Композиционные принципы образования сегментов

Сегментная модель

Модели логической структуры сети.

Лекция 4

 

 

Сегментная модель организационной структуры информационной сети представляет собой совокупность взаимосвязанных и в то же время относительно независимых,

признаков: ролевому назначению, статусу, масштабу, используемой технологии и т.п.

Сегментный подход при построении такой модели позволяет, с одной стороны, осуществлять ее декомпозицию, выделяя и рассматривая отдельные сегменты как самостоятельные сети, а с другой стороны - уяснить механизм глобализации сетей, как процесс наращивания количества сегментов разного вида и уровня иерархии, обеспечивающий в итоге формирование мирового информационного пространства.

В качестве различительных характеристик сегментов наиболее естественно воспользоваться классификационными признаками сетей, предложенными в раздел 3 (Классификация сетей). В связи с этим при уточнении отличительных особенностей сегмента в соответствии с приведенной выше классификацией сетей, по отношению к сегменту будем также использовать термин «сеть». Так, например, в телекоммуникационных территориальных сетях в качестве сегментов на уровне модели организационной структуры можно рассматривать сети доступа и транспортную сеть, фрагменты с различными технологиями. В информационных сетях предприятий в роли сегментов различного назначения и масштаба будут выступать сети рабочих групп, отделов, кампусов. Сети отдельных операторов и сервис-провайдеров разного уровня можно также рассматривать в качестве сегментов глобальных сетей.

Гипотетическая модель глобальной инфо-коммуникационной сети в рассматриваемом контексте будет представлять собой бесчисленное множество сегментов самого разного масштаба и назначения.

 

 

Несмотря на все многообразие сегментов, рассматриваемых в рамках модели организационной структуры, и независимо от их ролевого назначения и выполняемых функциональных задач, для каждого из них могут быть использованы одинаковые композиционные принципы. Более того, для объединения сегментов используются те же самые композиционные принципы. Таким образом, в механизме обеспечения связности в сегментах и сегментов между собой проявляется феномен глобализации сетей.

Под композиционными принципами образования сегментов будем понимать способы обеспечения связности оконечных пунктов. Композиционные принципы объединения ОП в сегменте и сегментов между собой базируются на использовании непосредственных связей «каждый с каждым», общей коммуникационной среды, либо узлообразования.

Использование в сегменте полносвязной физической топологии, когда каждая пара пунктов связывается отдельной линией связи, не всегда выгодное экономическое решение. Однако в таком сегменте достигается максимальная надежность связи и это оправдывает использование непосредственных связей в магистральных сегментах с высокой степенью концентрации трафика.

Общая коммуникационная среда или, как ее еще называют, разделяемая среда передачи предполагает объединение пунктов, посредством общего пассивного кабеля или радиоканала. В простейшем случае разделяемая среда представляет собой моноканал, что имеет место в сегментах LAN. Разделение общей среды здесь осуществляется путем управления доступом к среде передачи. Основная идея методов управления доступом к среде заключается в том, что информационный обмен в каждый момент времени доступен лишь одной корреспондирующей паре пунктов, целиком захватывающей пропускную способность общей среды передачи. Ее разделение во времени между всеми корреспондирующими парами в зависимости от технологических особенностей метода доступа может осуществляться хаотически либо по некоторому заданному алгоритму. Адресная информация, определяющая пункт назначения информационного сообщения, обрабатывается исключительно оконечными пунктами, а само сообщение воспринимается лишь тем из них, адрес которого совпадает с адресом получателя. Таким образом, общая коммуникационная среда в данном случае выступает в роли единственного и общего для всех прибора, обслуживающего запросы на обмен информацией разных корреспондирующих пар и это является ее узким местом.

В сегментах телекоммуникационных сетей магистрального уровня (транспортных сетях) использование общей коммуникационной среды осуществляется путем ее разделения на множество независимых каналов двухточечного соединения пары пунктов (узлов доступа). При этом в качестве коммуникационного оборудования узлов доступа применяются различные мультиплексоры, а соответствующие технологии мультиплексирования обеспечивают иерархии высоких скоростей передачи.

Использование общей коммуникационной среды всегда является экономически выгодным решением. Ее основное достоинство – простота физической топологии сети (цепь либо кольцо), а также относительно простое и недорогое коммуникационное оборудование, в котором не анализируется конечный адрес передаваемых сообщений.

Узло-образование является компромиссом между двумя рассмотренными выше способами организации связных сегментов. Оно подразумевает структуризацию связей на основе иерархии узловых пунктов (см. рис. 4.8). В узловых пунктах размещается активное коммуникационное оборудование, обеспечивающее связность сходящихся в них линий. Если в узловых пунктах используется оборудование, в котором не предусмотрена обработка адреса назначения передаваемых сообщений, например, повторители, концентраторы, мультиплексоры (принцип работы этих устройств рассматривается в разделе 4.7), то такой принцип узло-образования называют физической структуризацией. Физическая структуризация может быть плоской (одноуровневой) либо выпуклой (многоуровневой).

Размещение в узловых пунктах оборудования, способного анализировать адрес пункта назначения передаваемых сообщений, и на основе его выполнять функции коммутации либо маршрутизации (либо то и другое одновременно), позволяет строить логически структурированныесегменты. Логическая структуризация позволяет решить ряд важнейших задач, таких как обеспечение хорошей масштабируемости сети и повышение ее производительности.

 

Физически структурированные сегменты

 

Подфизическим сегментом будем понимать два и более пунктов, связанных общей коммуникационной средой. Различают «нагруженные» и «ненагруженные» физические сегменты. Нагруженным называется физический сегмент, к которому подключены оконечные пункты (оконечные устройства и системы информационной сети). Масштаб нагруженного сегмента определяется количеством подключенных ОП. Ненагруженныйфизический сегмент –этосегмент, без подключенных ОП (например, отрезок физического кабеля). Масштаб ненагруженного сегмента определяется его физической длиной. Небольшие по масштабу физические сегменты (LAN), где разделение общей среды передачи реализуется за счет применения специальных методов доступа, имеют характерные для этого случая недостатки, а именно:

· дефицит пропускной способности и резкое снижение производительности сегмента при увеличении числа подключаемых ОП;

· ограничение на физическую длину сегмента;

· плохая масштабируемость.

Крупномасштабные сегменты в принципе не могут быть построены на базе неразрывной коммуникационной среды ввиду ограничений на длину общего кабеля (для обеспечения допустимого уровня затухания распространяющегося в нем сигнала) и количество подключаемых ОП (для обеспечения приемлемой производительности сегмента). Основным способом преодоления ограничения на длину физического сегмента является физическая структуризация общей коммуникационной среды.

Способы физической структуризации в сегменте масштаба LAN могут варьироваться от простого разделения общего кабеля на сегменты меньшей длины и объединения их с помощью повторителей (плоская структуризация), до построения многоуровневой иерархической композиции на базе концентраторов (выпуклая структуризация). На рисунке 1 приведен пример построения локальной сети, использующей для соединения компьютеров общий кабель (методом прокалывания), который разделен на несколько физических сегментов, соединенных повторителями. Это в данном случае позволило увеличить общую длину кабеля, т.е. обеспечить расширяемость локальной сети.

 

Рисунок 1. Плоская физическая структуризация

 

Для сети небольшого отдела, предприятия можно воспользоваться выпуклой (многоуровневой) структуризацией, адекватной его административному устройству (см. рис. 2 ).

 

 

Рисунок 2. Многоуровневая физическая структуризация

 

Транспортные сети как сегменты телекоммуникационных сетей, имеющих топологию кольца либо цепи, где среда передачи разделяется между узлами доступа посредством использования соответствующих методов мультиплексирования, можно условно рассматривать как физически структурированные сегменты с плоской структуризацией. ОП информационной сети подключаются здесь посредством сегментов доступа. Количество узлов доступа (и как следствие количество подключаемых ОП), а также расстояния между ними имеют соответствующие ограничения.

Для преодоления ограничений на расстояние между мультиплексорами ввода-вывода (узлами доступа) используются регенераторы сигналов. (см. рис. 4.12).

 

Рисунок 3. Транспортная цепь с регенераторами

 

 

Физически структурированный сегмент продолжает оставаться сегментом с общей коммуникационной средой.

Преодоление ограничения по количеству подключаемых ОП достигается за счет логической структуризации физического сегмента.