshirikiwa, mwingiliano wa jozi yoyote ya kompyuta huchukua muda wote wa kubadilishana, kwa hivyo, kadiri idadi ya kompyuta kwenye mtandao inavyoongezeka, basi inakuwa kizuizi. Kompyuta katika idara moja zinalazimika kungoja jozi ya kompyuta katika idara nyingine ili kukamilisha ubadilishanaji, na hii licha ya ukweli kwamba hitaji la mawasiliano kati ya kompyuta katika idara mbili tofauti hutokea mara chache sana na inahitaji kidogo sana. kipimo data.

Hali hii inatokea kutokana na ukweli kwamba muundo wa mantiki wa mtandao huu umebakia homogeneous - hauzingatii kuongezeka kwa kiwango cha trafiki ndani ya idara na hutoa jozi zote za kompyuta na fursa sawa za kubadilishana habari (Mchoro 17, a. , 6).

Mchele. 17. Upinzani kati ya muundo wa mantiki wa mtandao na muundo wa mtiririko wa habari

Suluhisho la shida ni kuachana na wazo la mazingira moja ya pamoja. Kwa mfano, katika mfano uliojadiliwa hapo juu, itakuwa ni kuhitajika kuhakikisha kwamba fremu zinazopitishwa na kompyuta za idara ya 1 zitavuka mipaka ya sehemu hii ya mtandao ikiwa na tu ikiwa muafaka huu utatumwa kwa kompyuta fulani kutoka. idara zingine. Kwa upande mwingine, muafaka tu ambao unashughulikiwa kwenye nodes za mtandao huu unapaswa kuingia mtandao wa kila idara. Kwa shirika hili la uendeshaji wa mtandao, utendaji wake utaongezeka kwa kiasi kikubwa, kwani kompyuta za idara moja hazitakuwa na kazi wakati kompyuta za idara nyingine zinabadilishana data.

TAZAMA

Kusambaza trafiki iliyokusudiwa kwa kompyuta kwenye sehemu fulani ya mtandao pekee ndani ya sehemu hiyo inaitwa ujanibishaji wa trafiki. Muundo wa mtandao wa kimantiki ni mchakato wa kugawa mtandao katika sehemu na trafiki iliyojanibishwa.

Kukataa kutoka kwa njia moja ya uwasilishaji wa data iliyoshirikiwa pia ni muhimu katika hali zingine. Hasara kuu za mtandao kwenye kati moja iliyoshirikiwa huanza kuonekana wakati kizingiti fulani cha idadi ya nodes zilizounganishwa nayo kinazidi. Sababu ni asili ya nasibu ya njia ya ufikiaji wa kati inayotumiwa katika teknolojia zote mitandao ya ndani.

Athari za ucheleweshaji na migongano kwenye upitishaji muhimu wa mtandao wa Ethaneti huonyeshwa vyema kwenye grafu iliyowasilishwa kwenye Mtini. 18.

Mchele. 18. Utegemezi wa kipimo data cha mtandao wa Ethernet muhimu

kutoka kwa sababu ya utumiaji

Idadi ya nodi ambazo utumiaji wa mtandao huanza kukaribia kikomo hatari inategemea aina ya programu zinazoendesha kwenye nodi: kwa trafiki kubwa ya kutosha, idadi yao inapungua. Tatizo sawa hutokea si tu katika mitandao mikubwa, lakini pia kwa misingi ya vikundi vya kazi, hivyo mitandao ya idara hizo zinahitaji muundo wa ziada.

Vizuizi vya kutumia midia iliyoshirikiwa inaweza kutatuliwa kwa kugawa mtandao katika midia nyingi zinazoshirikiwa na kuunganisha sehemu za mtandao binafsi na vifaa kama vile madaraja, swichi au vipanga njia.

Vifaa vilivyoorodheshwa husambaza fremu kutoka kwa bandari moja hadi nyingine, vikichanganua anwani lengwa iliyowekwa katika fremu hizi. Madaraja na swichi hufanya shughuli za kuhamisha sura kulingana na anwani za gorofa safu ya kiungo(anwani za MAC) na vipanga njia kulingana na nambari ya mtandao.

Sehemu ya kimantiki inawakilisha mazingira moja ya pamoja. Kugawanya mtandao katika sehemu za kimantiki husababisha ukweli kwamba mzigo kwenye kila moja ya sehemu mpya zilizoundwa ni karibu kila wakati chini ya mzigo uliopatikana na mtandao wa asili.

Neno "karibu" linazingatia kesi nadra sana wakati trafiki yote iko kati ya sehemu. Ikiwa hii inazingatiwa, ina maana kwamba mtandao umegawanywa katika subnets za mantiki kwa usahihi, kwani daima kunawezekana kutambua kundi la kompyuta zinazofanya kazi ya kawaida.

Kwa ujumla, muundo wa mantiki wa mtandao unaongoza kwa zifuatazo.

  • Ugawaji huongeza urahisi wa mtandao . Kwa kuunda mtandao kama mkusanyiko wa subnets, kila subnet inaweza kulenga mahitaji maalum kikundi cha kazi au idara. Mchakato wa kugawa mtandao katika sehemu za kimantiki pia unaweza kuzingatiwa mwelekeo wa nyuma, kama mchakato wa kuunda mtandao mkubwa kutoka kwa moduli - subnets zilizopo.
  • Subnets huboresha usalama wa data . Watumiaji wanapounganisha kwenye sehemu tofauti za mtandao halisi, unaweza kukataa ufikiaji watumiaji fulani kwa rasilimali za sehemu zingine. Kwa kufunga vichungi mbalimbali vya mantiki kwenye madaraja, swichi na vipanga njia, unaweza kudhibiti upatikanaji wa rasilimali, ambazo kurudia haziruhusu.
  • Subnet hurahisisha usimamizi wa mtandao . Athari ya upande kupunguza trafiki na kuongeza usalama wa data ni kurahisisha usimamizi wa mtandao. Shida mara nyingi huwekwa ndani ya sehemu, kwani shida katika subnet moja haziathiri zingine. Subnet huunda vikoa vya usimamizi wa mtandao wenye mantiki.

Kuegemea kwa mtandao;

Utendaji;

Kusawazisha mzigo wa njia za mtu binafsi;

Urahisi wa kuunganisha nodes mpya;

Gharama ya vifaa vya mtandao;

Gharama na urahisi wa ufungaji wa cable;

Umoja wa uunganisho wa moduli mbalimbali;

Uwezekano wa upatikanaji wa matangazo ya haraka kwa vituo vyote vya mtandao;

Urefu wa chini wa jumla wa mistari ya mawasiliano, nk.

Topolojia iliyounganishwa kikamilifu (Mchoro 5.3.1, a).

Mesh topolojia (Mchoro 5.3.1, b).

Muundo wa kimwili wa mtandao

Kwa uhusiano wa kimwili Kwa makundi tofauti ya cable ya mtandao wa ndani, repeater hutumiwa kuongeza urefu wa jumla wa mtandao (Mchoro 5.3.4).

Mchele. 5.3.4. Repeater inakuwezesha kupanua urefu wa mtandao wa Ethernet (kwa mfano, 10Base2).

Repeater ambayo ina bandari zaidi ya mbili inaitwa kitovu au kitovu (hab).

Hubs hurudia ishara zinazoingia kutoka kwa mojawapo ya bandari zao kwenye bandari zao nyingine.

Kwa hiyo, kitovu cha Ethernet hurudia ishara za pembejeo kwenye bandari zake zote, isipokuwa moja ambayo ishara zinatoka (Mchoro 5.3.5, a).

Na kitovu cha Gonga la Ishara (Mchoro 5.3.5, b) hurudia ishara za pembejeo zinazotoka kwenye bandari fulani kwenye bandari moja tu - moja ambayo kompyuta inayofuata katika pete imeunganishwa.

Mchele. 5.3.5. Concentrators ya teknolojia mbalimbali.

Muundo wa mtandao wa kimantiki hukuruhusu kusambaza tena trafiki iliyopitishwa kati ya sehemu tofauti za mtandao halisi.

Mfano (Mchoro 5.3.6).

Mchele. 5.3.6. Mtandao ambao sehemu zote za kimaumbile huzingatiwa kama njia moja iliyoshirikiwa hugeuka kuwa haitoshi kwa muundo wa mtiririko wa habari katika mtandao mkubwa.

Kusambaza trafiki iliyokusudiwa kwa kompyuta kwenye sehemu fulani ya mtandao pekee ndani ya sehemu hiyo inaitwa ujanibishaji wa trafiki. Muundo wa mtandao wa kimantiki ni mchakato wa kugawa mtandao katika sehemu na trafiki iliyojanibishwa.

Madaraja, swichi, ruta na lango hutumiwa kuunda mtandao kimantiki.

Mchele. 5.3.7. Muundo wa mtandao wa kimantiki kwa kutumia daraja.

Vipanga njia tenga trafiki kwa uhakika na kwa ufanisi zaidi kuliko madaraja sehemu za mtu binafsi mitandao kutoka kwa kila mmoja.

Lango inaunganisha mitandao na aina tofauti mfumo na programu ya maombi.

Hitimisho:

1. Tabia muhimu Mtandao ni topolojia - aina ya grafu ambayo wima inalingana na kompyuta za mtandao (wakati mwingine vifaa vingine, kama vitovu), na kingo zinalingana na miunganisho ya kimwili kati yao. Usanidi uhusiano wa kimwili kuamua viunganisho vya umeme kompyuta kati yao wenyewe na inaweza kutofautiana na usanidi wa miunganisho ya kimantiki kati ya nodi za mtandao. Viunganisho vya kimantiki kuwakilisha njia za upitishaji data kati ya nodi za mtandao

2. Topolojia ya kawaida ya miunganisho ya kimwili ni: imeunganishwa kikamilifu, mesh, basi ya kawaida, topolojia ya pete na topolojia ya nyota.

3. Kwa mitandao ya kompyuta inayojulikana na mistari ya mawasiliano ya kibinafsi kati ya kompyuta na ile iliyoshirikiwa, wakati mstari mmoja wa mawasiliano unatumiwa na kompyuta kadhaa. Katika kesi ya mwisho, shida za umeme huibuka ubora unaohitajika ishara wakati wa kuunganisha wapokeaji na wasambazaji kadhaa kwa waya sawa, pamoja na matatizo ya mantiki ya kugawanya muda wa kufikia kwa mistari hii.

4. Aina tatu za anwani hutumiwa kushughulikia nodi za mtandao: anwani za vifaa, majina ya ishara, na anwani za kiwanja cha nambari. KATIKA mitandao ya kisasa Kama sheria, miradi yote mitatu ya kushughulikia hutumiwa wakati huo huo. Muhimu tatizo la mtandao ni kazi ya kuanzisha mawasiliano kati ya anwani za aina tofauti. Tatizo hili linaweza kutatuliwa kwa njia za kati kabisa au zilizosambazwa.

5. Kuondoa vikwazo kwa urefu wa mtandao na idadi ya nodes zake, muundo wa kimwili wa mtandao hutumiwa kwa kutumia repeaters na hubs.

6. Ili kuboresha utendaji na usalama wa mtandao, muundo wa mtandao wa mantiki hutumiwa, ambao unajumuisha kugawanya mtandao katika makundi kwa njia ambayo wingi wa trafiki ya kompyuta katika kila sehemu haiendi zaidi ya mipaka ya sehemu hii. Njia za muundo wa kimantiki ni madaraja, swichi, ruta na lango.

Katika somo la mwisho, na hii ilikuwa hotuba No. 3, tulijifunza masuala yanayohusiana na kutatua tatizo la kubadili mitandao ya kompyuta. Wakati huo huo, shida fulani muhimu za kutatua shida ya jumla ya kubadili mtandao zilizingatiwa, sifa za kulinganisha na upeo wa matumizi ya njia za kubadili chaneli na pakiti, na kiini cha mifumo inayotumika kwenye mitandao iliyo na ubadilishaji wa pakiti kwa kusonga. habari kupitia mtandao - maambukizi ya datagram na njia za kawaida.

Ili kuangalia ubora wa uigaji wa nyenzo za kielimu za mihadhara, tutafanya uchunguzi wa udhibiti.

Maswali ya kudhibiti:

    Ni shida gani hasa zinahitaji kutatuliwa ili kutoa ubadilishaji kwenye mtandao?

    Ni vigezo gani vya ubora vilivyotumika wakati wa kuamua njia?

    Eleza kiini cha shughuli za kuzidisha na kuzidisha.

    Faida kuu na hasara za mitandao ya mzunguko (pakiti) iliyobadilishwa.

    Kiini cha njia ya datagram ya upitishaji wa data.

    Kiini cha njia ya upitishaji data kwa kutumia chaneli pepe.

Leo katika darasa tutaendelea kusoma mada Nambari 1: " Usanifu wa mtandao wa kompyuta" na uzingatia mada: « Muundo na sifa za mitandao ya kompyuta."

  1. Sehemu kuu

1. Miundo ya mtandao ya kimwili na ya kimantiki

1.1. Sababu za kuunda mitandao

Katika mitandao iliyo na idadi ndogo (10-30) ya kompyuta, moja ya yafuatayo hutumiwa mara nyingi: topolojia ya kawaida- basi ya kawaida, pete, nyota au mtandao wa matundu. Topolojia zote hapo juu zina mali ya homogeneity. Homogeneity hii ya muundo hufanya iwe rahisi kuongeza idadi ya kompyuta na kuwezesha matengenezo na uendeshaji wa mtandao. Katika mitandao mikubwa, matumizi ya miundo ya kawaida husababisha vikwazo mbalimbali, muhimu zaidi ni:

vikwazo juu ya urefu wa mawasiliano kati ya nodes;

vikwazo kwa idadi ya nodes katika mtandao;

vikwazo juu ya ukubwa wa trafiki yanayotokana na nodes za mtandao.

Ili kuondoa vikwazo hivi, mbinu maalum za muundo wa mtandao na vifaa maalum vya kutengeneza muundo hutumiwa - kurudia, hubs, madaraja, swichi, routers. Vifaa vya aina hii pia huitwa vifaa vya mawasiliano, ikimaanisha kuwa kwa msaada wake sehemu za mtandao za kibinafsi zinaingiliana.

Kuna tofauti kati ya topolojia ya uhusiano wa kimwili (muundo wa kimwili) na topolojia ya uhusiano wa kimantiki (muundo wa kimantiki). Usanidi wa miunganisho ya kimwili imedhamiriwa na viunganisho vya umeme vya kompyuta, hapa kando ya grafu yanahusiana na makundi ya cable kuunganisha jozi za nodes. Miunganisho ya kimantiki ni njia za upitishaji data kati ya nodi za mtandao na huundwa kwa kusanidi ipasavyo vifaa vya mawasiliano.

1.2. Muundo wa kimwili wa mtandao

Rahisi zaidi ya vifaa vya mawasiliano ni mrudiaji- kutumika kuunganisha kimwili sehemu tofauti za kebo ya LAN ili kuongeza urefu wa jumla wa mtandao. Kirudia hutuma ishara kutoka sehemu moja ya mtandao hadi sehemu zingine za mtandao. Repeater inakuwezesha kuondokana na mapungufu juu ya urefu wa mistari ya mawasiliano kwa kuboresha ubora wa ishara iliyopitishwa - kurejesha nguvu na amplitude yake, kuboresha kando, nk Repeater ambayo ina bandari kadhaa na kuunganisha makundi kadhaa ya kimwili mara nyingi huitwa. kitovu, au kitovu.

Uendeshaji wa vibanda vya teknolojia yoyote ina mengi sawa - wanarudia ishara zinazotoka kwenye moja ya bandari zao kwenye bandari zao nyingine (tazama Mchoro 1). Hubs ni kawaida kwa karibu kila mtu teknolojia za msingi mitandao ya ndani -Ethaneti, ArcNet, Ishara Pete, FDDI, Haraka Ethaneti, Gigabit Ethaneti. Kuongeza kitovu kwenye mtandao daima hubadilisha topolojia yake ya kimwili, lakini huacha topolojia ya kimantiki bila kubadilika. Mara nyingi, topolojia ya mtandao wa kimwili na wa kimantiki ni sawa.

Muundo wa kimwili wa mtandao kwa kutumia hubs ni muhimu sio tu kwa kuongeza umbali kati ya nodes za mtandao, lakini pia kwa kuongeza kuegemea kwake. Kwa mfano, ikiwa kompyuta kwenye mtandao wa Ethernet na basi iliyoshirikiwa kimwili, kwa sababu ya kushindwa, huanza kusambaza data mara kwa mara kwenye cable ya kawaida, basi mtandao wote unashindwa na kuna njia moja tu ya kutatua tatizo - kukatwa kwa manually. adapta ya mtandao ya kompyuta hii kutoka kwa kebo. Katika mtandao wa Ethernet, tatizo hili linaweza kutatuliwa kiotomatiki - kitovu huzima bandari yake ikiwa kitagundua kuwa nodi iliyounganishwa nayo imekuwa ikihodhi mtandao kwa muda mrefu sana.

Mchele. 1. Ethernet na vitovu vya teknolojia ya TokenRing.

Muundo wa mtandao wa kimantiki kwa kutumia madaraja na swichi

Muundo wa mtandao wa kimantiki unarejelea mgawanyo wa mazingira ya pamoja ya pamoja katika sehemu za kimantiki zinazowakilisha mazingira huru ya pamoja yenye idadi ndogo ya nodi. Mtandao uliogawanywa katika sehemu za kimantiki una zaidi utendaji wa juu na kutegemewa. Mwingiliano kati ya sehemu za mantiki hupangwa kwa kutumia madaraja na swichi.

Sababu za muundo wa kimantiki wa mitandao ya ndani

Mapungufu ya mtandao uliojengwa kwa njia ya pamoja ya pamoja

Wakati wa kujenga mitandao ndogo yenye nodes 10-30, tumia teknolojia za kawaida kwenye vyombo vya habari vya usambazaji wa data vinavyoshirikiwa husababisha gharama nafuu na ufumbuzi wa ufanisi. Kwa vyovyote vile, taarifa hii ni kweli kwa idadi kubwa sana ya mitandao ya leo, hata ile ambayo kiasi kikubwa hupitishwa. habari za media titika, - kuibuka kwa teknolojia za kasi na viwango vya ubadilishaji wa 100 na 1000 Mbit / s kutatua tatizo la ubora wa huduma za usafiri katika mitandao hiyo.

Ufanisi wa mazingira ya pamoja kwa mtandao mdogo inajidhihirisha kimsingi katika sifa zifuatazo:

· topolojia rahisi ya mtandao, kuruhusu kuongezeka kwa urahisi kwa idadi ya nodes (ndani ya mipaka ndogo);

· hakuna upotezaji wa sura kwa sababu ya kufurika kwa buffers za vifaa vya mawasiliano, kwani sura mpya haisambazwi kwa mtandao hadi ile ya awali itakapopokelewa - mantiki ya mgawanyiko wa kati yenyewe inadhibiti mtiririko wa fremu na kusimamisha vituo ambavyo hutoa muafaka mara nyingi sana, na kulazimisha. wao kusubiri upatikanaji;

· unyenyekevu wa itifaki, ambayo ilihakikisha gharama ya chini ya adapters mtandao, repeaters na hubs.

Faida za uundaji wa mtandao wa kimantiki

Vizuizi vya kutumia midia iliyoshirikiwa inaweza kutatuliwa kwa kugawa mtandao katika midia nyingi zinazoshirikiwa na kuunganisha sehemu za mtandao binafsi na vifaa kama vile madaraja, swichi au vipanga njia (Kielelezo).

Mchele..Muundo wa mtandao wa kimantiki

Vifaa vilivyoorodheshwa husambaza fremu kutoka kwa bandari moja hadi nyingine, vikichanganua anwani lengwa iliyowekwa katika fremu hizi. (Hii ni tofauti na vitovu, ambavyo hurudia fremu kwenye bandari zao zote, zikizisambaza kwa sehemu zote zilizounganishwa nazo, bila kujali ni ipi kati ya hizo kituo cha marudio iko.) Madaraja na swichi hufanya operesheni ya usambazaji wa fremu kulingana na kiungo bapa- anwani za safu, yaani, anwani za MAC, na vipanga njia kulingana na nambari ya mtandao. Katika kesi hii, kati moja ya pamoja iliyoundwa na hubs (au, katika hali mbaya, sehemu moja ya cable) imegawanywa katika sehemu kadhaa, ambayo kila mmoja huunganishwa na bandari kwenye daraja, kubadili au router.

Wanasema kuwa katika kesi hii mtandao umegawanywa katika sehemu za mantiki au mtandao unakabiliwa muundo wa kimantiki. Sehemu ya kimantiki inawakilisha mazingira moja ya pamoja. Kugawanya mtandao katika sehemu za kimantiki husababisha ukweli kwamba mzigo kwenye kila moja ya sehemu mpya zilizoundwa ni karibu kila wakati chini ya mzigo uliopatikana na mtandao wa asili. Kwa hivyo, athari mbaya za utengano wa kati hupunguzwa: latency ya ufikiaji imepunguzwa, na katika mitandao ya Ethernet, nguvu ya migongano imepunguzwa.

Wengi mitandao mikubwa inatengenezwa kwa misingi ya muundo na mgongo wa kawaida, ambayo subnets huunganishwa kupitia madaraja na routers. Subnets hizi hutumikia idara tofauti. Nyanda ndogo zinaweza kugawanywa zaidi katika sehemu zilizoundwa kutumikia vikundi vya kazi.

Kwa ujumla, kugawanya mtandao katika sehemu za kimantiki huboresha utendaji wa mtandao (kwa kupakua sehemu), pamoja na unyumbufu wa muundo wa mtandao, kuongeza kiwango cha ulinzi wa data, na kuwezesha usimamizi wa mtandao.

Ugawaji huongeza urahisi wa mtandao. Kwa kuunda mtandao kama mkusanyiko wa subnets, kila subnet inaweza kulengwa kulingana na mahitaji maalum ya kikundi cha kazi au idara. Kwa mfano, subnet moja inaweza kutumia teknolojia ya Ethernet na NetWare OS, na nyingine inaweza kutumia Token Ring na OS-400, kwa mujibu wa mila ya idara fulani au mahitaji ya programu zilizopo. Wakati huo huo, watumiaji wa subnets zote mbili wana fursa ya kubadilishana data kupitia vifaa vya kazi ya mtandao kama vile madaraja, swichi na vipanga njia. Mchakato wa kugawa mtandao katika sehemu za mantiki pia inaweza kuzingatiwa kwa mwelekeo tofauti, kama mchakato wa kuunda mtandao mkubwa kutoka kwa moduli - subnets zilizopo tayari.

Subnets huboresha usalama wa data. Watumiaji wanapounganisha kwenye sehemu tofauti za mtandao halisi, unaweza kuzuia watumiaji fulani kufikia rasilimali kwenye sehemu nyingine. Kwa kufunga filters mbalimbali za mantiki kwenye madaraja, swichi na routers, unaweza kudhibiti upatikanaji wa rasilimali, ambayo warudiaji hawawezi kufanya.

Subnet hurahisisha usimamizi wa mtandao. Madhara ya kupunguza trafiki na kuongeza usalama wa data ni kwamba mtandao unakuwa rahisi kudhibiti. Shida mara nyingi huwekwa ndani ya sehemu. Kama ilivyo kwa muundo mfumo wa cable, matatizo kwenye subnet moja hayaathiri subnets nyingine. Subnet huunda vikoa vya usimamizi wa mtandao wenye mantiki.

Mitandao lazima iundwe katika viwango viwili: kimwili na kimantiki. Muundo wa kimantiki inafafanua maeneo ya rasilimali, programu, na jinsi ya kupanga rasilimali hizi katika sehemu za kimantiki.

Muundo na madaraja na swichi

Sura hii inajadili vifaa vya kimantiki vya uundaji mtandao vinavyofanya kazi katika kiwango cha kiungo cha data cha rafu ya itifaki, yaani madaraja na swichi. Muundo wa mtandao pia unawezekana kwa misingi ya routers, ambayo hutumia itifaki kufanya kazi hii safu ya mtandao. Kila njia ya muundo hutumiwa itifaki ya kituo na kwa msaada itifaki ya mtandao- ina faida na hasara zake. Mitandao ya kisasa mara nyingi hutumia njia ya pamoja ya muundo wa mantiki - sehemu ndogo zinajumuishwa na vifaa vya kiwango cha kiungo kwenye subnets kubwa, ambazo, kwa upande wake, zinaunganishwa na routers.

Kwa hiyo, mtandao unaweza kugawanywa katika makundi ya mantiki kwa kutumia aina mbili za vifaa - madaraja na / au swichi (kubadili, kubadili kitovu). Daraja na swichi ni mapacha wanaofanya kazi. Vifaa hivi vyote viwili hukuza fremu kulingana na kanuni sawa. Madaraja na swichi hutumia aina mbili za algorithms: algorithm daraja la uwazi, ilivyoelezwa katika Kiwango cha IEEE 802. ID au algoriti daraja la uelekezaji wa chanzo Kampuni ya IBM ya mitandao ya Gonga ya Tokeni. Viwango hivi vilitengenezwa muda mrefu kabla ya swichi ya kwanza, kwa hivyo hutumia neno "daraja." Wa kwanza alizaliwa lini? mfano wa viwanda kubadili kwa Teknolojia za Ethernet, kisha ilifanya algorithm sawa ya kukuza fremu za IEEE 802.1D, ambazo zilikuwa zimefanyiwa kazi kwa miaka kumi na madaraja ya mitandao ya eneo na eneo pana. Kila mtu anafanya kitu kimoja swichi za kisasa. Swichi ambazo fremu za itifaki ya Gonga ya Tokeni ya mbele hufanya kazi kwa kutumia sifa ya algoriti ya Usambazaji Chanzo wa madaraja ya IBM.

Tofauti kuu kati ya swichi na daraja ni kwamba daraja huchakata fremu kwa mfuatano, huku swichi ikichakata viunzi sambamba.

Ikiwa madaraja yanaweza hata kupunguza kasi ya mtandao wakati utendakazi wao ulikuwa chini ya ukubwa wa mtiririko wa fremu za sehemu kati, basi swichi hutolewa kila wakati na vichakataji mlango vinavyoweza kusambaza fremu kwa kasi ya juu zaidi ambayo itifaki imeundwa. Kuongeza kwa hili uhamishaji sambamba wa fremu kati ya bandari ulifanya utendaji wa swichi kuwa na viwango kadhaa vya juu kuliko madaraja - swichi zinaweza kuhamisha hadi fremu milioni kadhaa kwa sekunde, wakati madaraja kwa kawaida huchakatwa fremu elfu 3-5 kwa sekunde. Hii ilitanguliza hatima ya madaraja na swichi.

Katika siku zijazo, tutaita kifaa kinachokuza fremu kwa kutumia kanuni ya daraja na kufanya kazi kwenye mtandao wa ndani, neno la kisasa"badilisha". Tunapoelezea algoriti za 802.1D na Source Routing zenyewe katika sehemu inayofuata, kitamaduni tutaita kifaa hiki daraja, jinsi kinavyoitwa katika viwango hivi.

Kanuni za uendeshaji wa madaraja

Algorithm ya uendeshaji wa daraja la uwazi

Madaraja ya uwazi hayaonekani kwa adapta za mtandao za nodes za mwisho, kwa kuwa hujenga kwa kujitegemea meza maalum ya anwani, kulingana na ambayo wanaweza kuamua ikiwa sura inayoingia inahitaji kupitishwa kwa sehemu nyingine au la. Adapta za mtandao, wakati wa kutumia madaraja ya uwazi, hufanya kazi sawa na katika hali ya kutokuwepo kwao, yaani, hawana hatua yoyote. vitendo vya ziada ili sura inapita kwenye daraja. Algorithm ya uwazi ya kuweka madaraja haitegemei teknolojia ya LAN ambamo daraja limewekwa, kwa hivyo madaraja ya uwazi ya Ethernet hufanya kazi sawa na madaraja ya uwazi ya FDDI.

Daraja la uwazi huunda jedwali lake la anwani kwa kutazama tu msongamano wa magari unaopita kwenye sehemu zilizounganishwa kwenye bandari zake. Katika kesi hii, daraja linazingatia anwani za vyanzo vya fremu za data zinazofika kwenye bandari za daraja. Kulingana na anwani ya chanzo cha sura, daraja linahitimisha kuwa nodi hii ni ya sehemu moja au nyingine ya mtandao.

Hebu fikiria mchakato wa kuunda moja kwa moja meza ya anwani ya daraja na kuitumia kwa kutumia mfano wa mtandao rahisi unaoonyeshwa kwenye Mtini. 4.18.


Mchele. 4.18.Kanuni ya uendeshaji wa daraja la uwazi

Daraja huunganisha sehemu mbili za kimantiki. Sehemu ya 1 inajumuisha kompyuta zilizounganishwa kwa kutumia sehemu moja cable Koaxial kwa bandari 1 ya daraja, na sehemu ya 2 - kompyuta zilizounganishwa kwa kutumia kipande kingine cha cable coaxial kwenye bandari 2 ya daraja.

Kila bandari ya daraja inafanya kazi kama nodi ya mwisho ya sehemu yake isipokuwa moja - bandari ya daraja haina anwani yake ya MAC. Bandari ya daraja inafanya kazi katika kinachojulikana isiyosomeka (ya uasherati) modi ya kunasa pakiti, wakati pakiti zote zinazofika kwenye bandari huhifadhiwa kwenye kumbukumbu ya bafa. Kwa kutumia hali hii, daraja hufuatilia trafiki yote inayopitishwa kwenye sehemu zilizounganishwa nayo na hutumia pakiti zinazopita ndani yake kusoma muundo wa mtandao. Kwa kuwa pakiti zote zimeandikwa kwa bafa, daraja halihitaji anwani ya bandari.

Madaraja ya uelekezaji wa chanzo

Madaraja ya uelekezaji chanzo hutumiwa kuunganisha Pete za Tokeni na FDDI, ingawa madaraja ya uwazi yanaweza pia kutumika kwa madhumuni sawa. Njia ya Chanzo (SR) inategemea ukweli kwamba kituo cha kutuma huweka kwenye fremu iliyotumwa kwa pete nyingine habari zote za anwani kuhusu madaraja ya kati na pete ambazo fremu lazima ipitie kabla ya kuingia kwenye pete ambayo kituo kimeunganishwa - mpokeaji. Ingawa jina la njia hii linajumuisha neno "kuelekeza," hakuna uelekezaji halisi kwa maana kali ya neno hili, kwa kuwa madaraja na stesheni bado hutumia tu habari ya kiwango cha MAC kusambaza fremu za data, na vichwa vya kiwango cha mtandao kwa madaraja. wa aina hii bado inasalia kuwa sehemu isiyoweza kutofautishwa ya uga wa data ya fremu.

Wacha tuangalie kanuni za utendakazi wa madaraja ya Njia ya Chanzo (hapa yanajulikana kama madaraja ya SR) kwa kutumia mfano wa mtandao ulioonyeshwa kwenye Mtini. 4.21. Mtandao una pete tatu zilizounganishwa na madaraja matatu. Ili kuweka njia, pete na madaraja yana vitambulisho. Madaraja ya SR hayajenge meza ya anwani, lakini wakati wa kusonga muafaka, hutumia habari inayopatikana katika nyanja zinazofanana za sura ya data.

Mchele. 4.21.Madaraja ya Njia ya Chanzo

Wakati wa kupokea kila pakiti, daraja la SR linahitaji tu kuangalia Sehemu ya Taarifa ya Uelekezaji (RIF) katika Mlio wa Tokeni au fremu ya FDDI ili kuona ikiwa ina kitambulisho chake. Na ikiwa iko hapo na inaambatana na kitambulisho cha pete iliyounganishwa nayo daraja hili, basi katika kesi hii daraja linakili sura inayoingia kwenye pete maalum. Vinginevyo, sura haijakiliwa kwa pete nyingine. Kwa vyovyote vile, nakala asili ya fremu inarejeshwa pamoja na pete asili kwenye kituo cha kutuma, na ikiwa imetumwa kwa pete nyingine, basi A (anwani inayotambulika) na C (fremu imenakiliwa) kidogo ya fremu. uga wa hali umewekwa kuwa 1 ili kufahamisha kituo cha utumaji kwamba fremu hiyo ilipokelewa na kituo lengwa (saa kwa kesi hii kuhamishwa kwa daraja hadi pete nyingine).

Sehemu ya RIF ina sehemu ndogo ya kudhibiti inayojumuisha sehemu tatu.

· Aina ya fremuinafafanua aina ya uwanja wa RIF. Zipo Aina mbalimbali Sehemu za RIF zinazotumiwa kupata njia na kutuma fremu kwenye njia inayojulikana.

· Shamba urefu wa juu fremu hutumiwa na daraja kuunganisha pete ambazo zina maadili tofauti ya MTU. Kwa kutumia uwanja huu, daraja huarifu kituo cha urefu wa juu zaidi wa fremu (yaani. thamani ya chini MTU katika njia nzima ya mchanganyiko).

· Urefu wa sehemu ya RIFni muhimu kwa kuwa idadi ya maelezo ya njia ambayo hutaja vitambulisho vya pete na madaraja yaliyounganishwa haijulikani mapema.

Algorithm ya uelekezaji wa chanzo hutumia mbili aina ya ziada fremu - tangazo la fremu ya mtafiti SRBF ya njia moja (fremu ya utangazaji ya njia moja) na mtafiti wa fremu ya njia nyingi ARBF (fremu ya utangazaji ya njia zote).

Madaraja yote ya SR lazima yawekewe mipangilio na msimamizi ili kusambaza fremu za ARBF kwenye milango yote isipokuwa lango la chanzo la fremu, na kwa fremu za SRBF, baadhi ya milango ya daraja lazima izuiliwe ili kuzuia vitanzi kwenye mtandao.

Madaraja yenye uelekezaji wa chanzo yana faida na hasara zote mbili ikilinganishwa na madaraja ya uwazi, kama inavyoonyeshwa katika Jedwali. 4.1.

Jedwali 4.1.Manufaa na Hasara za Madaraja ya Njia ya Chanzo


Hadi wakati fulani, shida hii ilitatuliwa kwa njia mbili. Njia moja ilikuwa kutumia njia ya chanzo pekee au madaraja ya uwazi kwenye sehemu zote. Njia nyingine ilikuwa kufunga ruta. Leo kuna suluhisho la tatu. Inategemea kiwango kinachoruhusu teknolojia zote mbili za daraja kuunganishwa kwenye kifaa kimoja. Kiwango hiki, kinachoitwa SRT (Njia ya Uwazi ya Chanzo), inaruhusu daraja kufanya kazi katika hali yoyote. Daraja hutazama bendera maalum katika kichwa cha fremu ya Gonga la Tokeni na huamua kiotomatiki ni algoriti ipi itatumika.

Mapungufu ya topolojia ya mtandao iliyounganishwa

Ulinzi duni dhidi ya dhoruba za matangazo ni mojawapo ya vikwazo kuu vya daraja, lakini sio pekee. Kizuizi kingine kikubwa ni chao utendakazi ni kutokuwa na uwezo wa kuauni usanidi wa mtandao wenye umbo la kitanzi.

swichi za LAN

Swichi ni kifaa kinachopeleka mbele fremu kwa kutumia algoriti ya daraja na kufanya kazi kwenye mtandao wa ndani.

Itifaki kamili za LAN za duplex

Mabadiliko katika uendeshaji wa kiwango cha MAC wakati wa operesheni kamili ya duplex

Kubadilisha teknolojia yenyewe haina athari ya moja kwa moja kwenye njia ya ufikiaji wa media inayotumiwa na milango ya kubadili. Wakati wa kuunganisha sehemu zinazowakilisha kati iliyoshirikiwa, lango la kubadili lazima liunge mkono hali ya nusu-duplex, kwa kuwa ni moja ya nodi za sehemu hii.

Walakini, wakati hakuna sehemu iliyounganishwa kwa kila bandari ya kubadili, lakini kompyuta moja tu, na kupitia chaneli mbili tofauti, kama inavyotokea katika viwango vyote. kiwango cha kimwili, isipokuwa kwa matoleo ya coaxial ya Ethernet, hali inakuwa chini ya wazi. Bandari inaweza kufanya kazi katika hali ya kawaida ya nusu-duplex na hali ya duplex kamili. Kuunganisha ili kubadili bandari si sehemu, lakini kompyuta binafsi kuitwa kugawanyika kwa sehemu ndogo.

KATIKA hali ya kawaida utendakazi, lango la kubadili bado linatambua migongano. Kikoa cha mgongano katika kesi hii kitakuwa sehemu ya mtandao inayojumuisha kisambaza swichi, kipokea swichi, kisambaza adapta cha mtandao wa kompyuta, kipokezi cha adapta ya mtandao wa kompyuta, na mbili. jozi zilizopotoka, kuunganisha transmita kwa wapokeaji (Mchoro 4.27).

Mchele. 4.27.Kikoa cha mgongano kilichoundwa na kompyuta na lango la kubadili

Mgongano hutokea wakati lango la kubadili na visambazaji vya adapta ya mtandao kwa wakati mmoja au karibu wakati mmoja huanza kusambaza fremu zao, kwa kuamini kuwa sehemu iliyoonyeshwa kwenye mchoro ni ya bure. Kweli, uwezekano wa mgongano katika sehemu kama hiyo ni kidogo sana kuliko katika sehemu inayojumuisha nodi 20-30, lakini sio sifuri.

Katika hali kamili ya duplex, upitishaji wa data kwa wakati mmoja na kisambazaji lango la kubadili na adapta ya mtandao hauzingatiwi kuwa mgongano. Kimsingi, hii ni njia ya asili ya kufanya kazi kwa njia za mawasiliano ya mtu binafsi ya duplex, na mara nyingi hutumiwa katika itifaki. mitandao ya kimaeneo. Katika mawasiliano kamili ya duplex Bandari za Ethaneti inaweza kusambaza data kwa kasi ya 20 Mbit / s - 10 Mbit / s katika kila mwelekeo.

Kwa kawaida, ni muhimu kwamba nodi za MAC za vifaa vinavyoingiliana ziunga mkono hili mode maalum. Katika kesi wakati nodi moja tu inasaidia hali kamili ya duplex, nodi ya pili itagundua migongano kila wakati na kusimamisha kazi yake, wakati nodi nyingine itaendelea kusambaza data ambayo hakuna mtu anayepokea wakati huo. Mabadiliko ambayo yanahitaji kufanywa kwa mantiki ya nodi ya MAC ili iweze kufanya kazi katika hali kamili ya duplex ni ndogo - unahitaji tu kufuta urekebishaji na utunzaji wa mgongano katika mitandao ya Ethernet, na Mitandao ya ishara Pete na FDDI - tuma muafaka kwa swichi bila kungoja tokeni ya ufikiaji ifike, lakini tu wakati nodi ya mwisho inapohitaji. Kwa kweli, wakati wa kufanya kazi katika hali kamili ya duplex, node ya MAC haitumii njia ya kufikia kati iliyoundwa kwa teknolojia hii.

Wakati wa kutumia matoleo kamili ya duplex ya itifaki, kuna muunganisho fulani wa teknolojia tofauti, kwani njia ya ufikiaji iliamua kwa kiasi kikubwa uso wa kila teknolojia. Tofauti ya teknolojia inabaki miundo mbalimbali fremu, na pia katika taratibu za ufuatiliaji utendakazi sahihi wa mtandao katika viwango vya kiungo vya kimwili na data.

Matoleo yenye duplex kamili ya itifaki pia yanaweza kutekelezwa katika madaraja. Hakukuwa na vikwazo vya msingi kwa hili, ni kwamba wakati wa kutumia madaraja ya ndani haja ya maambukizi ya kasi ya juu Hakukuwa na trafiki ya makutano.

Tatizo la udhibiti wa mtiririko wakati wa operesheni kamili ya duplex

Kukataa tu kuunga mkono algorithm ya ufikiaji wa media iliyoshirikiwa bila marekebisho yoyote kwa itifaki husababisha kuongezeka kwa uwezekano wa upotezaji wa fremu kwenye swichi, kwani hii husababisha upotezaji wa udhibiti wa mtiririko wa fremu zinazotumwa na nodi za mwisho kwenye mtandao. Hapo awali, mtiririko wa fremu ulidhibitiwa na njia ya ufikiaji wa njia iliyoshirikiwa, ili mara nyingi fremu zinazozalisha nodi zililazimishwa kungojea zamu yake hadi ya kati na ukubwa halisi wa mtiririko wa data ambao nodi hii ilituma kwa mtandao. ilikuwa chini ya kiwango ambacho nodi ingependa kutuma kwa mtandao . Wakati wa kubadili hali ya duplex kamili, nodi inaruhusiwa kutuma fremu kwa swichi wakati wowote inapoihitaji, kwa hivyo swichi za mtandao zinaweza kupata msongamano katika hali hii bila kuwa na njia yoyote ya kudhibiti ("kupunguza kasi") mtiririko wa fremu.

Sababu ya upakiaji kawaida haiko katika ukweli kwamba swichi inazuia, ambayo ni, haina utendaji wa kutosha wa processor kwa mtiririko wa sura ya huduma, lakini katika upitishaji mdogo wa bandari ya mtu binafsi, ambayo imedhamiriwa na vigezo vya wakati wa itifaki. Kwa mfano, mlango wa Ethaneti hauwezi kusambaza zaidi ya fremu 14,880 kwa sekunde isipokuwa inakiuka uhusiano wa muda uliowekwa na kiwango.

Kwa hivyo, ikiwa trafiki ya pembejeo itasambazwa kwa usawa kati ya lango la pato, ni rahisi kufikiria hali ambapo trafiki yenye jumla ya kiwango cha wastani kikubwa zaidi ya kiwango cha juu cha itifaki itatumwa kwenye mlango wowote wa pato wa swichi. Katika Mtini. 4.28 inaonyesha hali kama hiyo wakati bandari 3 swichi huelekeza trafiki kutoka kwa bandari 1,2,4 na 6, yenye jumla ya ukubwa wa fremu 22,100 kwa sekunde. Bandari 3 inageuka kuwa imepakiwa 150%. Kwa kawaida, fremu zinapoingia kwenye bafa ya mlango kwa kasi ya fremu 20,100 kwa sekunde, na kuondoka kwa kasi ya fremu 14,880 kwa sekunde, buffer ya ndani ya mlango wa pato huanza kujaa kwa kasi na fremu mbichi. .

Mchele. 4.28.Bafa ya bandari imefurika kwa sababu ya usawa wa trafiki

Bila kujali ukubwa wa bafa ya bandari, hakika itafurika wakati fulani. Ni rahisi kuhesabu kuwa kwa saizi ya bafa ya KB 100 katika mfano ulio hapo juu, bafa itajazwa kabisa sekunde 0.22 baada ya kuanza kufanya kazi (bafa ya ukubwa huu inaweza kuhifadhi hadi fremu 1600 za ukubwa wa baiti 64). Kuongeza bafa hadi MB 1 kutaongeza muda wa kujaza bafa hadi sekunde 2.2, jambo ambalo pia halikubaliki. Na upotezaji wa wafanyikazi daima haufai sana, kwani hupungua utendaji muhimu mtandao, na swichi inayopoteza fremu inaweza kuharibu utendaji wa mtandao kwa kiasi kikubwa badala ya kuiboresha.

Swichi za LAN sio vifaa vya kwanza kukutana na shida hii. Madaraja yanaweza pia kukumbwa na msongamano, lakini hali kama hizo zilikuwa nadra wakati wa kutumia madaraja kwa sababu ya kiwango cha chini cha trafiki ya makutano, kwa hivyo watengenezaji wa madaraja hawakuunda mifumo ya udhibiti wa mtiririko kwenye itifaki za mtandao wa ndani au kwenye madaraja yenyewe. KATIKA mitandao ya kimataifa Swichi za teknolojia ya X.25 zinaauni itifaki ya safu ya kiungo ya LAP-B, ambayo ina fremu maalum za udhibiti wa mtiririko wa "Kipokezi Kilicho Tayari" (RR) na "Kipokezi Hakiko Tayari" (RNR), sawa kimakusudi na fremu za itifaki za LLC2 (hii haishangazi, kwa kuwa itifaki zote mbili ni za familia ya HDLC ya itifaki. Itifaki ya LAP-B hufanya kazi kati ya swichi za jirani za mtandao wa X.25 na, katika kesi wakati foleni ya swichi inapofikia mpaka hatari, inakataza majirani zake wa karibu, kwa kutumia “Kipokeaji ni. haiko tayari” fremu, kutoka kwa kupeleka viunzi kwake hadi foleni ifikie itapungua hadi kiwango cha kawaida. Katika mitandao ya X.25, itifaki kama hiyo ni muhimu, kwa kuwa mitandao hii haijawahi kutumia vyombo vya habari vya upitishaji data vya pamoja, lakini iliendeshwa kwenye njia za mawasiliano ya mtu binafsi. hali kamili ya duplex.

Wakati wa kuendeleza swichi za mtandao wa ndani, hali ilikuwa tofauti kabisa na hali ambayo swichi za mtandao wa eneo ziliundwa. Kazi kuu ilikuwa kuhifadhi nodes za mwisho bila kubadilika, ambazo hazijumuisha marekebisho ya itifaki za mtandao wa ndani. Na katika itifaki hizi hapakuwa na taratibu za udhibiti wa mtiririko - mazingira ya jumla kutuma data katika hali ya kugawana muda kuliondoa hali ambapo mtandao ungejazwa na fremu ambazo hazijachakatwa. Mtandao haukukusanya data katika vihifadhi vyovyote vya kati wakati wa kutumia virudia au vitovu pekee.

Kutumia swichi bila kubadilisha itifaki ya uendeshaji wa vifaa daima hujenga hatari ya kupoteza sura. Ikiwa milango ya kubadili inafanya kazi katika hali ya kawaida, yaani, hali ya nusu-duplex, basi swichi hiyo ina uwezo wa kutekeleza ushawishi fulani kwenye nodi ya mwisho na kuilazimisha kusimamisha usambazaji wa fremu hadi bafa za ndani za swichi zipakuliwe. Mbinu zisizo za kawaida udhibiti wa mtiririko katika swichi huku ukidumisha itifaki ya ufikiaji bila kubadilika itajadiliwa hapa chini.

Ikiwa kubadili hufanya kazi katika hali kamili ya duplex, basi itifaki ya uendeshaji ya nodes za mwisho na bandari zake bado hubadilika. Kwa hiyo, ili kuunga mkono hali ya uendeshaji kamili-duplex ya swichi, ilikuwa na maana ya kurekebisha kidogo itifaki ya mwingiliano wa nodi kwa kujenga ndani yake utaratibu wa udhibiti wa mtiririko wa sura.

Udhibiti wa mtiririko wa fremu wakati wa operesheni ya nusu-duplex

Lango linapofanya kazi katika hali ya nusu-duplex, swichi haiwezi kubadilisha itifaki na kutumia amri mpya kama vile Sitisha Usambazaji na Rudisha Usambazaji ili kudhibiti mtiririko.

Lakini kubadili kuna fursa ya kushawishi node ya mwisho kwa kutumia taratibu za algorithm ya upatikanaji wa kati, ambayo node ya mwisho inapaswa kufuata. Mbinu hizi zinatokana na ukweli kwamba nodi za mwisho hufuata madhubuti kwa vigezo vyote vya algorithm ya ufikiaji wa media, lakini badilisha bandari hazifanyi. Kuna njia mbili kuu za kudhibiti mtiririko wa fremu: shinikizo la nyuma kwenye nodi ya mwisho na kunasa media kwa ukali.

Mbinu ya shinikizo la nyuma inajumuisha kuunda migongano ya bandia katika sehemu ambayo inatuma fremu nyingi sana kwenye swichi. Ili kufanya hivyo, kubadili kwa kawaida hutumia mlolongo wa jam uliotumwa kwa pato la bandari ambayo sehemu (au nodi) imeunganishwa ili kusimamisha shughuli zake. Zaidi ya hayo, njia ya kurudi nyuma inaweza kutumika katika hali ambapo processor ya bandari haijaundwa ili kusaidia kiwango cha juu iwezekanavyo ya itifaki hii trafiki. Mojawapo ya mifano ya kwanza ya matumizi ya njia ya shinikizo la nyuma inahusiana haswa na kesi kama hiyo - njia hiyo ilitumiwa na LANNET kwenye moduli za LSE-1 na LSE-2, iliyoundwa kwa kubadili trafiki ya Ethernet na kiwango cha juu cha 1 Mbit. / s na 2 Mbit / s, kwa mtiririko huo.

Njia ya pili ya "kuvunja" nodi ya mwisho wakati bafa za ndani za swichi zimejaa kupita kiasi inategemea kinachojulikana. tabia ya fujo ya lango la kubadili wakati wa kukamata kati ama baada ya mwisho wa maambukizi ya pakiti inayofuata, au baada ya mgongano. Kesi hizi mbili zinaonyeshwa kwenye Mtini. 4.29, A Na b.


Mchele. 4.29. Tabia ya fujo badilisha wakati bafa zimepakiwa kupita kiasi

Katika kesi ya kwanza, swichi ilimaliza kusambaza sura inayofuata na, badala ya pause ya kiteknolojia ya 9.6 μs, ilifanya pause ya 9.1 μs na kuanza kusambaza sura mpya. Kompyuta haikuweza kupata mazingira kwa sababu ilisubiri kusitisha kwa kiwango cha 9.6 µs na kisha kugundua kuwa mazingira yalikuwa tayari yamechukuliwa.

Katika kesi ya pili, muafaka wa kubadili na kompyuta uligongana na mgongano uligunduliwa. Kwa kuwa kompyuta ilisimama baada ya mgongano kwa 51.2 μs, kama inavyotakiwa na kiwango (muda wa kuchelewa ni vipindi 512 bit), na kubadili - 50 μs, basi katika kesi hii kompyuta haikuweza kusambaza sura yake.

swichi inaweza kutumia utaratibu huu adaptively, kuongeza uchokozi yake kama inahitajika.

Watengenezaji wengi hutumia mseto wa mbinu mbili zilizoelezwa kutekeleza mbinu za hila za kudhibiti mtiririko wa fremu wakati wa upakiaji mwingi. Mbinu hizi hutumia algoriti kwa kubadilisha fremu zinazopitishwa na kupokewa (kiingilizi cha fremu). Algorithm ya kuingiliana lazima iwe rahisi kubadilika na kuruhusu kompyuta, katika hali mbaya, kusambaza kadhaa yake kwa kila fremu iliyopokelewa, kupakua bafa ya fremu ya ndani, na sio lazima kupunguza ukali wa mapokezi ya fremu hadi sifuri, lakini kuipunguza kwa urahisi. kiwango kinachohitajika.

Katika karibu mifano yote ya kubadili, isipokuwa zaidi mifano rahisi kwa vikundi vya kazi, tekeleza algorithm moja au nyingine ya udhibiti wa mtiririko wa sura na uendeshaji wa bandari ya nusu-duplex. Kanuni hii kwa kawaida hutekeleza udhibiti mzuri zaidi wa mtiririko kuliko kiwango cha 802.3x bila kusimamisha upokeaji wa fremu kutoka nodi ya jirani hadi sifuri na hivyo haichangia uhamisho wa msongamano hadi swichi ya jirani ikiwa swichi nyingine isipokuwa nodi ya mwisho imeunganishwa. hadi bandarini.

hitimisho

· Muundo wa mtandao wa kimantiki ni muhimu wakati wa kujenga mitandao ya ukubwa wa kati na mkubwa. Kutumia mazingira ya pamoja kunakubalika tu kwa mtandao unaojumuisha kompyuta 5-10.

· Kugawanya mtandao katika sehemu za kimantiki huboresha utendakazi, kutegemewa, kunyumbulika na usimamizi wa mtandao.

· Kwa muundo wa mantiki wa mtandao, madaraja na warithi wao wa kisasa - swichi na routers - hutumiwa. Aina mbili za kwanza za vifaa hukuruhusu kugawa mtandao katika sehemu za mantiki kwa kutumia kiwango cha chini cha njia - kulingana na itifaki za safu ya kiungo. Kwa kuongeza, vifaa hivi havihitaji usanidi.

· Sehemu za mantiki zilizojengwa kwenye swichi ni vitalu vya ujenzi wa mitandao mikubwa iliyounganishwa na ruta.

· Swichi ni vifaa vya kisasa vya mawasiliano vya haraka zaidi; hukuruhusu kuunganisha sehemu za kasi ya juu bila kuzuia (kupunguza upitishaji) trafiki ya makutano.

· Njia ya passiv ya kujenga meza ya anwani kwa swichi - kwa kufuatilia trafiki kupita - inafanya kuwa haiwezekani kufanya kazi katika mitandao yenye viunganisho vya kitanzi. Hasara nyingine ya mitandao iliyojengwa kwenye swichi ni ukosefu wa ulinzi dhidi ya dhoruba ya utangazaji, ambayo vifaa hivi vinatakiwa kusambaza kwa mujibu wa algorithm ya uendeshaji.

· Matumizi ya swichi inaruhusu adapta za mtandao tumia hali ya utendakazi wa duplex kamili ya itifaki za mtandao wa ndani (Ethernet, Ethaneti ya haraka, Gigabit Ethernet, Gonga la Ishara, FDDI). Katika hali hii, hakuna hatua ya kufikia midia iliyoshirikiwa na kiwango cha jumla cha uhamishaji data kinaongezeka maradufu.

· Hali ya uwili kamili hutumia mbinu ya kudhibiti mtiririko iliyoelezwa katika kiwango cha 802.3x ili kukabiliana na msongamano wa swichi. Inarudia algorithms ya kusimamisha kabisa trafiki kulingana na timu maalum, inayojulikana kutoka kwa teknolojia za mtandao wa kimataifa.

· Katika operesheni ya nusu-duplex, swichi hutumia mbinu mbili kudhibiti mtiririko wakati wa msongamano: kunasa vyombo vya habari vikali na shinikizo la nyuma kwenye nodi ya mwisho. Matumizi ya njia hizi hukuruhusu kudhibiti mtiririko kwa urahisi kabisa, ukibadilisha muafaka kadhaa uliopitishwa na moja iliyopokelewa.



MAKALA INAYOHUSIANA