«Інформаційні технології в економіці»

ТЕМА 4. Основи мережевих інформаційних технологій

4.1. Модель взаємозв'язку відкритих систем

4.2. Організація взаємодії пристроїв в мережі

4.2.1. Методи передачі даних у мережах ЕОМ

4.2.2. Засоби комутації в комп'ютерних мережах

4.2.3. Організація складних зв'язків в глобальних мережах

4.3. Технологія клієнт-сервер

4.3.1. Модель файлового сервера. (FS)

4.3.2. Модель доступу до віддалених даними (RDA)

4.3.3. Модель сервера баз даних (DBS)

4.3.4. Модель сервера додатків (AS)

4.4. Технологія роботи в середовищі розподіленої обробки даних

4.5. Базові технології обробки запитів в архітектурі

файл-сервера і клієнт-сервера 4.1. Модель взаємозв'язку відкритих систем

Розвиток засобів обчислювальної техніки, а особливо поява персональних комп'ютерів привело до створення нового типу інформаційно-обчислювальних систем під назвою локальна обчислювальна мережа (ЛОМ).

ЛВС знайшли широке застосування в системах автоматизованого проектування і технологічної підготовки виробництва, системах управління виробництвом і технологічними комплексами, в конторських системах, бортових системах управління і т.д. ЛОМ є ефективним способом побудови складних систем управління різними виробничими підрозділами. ЛВС інтенсивно впроваджуються в медицину, сільське господарство, освіту, науку та ін

Локальна мережа - (LAN - Local Area Network), дане назва відповідає об'єднання комп'ютерів, розташованих на порівняно невеликій території (одного підприємства, офісу, однієї кімнати). Існуючі стандарти для ЛОМ забезпечують зв'язок між комп'ютерами на відстані від 2,5 км до 6 км (Ethernet і ARCNET, відповідно).

ЛОМ - набір апаратних засобів і алгоритмів, що забезпечують з'єднання комп'ютерів, інших периферійних пристроїв (принтерів, дискових контролерів і т.п.) і дозволяють їм спільно використовувати загальну дискову пам'ять, периферійні пристрої, обмінюватися даними.

В даний час інформаційно-обчислювальні системи прийнято поділяти на 3 основні типи:

- LAN (Lokal Area Network) - локальна мережа в межах підприємства, установи, однією організації;

- MAN (Metropolitan Area Network) - міська або регіональна мережа, тобто мережу в межах міста, області і т.п.;

- WAN (Wide Area Network) - глобальна мережа, що з'єднує абонентів країни, континенту, всього світу.

Інформаційні системи, в яких засоби передачі даних належать одній компанії і використовуються лише для потреб цієї компанії, прийнято називати Мережа Масштабу Підприємства або Корпоративна Мережа (Enterprise Network). Для автоматизації роботи виробничих підприємств часто використовуються системи на базі протоколів MAP/TOP:

MAP (Manufacturing Automation Protocol) - мережа для виробничих підприємств, заводів (виконується автоматизація роботи конструкторських відділів та виробничих, технологічних цехів). МАР дозволяє створити єдину технологічний ланцюжок від конструктора, який розробив деталь, до обладнання, на якому виготовляють цю деталь.

TOP (Technical and Office Protocol) - протокол автоматизації технічного та адміністративного установи.

МАР/ТОР системи, що автоматизують роботу виробничого підприємства.

Основне призначення ЛОМ - у розподілі ресурсів ЕОМ: програм, сумісності периферійних пристроїв, терміналів, пам'яті. Отже, ЛВС повинна мати надійну і швидку систему передачі даних, вартість якої повинна бути менше в порівнянні з вартістю підключаються робочих станцій. Іншими словами, вартість одиниці переданої інформації повинна бути значно нижчими вартості обробки інформації в робочих станціях. Виходячи з цього ЛОМ, як система розподілених ресурсів, повинна грунтуватися на наступних принципах:

- єдиної передавальної середовища;

- єдиного методу управління;

- єдиних протоколів;

- гнучкої модульної організації;

- інформаційної та програмної сумісності.

Міжнародна організація по стандартизації (ISO), грунтуючись на досвіді багатомашинних систем, що був накопичений у різних країнах, висунула концепцію архітектури відкритих систем - еталонну модель, яка використовується при розробці міжнародних стандартів.

На основі цієї моделі обчислювальна мережа постає як розподілена обчислювальна середу, що включає в себе велику кількість різноманітних апаратних і програмних засобів. По вертикалі дана середу представляється поруч логічних рівнів, на кожний з яких покладено одне із завдань мережі. По горизонталі інформаційно-обчислювальна середа ділиться на локальні частини (відкриті системи), що відповідають вимогам і стандартам структури відкритих систем.

Частина відкритої системи, що виконує деяку функцію і входить до складу того чи іншого рівня, називається об'єктом.

Правила, за якими здійснюється взаємодія об'єктів того самого рівня, називаються протоколом (методика зв'язку).

Протоколи визначають порядок обміну інформацією між мережевими об'єктами. Вони дозволяють взаємодіє робочим станціям посилати один одному виклики, інтерпретувати дані, обробляти помилкові ситуації і виконувати безліч інших різних функцій. Суть протоколів полягає в регламентованих обмінах точно специфіковані командами і відповідями на них (наприклад, призначення фізичного рівня зв'язку - передача блоків даних між двома пристроями, підключеними до однієї фізичної середовищі).

Кожен рівень поділяється на дві частини:

- специфікацію послуг;

- специфікацію протоколу.

Специфікація послуг визначає, що робить рівень, а специфікація протоколу -- як він це робить.

Причому, кожен конкретний рівень може мати більше одного протоколу.

Велика кількість рівнів, що використовуються в моделі, забезпечує декомпозицію інформаційно-обчислювального процесу на прості складові. У свою чергу, збільшення числа рівнів викликає необхідність включення додаткових зв'язків у відповідності з додатковими протоколами і інтерфейсами. Інтерфейси (дії, програми) залежать від можливостей використовуваної ОС.

Міжнародна організація по стандартизації запропонувала семирiвневу модель, якої відповідає і програмна структура (ріс.4.1.).

Розглянемо функції, що виконуються кожним рівнем програмного забезпечення:

1.Фізіческій - здійснює як з'єднання з фізичним каналом, так і розірвання, управління каналом, а також визначається швидкість передачі даних і топологія мережі.

2.Канальний - здійснює обрамлення переданих масивів інформації допоміжними символами і контроль даних для передачі. У ЛВС передана інформація розбивається на декілька пакетів або кадрів. Кожен пакет містить адреси джерела і місця призначення, а також засоби виявлення помилок.

3.Сетевой - визначає маршрут передачі інформації між мережами (ПЕОМ), забезпечує обробку помилок, а так само управління потоками даних.

Основне завдання мережевого рівня - маршрутизація даних (передача даних між мережами). Спеціальні пристрої - Маршрутизатори (Router) визначають для якої мережі призначене те чи інше повідомлення, і направляє цю посилку в задану мережу. Для визначення абонента всередині мережі використовується адресу сайту (Node Address). Для визначення шляху передачі даних між мережами на маршрутизаторах будуються Таблиці Маршрутів (Routing Tables), що містять послідовність передачі даних через маршрутизатори. Кожен маршрут містить адресу кінцевої мережі, адреса наступного маршрутизатора і вартість передачі даних по цьому маршруту. При оцінці вартості можуть враховуватися кількість проміжних маршрутизаторів, час, необхідний на передачу даних, просто грошова вартість передачі даних по лінії зв'язку. Для побудови таблиць маршрутів найбільш часто використовують або Метод векторів або Статичний Метод. При виборі оптимального маршруту застосовують динамічні або статичні методи. На мережевому рівні можливе застосування однієї з двох процедур передачі пакетів:

-датаграм - тобто, коли частина повідомлення або пакет незалежно доставляється адресату по різними маршрутами, які визначаються склалася динамікою в мережі. При цьому кожен пакет містить у собі повний заголовок з адресою одержувача. Процедури управління передачею таких пакетів по мережі називаються датаграмною службою;

-віртуальних з'єднань - коли встановлення маршруту передачі всього повідомлення від відправника до одержувача здійснюється за допомогою спеціального службового пакету - запиту на з'єднання. У такому разі для цього пакету вибирається маршрут і, при позитивному відповіді одержувача на з'єднання закріплюється для всього подальшого трафіку (потоку повідомлень в мережі передачі даних) і отримує номер відповідного віртуального каналу (з'єднання) для подальшого використання його іншими пакетами того самого повідомлення. Пакети, які передаються по одному віртуальному каналу, не є незалежними і тому включають скорочений заголовок, що включає порядковий номер пакету, що належить одному повідомленню.

Недоліки: значна в порівнянні з датаграм складність в реалізації, збільшення накладних витрат, викликаних встановленням і роз'єднанням повідомлень.

ВИСНОВОК. Датаграммним режим краще використовувати для мереж складної конфігурації, де значна кількість ЕОМ в мережі, ієрархічна структура мережі, надійність, достовірність передачі даних по каналах зв'язку, довжина пакету більше 512 байт.

4.Транспортний - зв'язує нижні рівні (фізичний, канальний, мережевий) з верхніми рівнями, які реалізуються програмними засобами. Цей рівень як би розділяє засоби формування даних у мережі від засобів їх передачі. Тут здійснюється розподіл інформації по певній довжині і уточнюється адреса призначення. Транспортний рівень дозволяє мультиплексувати передаються повідомлення або з'єднання. Мультиплексування повідомлень дозволяє передавати повідомлення одночасно по декількох лініях зв'язку, а мультиплексування сполук - передає в одній посилці кілька повідомлень для різних з'єднань.

5.Сеансовий - на даному рівні здійснюється управління сеансами зв'язку між двома взаємодіючими користувачами (визначає початок і закінчення сеансу зв'язку: нормальне або аварійне; визначає час, тривалість і режим сеансу зв'язку; визначає точки синхронізації для проміжного контролю і відновлення при передачі даних; відновлює з'єднання після помилок під час сеансу зв'язку без втрати даних.

6.Представітельскій - керує поданням даних у необхідному для програми користувача формі, генерацію та інтерпретацію взаємодії процесів, кодування/декодування даних, у тому числі компресію і декомпресію даних. На робочих станціях можуть використовуватися різні операційні системи: DOS, UNIX, OS/2. Кожна з них має свою файлову систему, свої формати зберігання і обробки даних. Завданням даного рівня є перетворення даних при передачі інформації у формат, який використовується в інформаційній системі. Під час отримання даних даний рівень подання даних виконує зворотне перетворення. Таким чином з'являється можливість організувати обмін даними між станціями, на яких використовуються різні операційні системи.

Формати подання даних можуть відрізнятися за такими ознаками:

- порядок проходження бітів і розмірність символу в бітах;

- порядок проходження байтів;

- представлення та кодування символів;

- структура та синтаксис файлів.

Компресія або упаковка даних скорочує час передачі даних. Кодування переданої інформації забезпечує захист її від перехоплення.

7.Прікладной - у його веденні знаходяться прикладні мережеві програми, що обслуговують файли, а також виконує обчислювальні, інформаційно-пошукові роботи, логічні перетворення інформації, передачу поштових повідомлень і т.п. Головне завдання цього рівня - забезпечити зручний інтерфейс для користувача.

На різних рівнях обмін відбувається різними одиницями інформації: біти, кадри, пакети, сеансові повідомлення, призначені для користувача повідомлення. Протоколи в ЛВС

Організація ЛОМ базується на принципі багаторівневого управління процесами, що включають в себе ієрархію протоколів і інтерфейсів.

Протокол УФК визначає форму подання і порядок передачі даних через фізичний канал зв'язку, фіксує початок і кінець кадру, який несе в собі дані, формує і приймає сигнал зі швидкістю, властивою пропускної спроможності каналу.

Другий рівень (канальний) можна розділити на дві підрівня: керування доступом до каналу (УДК) і керування інформаційним каналом (ДВК).

Протокол УДК встановлює порядок передачі даних через канал, вибірку даних.

Протокол ДВК забезпечує достовірність даних, тобто формуються перевірочні коди при передачі даних.

У багатьох ЛВС відпадає необхідність у мережевому рівні. До нього вдаються при комплексування декількох ЛОМ, що містять моноканали.

Протокол УП забезпечує транспортний інтерфейс, що ліквідує відмінності між потребами процесів в обміні даними та обмеженнями інформаційного каналу, який організує нижніми рівнями управління. Протоколи високих рівнів - УС, УПД, УПП - за своїми функціями аналогічні відповідним протоколам глобальних мереж, тобто реалізується доступ терміналів до процесів, програм до виділених файлів, передача файлів, віддалений введення завдань, обмін графічною інформацією та ін 4.2. Організація взаємодії пристроїв в мережі

Залежно від способу організації обробки даних і взаємодії користувачів, який підтримується конкретної мережевою операційною системою, виділяють два типи інформаційних систем:

- ієрархічні мережі;

- мережі клієнт/сервер.

В ієрархічних мережах всі завдання, пов'язані зі зберіганням, обробкою даних, їх поданням користувачам, виконує центральний комп'ютер. Користувач взаємодіє з центральним комп'ютером за допомогою терміналу. Операціями введення/виведення інформації на екран управляє центральний комп'ютер.

Переваги ієрархічних систем:

-відпрацьована технологія забезпечення відмовостійкості, збереження даних;

- надійна система захисту інформації та забезпечення таємності.

Недоліки:

-висока вартість апаратного і програмного забезпечення, високі експлуатаційні витрати;

- швидкодія і надійність мережі залежать від центрального комп'ютера.

Приклади ієрархічних систем: SNA, IBM Corp., DNA, DEC.

У системах клієнт/сервер обробка даних розділена між двома об'єктами: клієнтом і сервером. Клієнт -- це завдання, робоча станція, користувач. Він може сформувати запит для сервера: вважати файл, здійснити пошук запису, тощо Сервер - це пристрій або комп'ютер, який виконує обробку запиту. Він відповідає за зберігання даних, організацію доступу до цих даних і передачу даних клієнтові. У системах клієнт/сервер навантаження з обробки даних розподілена між клієнтом і сервером, тому вимоги до продуктивності комп'ютерів, що використовуються в якості клієнта і сервера, що значно нижче, ніж у ієрархічних системах.

По організації взаємодії прийнято виділяти два типи систем, що використовують метод клієнт/сервер:

- рівноправна мережу;

- мережа з виділеним?? ервером.

рівноправна мережа - це мережа, в якій немає єдиного центру управління взаємодією робочих станцій, немає єдиного прилади для зберігання даних. Операційна система такої мережі розподілена по всіх робочих станцій, тому кожна робоча станція може одночасно виконувати функції як сервера, так і клієнта. Користувачеві у такій мережі доступні всі пристрої (принтери, жорсткі диски і т.п.), підключені до інших робочих станцій.

Переваги: низька вартість (використовуються всі комп'ютери, підключені до мережі, і помірні ціни на прогр. забезпечення для роботи мережі); висока надійність (при виході з ладу однієї робочої станції, доступ припиняється лише до деякої частини інформації).

Недоліки: робота мережі ефективна тільки при кількості одночасно працюючих станцій не більше 10; труднощі організації ефективного управління взаємодією робочих станцій і забезпечення секретності інформації; труднощі оновлення та зміни ПЗ робочих станцій.

Мережа з виділеним сервером - тут один з комп'ютерів виконує функції зберігання даних загального користування, організації взаємодії між робочими станціями, виконання сервісних послуг - сервер мережі. На такому комп'ютері виконується операційна система, і всі колективні пристрої (жорсткі диски, принтери, модеми тощо) підключаються до нього, виконує зберігання даних, друк завдань, віддалена обробка завдань. Робочі станції взаємодіють через сервер, тому логічну організацію такої мережі можна представити топологією "зірка", де центральний пристрій - сервер.

Переваги: вище швидкість обробки даних (визначається швидкодією центрального комп'ютера, і на сервер встановлюється спеціальна мережева операційна система, розрахована на обробку та виконання запитів, що надійшли одночасно від декількох користувачів); володіє надійною системою захисту інформації та забезпечення секретності; простіше в управлінні у порівнянні з рівноправними.

Недоліки: така мережа дорожче із-за окремого комп'ютера під сервер; менш гнучка в порівнянні з рівноправної.

Мережі з виділеним сервером є більш поширеними. Приклади мережевих операційних систем такого типу: LAN Server, IBM Corp., VINES, Banyan System Inc., NetWare, Novell Inc. 4.2.1. Методи передачі даних у мережах ЕОМ

При обміні даними між вузлами використовуються три методи передачі даних:

-симплексних (односпрямований) передача (телебачення, радіо);

-напівдуплексному (прийом/передача інформації здійснюється по черзі);

- дуплексний (двонаправлена), кожна станція одночасно передає і приймає дані.

Для передачі даних в інформаційних системах найбільш часто застосовується послідовна передача. Широко використовуються наступні методи послідовної передачі: асинхронна і синхронна.

При асинхронної передачі кожен символ передається окремою посилкою (ріс.4.2).

При асинхронної передачі кожен символ передається окремою посилкою. Стартові біти попереджають приймач про початок передачі. Потім передається символ. Для визначення вірогідності передачі використовується біт парності (біт парності = 1, якщо кількість одиниць у символі непарній, і 0, в іншому випадку. Останній біт "стоп біт" сигналізує про закінчення передачі.

Переваги: нескладна відпрацьована система; недорогий (в порівнянні з синхронним) інтерфейсне обладнання.

Недоліки: третя частина пропускної здатності губиться на передачу службових бітів (старт/степових і біта парності); невисока швидкість передачі порівняно з синхронної; при множинної помилку за допомогою біта парності неможливо визначити достовірність отриманої інформації.

Асинхронна передача використовується в системах, де обмін даними відбувається час від часу і не потрібна висока швидкість передачі даних. Деякі системи використовують біт парності як символьний біт, а контроль інформації виконується на рівні протоколів обміну даними (Xmodem, Zmodem, MNP).

При використанні синхронного методу дані передаються блоками. Для синхронізації роботи приймача і передавача на початку блоку передаються біти синхронізації. Потім передаються дані, код виявлення помилки і символ закінчення передачі. При синхронної передачі дані можуть передаватися і як символи, і як потік бітів. В якості коду виявлення помилки зазвичай використовується Циклічний Надмірна Код Виявлення помилок (CRC). Він обчислюється за вмістом поля даних і дозволяє однозначно визначити достовірність прийнятої інформації.

Переваги: висока ефективність передачі даних; високі швидкості передачі даних; надійний вбудований механізм виявлення помилок.

Недоліки: інтерфейсне устаткування більш складне і, відповідно, дорожче.

Протоколи SDLC і HDLC грунтуються на синхронної біт-орієнтованої передачі даних. 4.2.2. Засоби комутації в комп'ютерних мережах

ЛОМ можна створювати з будь-яким з типів кабелю. Найдешевшим є кабель Вита пара з скрученою парою проводів, який використовується в телефонії. Він може бути екранованим і неекранована. Екранований більш стійкий до електромагнітних перешкод. Однак на практиці частіше використовується неекранований кабель, тому що такий тип кабелю використовується для розведення телефонних ліній і, він дешевший екранованого. Найкращим чином підходить для малих установ. Недоліками даного кабелю є високий коефіцієнт загасання сигналу і висока чутливість до електромагнітних перешкод, тому максимальна відстань між активними пристроями в ЛВС при використанні витої пари до 100 метрів.

Коаксіальний кабель. Цей кабель може використовуватися у двох різних системах передачі даних: без модуляції сигналу і з модуляцією. У першому випадку цифровий сигнал використовується в такому вигляді, в якому він надходить з ПК і відразу ж передається по кабелю на прийомну станцію. Він має один канал передачі зі швидкістю до 10 Мбіт/сек і максимальний радіус дії 4000 м. У другому випадку перетворюють цифровий сигнал в аналоговий і направляють його на приймальну станцію, де він знову перетворюється на цифровий. Операція перетворення сигналу виконується модемом (модулятор/демодулятор); кожна станція повинна мати свій модем. Цей спосіб передачі є багатоканальним (забезпечує передачу по десятках каналів, використовуючи для цього всього лише один кабель). Таким способом можна передавати звуки, відео сигнали, дані. Довжина кабелю може досягати до 50 км.

Передача сигналу з модуляцією дорожча, ніж без модуляції. Тому, найбільш ефективне його використання при передачі даних між великими підприємствами.

Оптоволоконний кабель є новітньою технологією, яка використовується у ЛОМ. Носієм інформації є світловий промінь, який моделюється мережею і приймає форму сигналу. Така система стійка до зовнішніх електричним перешкод і таким чином можлива дуже швидка і безпомилкова передача даних (до 2 Гбіт/с), і забезпечує таємність інформації, що передається. Кількість каналів у таких кабелях величезне. Передача даних виконується тільки в симплексному режимі, тому для організації обміну даними пристрої необхідно з'єднувати двома оптичними волокнами (на практиці оптоволоконний кабель завжди має парне, парне кількість волокон). До недоліків можна віднести велику вартість, а також складність підключення.

Радіохвилі в мікрохвильовому діапазоні використовуються як передавальної середовища в Бездротових Локальних мережах, або між мостами або шлюзами для зв'язку між ЛОМ. У першому випадку максимальна відстань між станціями становить 200-300 м, у друге - це відстань прямої видимості. Швидкість передачі даних - до 2 Мбіт/с.

Бездротові ЛС вважаються перспективним напрямком розвитку ЛС. Їх перевага - простота і мобільність. Зникають проблеми, пов'язані з прокладанням та монтажем кабельних з'єднань. Досить встановити інтерфейсні плати на робочі станції, і мережа готова до роботи. Стримуючим фактором широкого розвитку БЛС є відсутність стандарту для таких мереж. Існуючі БЛС, виконані різними фірмами, як правило, повністю несумісні між собою.

Тому необхідно дочекатися прийняття та опублікування стандарту IEEE 802.11 (Розробка стандартів у галузі локальних і регіональних мереж).

Комутаційна мережа включає в себе безліч серверів і ЕОМ, з'єднаних фізичними (магістральними) каналами зв'язку, що використовують телефонні, коаксіальні кабелі, супутникові канали зв'язку. Обчислювальні мережі за способом передачі інформації підрозділяються на мережі комутації каналів, мережі комутації повідомлень, мережі комутації пакетів і інтегральні мережі. Кожен з цих методів має свої плюси і мінуси. Перевагою мереж комутації каналів є простота реалізації (пряме з'єднання), а недоліком - низький коефіцієнт використання каналів, висока вартість передачі даних, підвищений час очікування інших користувачів. При комутації повідомлень передача даних (повідомлення) здійснюється після звільнення каналу, поки воно не дійде до адресата. Кожен сервер робить прийом, перевірку, збірку, маршрутизацію і передачу повідомлення. Недоліком цього способу є низька швидкість передачі інформації, неможливість ведення діалогу між користувачами. Позитивні можна віднести - зменшення вартості передачі, прискорення передачі. Пакетна комутація має на увазі обмін невеликими пакетами (частина повідомлення) фіксованої структури, які не дають можливості утворення черг у вузлах комутації. Переваги: швидке з'єднання, надійність, ефективність використання мережі. При цьому методі проблема передачі пакета вирішується способом фіксованої маршрутизації. Вона припускає наявність таблиці маршрутів, де закріплений маршрут від одного користувача до іншого. Мережі, що здійснюють комутацію каналів, повідомлень та пакетів, називаються інтегрованими. До таких мереж належить розроблена в даний час нова мережева технологія АТМ.

АТМ - це комунікаційна технологія, яка об'єднує принципи комутації пакетів і каналів для передачі інформації різного типу. АТМ - (ассінхронний режим передачі), дана технологія передбачає інтегровану передачу мови, даних і відеоінформації в єдиному цифровому вигляді з одного й того ж каналу зв'язку. Це дозволяє відмовитися від жорстких обмежень за що надається користувачеві смузі пропускання каналу зв'язку, відмовитися від поділу каналів за типами переданої інформації і значно розширити коло послуг, що надаються. Основними перевагами нової технології є відсутність орієнтації на будь-який тип інформації, що передається. Об'єднувані в рамках АТМ інформаційні потоки від джерел інформації різної природи різко відрізняються один від одного вимогами до смуги пропускання. Якщо дані ЛОМ більшості випадків не вимагають гарантованого часу доставки пакетів і, відповідно, постійності смуги пропускання каналу зв'язку, то системи кабельного телебачення і передача мови в інтерактивному режимі без виконання цієї умови немислимі. Тому процедура встановлення з'єднання в АТМ-мережі передбачає попереднє визначення типу переданої інформації, необхідної смуги пропускання і пріоритет на зайняття каналу зв'язку, що мінімізує завантаження міжвузлових каналів зв'язку і забезпечує надання послуг із заданою якістю.

Головною відмінністю АТМ від існуючих технологій передачі інформації є висока швидкість передачі - до 10 Гбіт/на канал зв'язку. (На сьогоднішній день - 2,5 Гбіт/с). АТМ об'єктивно поєднує функції, що виконуються локальними та глобальними мережами. Вилученим користувачам надається "прозорий" доступ до будь-яких загальних інформаційних ресурсів, а також забезпечується все різноманіття послуг глобальних телекомунікацій. Дана особливість технології АТМ робить її незамінною при створенні інтегрованих розподілених корпоративних інформаційних мереж на базі волоконно-оптичних каналів зв'язку. Крім того, ефективними рівнями застосування АТМ є високошвидкісні ЛОМ з специфічними вимогами до трафіку (що містить відео-і CAD/CAM-файли), а також магістральні та абонентські канали передачі у регіональних та внутрішньоміських широкосмугових мережах з інтеграцією обслуговування.

Основною відмінністю АТМ від традиційних ЛВС-технологій є те, що АТМ за своєю природі орієнтована на встановлення віртуальних з'єднань. Віртуальне з'єднання - це сконфигурированная певним чином середу між двома або більше кінцевими пристроями для передачі інформації. Віртуальний канал - фіксований маршрут, що складається з послідовності номерів портів комутаторів, через які проходять всі комірки при даному сеансі зв'язку від одного користувача до іншого. Віртуальні канали завжди односпрямований, тобто для передачі у зворотному напрямку між тими самими користувачами використовуються вже інші номери ідентифікаторів. Поняття віртуального шляху використовується на якій-небудь ділянці мережі: кілька віртуальних каналів проходять по одному і тому ж напрямку, що дає можливість комутатора перемикати цілі групи віртуальних каналів. Кожен фізичний канал може містити кілька віртуальних шляхів і каналів. Так як конфігурація віртуальних з'єднань не пов'язана з фізичними каналами, то топологія АТМ мережі може бути будь-хто. Комутатори при цьому можуть бути з'єднані в шину, кільце або зірку, але частіше -- це суміш всіх можливих з'єднань. Це дає можливість реалізовувати резервування зв'язків, що підвищує надійність мережі.

Звичайні локальні мережі (Ethernet, Token Ring) не перевіряють доступність пристрою призначення, а просто посилають туди пакет з інформацією. Пакет повинен мати адресу призначення, що перевіряється мережевими пристроями на відповідність до своїм власним адресою. Перед передачею будь-яких повідомлень в АТМ станція-джерело перевіряє доступність станції призначення і, тільки після цього встановлюється з'єднання. Тільки цим двом станціям видно потік інформації.

АТМ реалізує комутацію коротких пакетів (осередків), накладену на комутацію віртуальних каналів. На відміну від звичайних інформаційних пакетів осередку не містять адресної інформації та контрольної суми. Комутація відбувається на основі ідентифікатора віртуального каналу, що визначає одне з організованих з'єднань. Контрольна сума вважається непотрібною через використання високоякісної кабельної системи з малою ймовірністю помилки. АТМ орієнтовано на з'єднання протоколом. Перед передачею інформації між користувачами організується віртуальний або логічний канал зв'язку, який залишається в їх розпорядженні до закінчення взаємодії. Параметри цього цього каналу можуть бути різними, в залежності від виду трафіку і його інтенсивності.

Для передачі звуку визначається тільки потребная фіксована смуга пропускання, а для файлового обміну між комп'ютерами даються параметри середньої і максимальної інтенсивності трафіку. Так як комірки мають постійну довжину (53 байти), затримки приходу нової інформації до споживача завжди однакові. АТМ осередку легко оброблюваності при проходженні через комутатор. При обробці пакету маршрутизатор спочатку повністю його приймає в буфер, перевіряє контрольну суму, аналізує адресну інформацію, зміст поля даних, і тільки після цього відправляє даний пакет. Програми сучасних маршрутизаторів містять до декількох мільйонів рядків коду, звідси дорожнеча таких пристроїв. У відміну від них комутатор АТМ вирішує свої завдання апаратним шляхом. Коммутатор, прочитавши ідентифікатор в заголовку чарунки, переправляє її з одного порту в інший, не замислюючись про її зміст.

Виходячи з вищесказаного можна зробити наступні висновки:

- мережа АТМ має завжди більшу пропускну здатність, ніж сума всіх реалізованих віртуальних каналів. При цьому контроль здійснюється за рахунок обмеження підключення до мережі нових користувачів логічними засобами самої мережі;

- управління потоком даних здійснює кінцеве обладнання; сама АТМ мережа не має власних коштів для цього;

- на фізичному рівні помилки практично відсутні. АТМ мережа не має механізму перевірки помилок і їх виправлень;

- відсоток втрачених осередків дуже невеликий і передбачуваний. АТМ не може функціонувати на ненадійних каналах.

Існуючі в даний час телекомунікаційні системи страждають рядом недоліків:

- залежність від виду інформації, яку вони транспортують;

- відсутність гнучкості, так як сучасні телекомунікаційні системи практично не забезпечують адаптацію до змін вимог з боку систем управління до обсягів переданої інформації, до швидкості передачі, часу доставки та достовірності;

- низька ефективність використання ресурсів.

В даний час з'явилася можливість створення на базі технології АТМ єдиної телекомунікаційної системи - широкосмугового цифрової мережі інтегрального обслуговування (ШЦСІО), яка забезпечить виконання наступних функцій:

-транспортування всіх видів інформації за допомогою єдиного ассінхронного методу перенесення (АТМ), при якому кожен користувач отримує від мережі тільки той ресурс, який йому необхідний;

-підтримку інтерактивних служб і служб розподілу інформації з виконанням вимог як до можливості блокування, так і на час доставки інформації;

- підтримку режимів з встановленням та без встановлення з'єднання між абонентами;

-передачу як безперервної, так і по блоках трафіку, що за рахунок мультиплексування дозволяє більш ефективно використовувати єдині мережеві ресурси;

-перетворення сигналів і повідомлень усередині мережі на базі цифрової обробки сигналів;

-забезпечення користувачів такими послугами, як телеуправління і телеконтроль, відеотелефон, високошвидкісна передача даних, видача даних і відеоінформації на вимогу.

З кожним днем зростає інтерес до впровадження в телекомунікаційні мережі технології АТМ, що пояснюється такими факторами, як:

-розвиток систем віддаленої обробки даних, що вимагають передачі достатньо великих обсягів інформації практично в реальному масштабі часу;

-безперервне зростання вимог до високошвидкісних трактах, об'єднуючим ЛВС;

-зростання потреби користувачів у наданні послуг з обміну рухомими та нерухомими зображеннями.

У розвитку обчислювальних мереж спостерігається дві тенденції:

-з одного боку, існує тенденція об'єднання локальних мереж (LAN) в міські (MAN) та глобальні (WAN) мережі з можливістю забезпечення високошвидкісного обміну;

- з іншого боку, у зв'язку з швидким зростанням продуктивності робочих станцій і ПЕОМ, а також у зв'язку з тим, що станції стають мультимедіа-терміналами, існує тенденція різкого підвищення швидкості роботи в самих локальних мережах. 4.2.3. Організація складних зв'язків в глобальних мережах

У глобальних мережах зв'язок між ЛОМ здійснюється за допомогою мостів.

Мости - являють собою програмно апаратні комплекси, які з'єднують ЛВС між собою, а також ЛОМ та віддалені робочі станції (РС), що дозволяє їм взаємодіяти один з одним для розширення в