Архитектура ИВС

Архитектура ИВС представляет собой систему протоколов и логические структуры, необходимые для создания действующей сети. Физическими ее элементами являются ЭВМ различных типов и классов, каналы связи, терминальное и другое оборудование.

Логическая структура с точки зрения передачи информации моделирует структурные элементы сети и определяет их архитектуру, распределение функций и интерфейсы в сети. Логическая структура сети позволяет по единой технологии управлять каналами связи и другими элементами сети с учетом их специфики. В качестве элементов логической структуры выступают узлы (моделирующие ЭВМ, терминальные устройства, устройства коммутации и т.д.), соединительные элементы (моделирующие каналы связи) и процессы (моделирующие программное функционирование отдельных узлов сети).

Существенную роль в архитектуре ИВС играет ее топология, в основе которой лежат три основных типа: звездообразная, кольцевая и древовидная.

Звездообразная топология характеризуется наличием многих узлов, соединенных с центральным (концентратором), обеспечивающим управление потоками информации и сообщений. Концентрация управляющей информации в одном узле позволяет обрабатывать большие потоки информации и упрощает управление БД/БЗ. К недостаткам такой организации следует отнести сильную зависимость надежности ИВС от надежности ее центрального узла. Как правило, данная топология присуща локальным ИВС, где вопросы надежности центрального узла решать существенно проще.

Кольцевая топология характеризуется совокупностью узлов, соединенных в замкнутую систему с управлением, распределенным по всем ее узлам. В отличие от предыдущей при данной топологии потоки информации пересылаются в одном направлении, что снимает вопрос их маршрутизации. Однако при больших потоках информации такая топология чрезвычайно неэффективна, ибо каналы связи используются всеми узлами сети совместно. В некоторых кольцевых ИВС организованы два кольца соединений для выполнения передач информации в обоих направлениях. Для установления очередности выхода узлов в кольцевую сеть используются методы временного мультиплексирования, передачи маркера и расширения кольца.

Древовидная топология представляет собой развитие звездообразной и характеризуется иерархической организацией соединений узлов сети. Децентрализация обработки информации в центральных узлах позволяет в определенной мере устранять основной недостаток звездообразных сетей - тесную зависимость надежности всей сети от надежности ее центрального узла. Однако при этом возникает необходимость в определении числа уровней иерархии, соответствующих объемам потоков информации, числа узлов, подчиненных узлу верхнего урони я, и маршрутизации потоков.

В отличие от кольцевой магистральная топология характеризуется наличием для всех узлов сети единой линии соединения, называемой магистралью или шиной. В этом случае каждый узел сети использует магистраль для связи с другим узлом; такой тип организации связей наиболее типичен для класса мини-ЭВМ, рассмотренного выше.

Многосвязная топология является результатом развития предыдущих, при этом несколько кольцевых структур образуют подсеть, в которой обеспечивается управление каждым узлом. В таких сетях можно управлять потоками информации большего объема, чем в кольцевых ИВС, однако при этом необходимо предусматривать специальные узлы ретрансляции.

Комбинированная топология объединяет все указанные выше типы ИВС, реализуя смешанное управление (как централизованное, так и децентрализованное). В таких ИВС может быть обеспечена высокая надежность при передаче больших объемов информации, но при этом существенно усложняются проектирование и управление БД/БЗ. Для выбора топологии ИВС определенное значение имеют: требуемая дисциплина обслуживания абонентов, технические средства и тип самой сети. В любом случае топология сети оказывает существенное влияние на ее пропускную способность, устойчивость сети к отказам ее узлов, логические возможности сети и стоимость.

Наряду с топологической ИВС допускают классификации и по другим существенным признакам. По функциональному назначению различают сети информационные, предоставляющие абоненту в основном информационные услуги; вычислительные, выполняющие главным образом решение задач в узловых ЭВМ с обменом программами и данными; и информационно-вычислительные (ИВС), обеспечивающие вышеуказанные виды обслуживания в целом. В дальнейшем мы будем говорить о сетях наиболее общего типа - ИВС, т.к. в принципе, любая вычислительная сеть может обеспечивать и информационные услуги.

По типу используемых ЭВМ выделяются однородные и неоднородные сети; последние содержат программно несовместимые ЭВМ и чаще всего встречаются на практике.

По территориальному признаку сети делятся на локальные, региональные и глобальные. Локальные сети охватывают узлы, расположенные друг от друга не более чем на несколько километров (большинство из них охватывают одно большое здание и прилегающую к нему территорию); региональные сети охватывают город, район, область, небольшую республику и т.д.; глобальные сети охватывают всю страну, несколько стран и целые континенты.

По методу передачи информации различаются сети с коммутацией: каналов, сообщений, пакетов и со смешанной коммутацией. Современные ИВС характеризуются в основном использованием режима коммутации пакетов. Рассмотрим этот вопрос несколько детальнее. Как уже говорилось, под каналом связи понимается совокупность: физическая среда (телефонная линия, коаксиальный кабель, оптоволокно, атмосфера и др.) и технические средства (модемы, адаптеры, мультиплексоры и т.д.) обеспечения передачи информации между узлами сети. Типы каналов по направленности передачи информации (симплексные, полудуплексные и дуплексные), а также вопросы передачи дискретной информации по аналоговым (наиболее распространенным) каналам связи рассматривались ранее.