ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ СЕТЕЙ

2.1 Определение сети

Коммуникационная сеть - система, состоящая из объектов, осуществляющих функции генерации, преобразования, хранения и потребления продукта, называемых пунктами (узлами) сети, и линий передачи (связей, коммуникаций, соединений), осуществляющих передачу продукта между пунктами.

Отличительная особенность коммуникационной сети - большие расстояния между пунктами по сравнению с геометрическими размерами участков пространства, занимаемых пунктами. В качестве продукта могут фигурировать информация, энергия, масса, и соответственно различают группы сетей информационных, энергетических, вещественных. В группах сетей возможно разделение на подгруппы. Так, среди вещественных сетей могут быть выделены сети транспортные, водопроводные, производственные и др. При функциональном проектировании сетей решаются задачи синтеза топологии, распределения продукта по узлам сети, а при конструкторском проектировании выполняются размещение пунктов в пространстве и проведение (трассировка) соединений.

Информационная сеть - коммуникационная сеть, в которой продуктом генерирования, переработки, хранения и использования является информация.

Вычислительная сеть - информационная сеть, в состав которой входит вычислительное оборудование. Компонентами вычислительной сети могут быть ЭВМ и периферийные устройства, являющиеся источниками и приемниками данных, передаваемых по сети. Эти компоненты составляют оконечное оборудование данных (ООД или DTE - Data Terminal Equipment). В качестве ООД могут выступать ЭВМ, принтеры, плоттеры и другое вычислительное, измерительное и исполнительное оборудование автоматических и автоматизированных систем. Собственно пересылка данных происходит с помощью сред и средств, объединяемых под названием среда передачи данных.

Подготовка данных, передаваемых или получаемых ООД от среды передачи данных, осуществляется функциональным блоком, называемым аппаратурой окончания канала данных (АКД или DCE - Data Circuit-Terminating Equipment). АКД может быть конструктивно отдельным или встроенным в ООД блоком. ООД и АКД вместе представляют собой станцию данных, которую часто называют узлом сети. Примером АКД может служить модем.

2.2 Узлы сети

Любой информационный узел — это техническая или организационно-тех­ническая (с людьми) система определенной сложности, осущест­вляющая те или иные заданные процессы. Например, в узле могут выполняться обработка информации, приведение поступающей в узел информации к виду, удобному для дальнейших преобразова­нии в сети (редактирование), обработка с целью сжатия, сокра­щение избыточности и управление потоками поступающей и выхо­дящей информации.

В узле происходит также распределение информации по кана­лам без дополнительной обработки, причем возможны различные варианты такой процедуры. Например, в одном варианте узел мо­жет работать как концентратор информации, в другом — как ком­мутатор каналов.

Особую роль в ИС играют узлы, по которым проходит граница сети, т. е. такая условная линия или сечение, через которую инфор­мация может выйти из сети или, наоборот, поступить в нее. Такие узлы принято называть оконечными пунктами. Это не ог­раничивает ИС территориально. Часто имеется в виду логическое ограничение в смысле функциональной или предметной принадлеж­ности к той или иной подсистеме и связи ее с ИС. Оконечный пункт характеризуется еще тем, что именно здесь пользователь имеет возможность подключиться к сети и взаимодействовать с ней. Для этой цели в оконечных пунктах устанавливаются соответствующие технические средства, называемые абонентскими пункта­ми (АП), а также терминалами (Т).

Оконечный пункт ИС как ее информационный узел будем назы­вать абонентской информационной системой, если у нее имеется возможность обеспечить доступ любого абонента (ис­точника или получателя данных) —устройства, программы, процес­са к ресурсам ИС. Абонентская система (AC) — комплекс устройств, выполняющих функции, связанные с предоставлением либо потреблением информационных ресурсов, а также взаимодей­ствием с другими подсистемами.

Абонентская система—понятие более широкое, чем терминал или АП, так как может включать их в себя как составные элементы. В то же время это не означает, что АС в техническом исполнении всегда должна быть сложнее отдельного АП или терминала. Дело в том, что на практике известны системы, называемые терми­нальными комплексам и, в состав которых входят несколь­ко малых ЭВМ, системы памяти и хранения достаточно больших объемов информации, задача которых—организация и обеспече­ние эффективного взаимодействия отдельного пользователя или группы пользователей с ИС. Понятие «терминал» в первом случае дословно означает конечная станция, оконечный пункт, а во вто­ром—вывод, «клемма», точка подключения. В зависимости от занимаемого места в ИС и решаемых задач степень сложности або­нентских систем, терминалов и АП, как представителей оконечных информационных узлов, очень различна. Кроме оконечных в любой сети имеются один или несколько внутренних сетевых узлов. Обычно это транзитные (промежу­точные) или в общем случае коммуникационные связные уз­лы. Любой сетевой узел—это достаточно сложная информа­ционная система. В узел посту­пает по одному или нескольким каналам входная информация, а с узла снимается и распреде­ляется по другим каналам вы­ходная информация. В самом узле могут осуществляться: накопление поступающей ин­формации; логическая обработка; распределение по кана­лам и некоторые другие процедуры.

Информационный узел ча­сто выполняет роль буфера, который при большом потоке входной информации, поступающей в него, концентрирует ее на внутренних ресурсах, т. е. помещает в запоминающие устройства, и хранит до тех пор, пока не пред­ставляется возможность передать дальше по назначению. В соот­ветствии с основным содержанием информационного процесса данный вид сетевых узлов получил название «узлы с промежуточ­ным накоплением информации». Алгоритмы промежуточного на­копления информации применяются с целью построения на их ос­нове узлов, реализующих эффективные способы коммутации и рас­пределения информации (рис. 1). Работа такого узла осуществля­ется следующим образом.

Рисунок 1 - Схема узла с промежуточным

накоплением информации при ее распределении по сети

Информационные потоки по линиям, подходящим к узлу, поступают в при­емные буферные регистры ПРКБ₁ — ПРКБ₄, накапливаются там. Периодически происходит опрос S_p всех канальных буферов и считывание хранимой в них ин­формации, в которой указывается направление дальнейшей передачи, например номер выходной линии S_c (канала). Если какой-либо выходной буфер ВКБ за­полнен, то запись информации 5д производится в долговременное ЗУ-ДЗУ имеющееся в узле. Помещенная в ДЗУ информация хранится до тех пор, пока не освободится выходной буфер, с которого информация направляется в канал КС по адресам потоков сообщений.

Состав, структура и функции информационного узла во многом зависят от вида ИС. Например, в телефонных и телеграфных сетях узлы районного уровня представляют собой сложную организаци­онно-техническую систему, в состав которой входит ряд функцио­нальных подразделений и служб, отделения с аппаратурой различ­ного назначения: цех телеграфных каналов (ЦТК), аппаратно-коммутаторный цех, участок обслуживания оконечных установок и др.

В отличие от узлов телеграфной сети в ИС, предназначенной для сбора и обработки телеметрических данных, функции их может выполнять отдельное устройство (коммутатор сигналов, буферное ЗУ или микропроцессор). Диапазоны возможных вариантов состава структур и функций информационных узлов ИС различного типа широки. Но независимо от их существенных различий в принципах действия, назначении и техническом исполнении все виды информа­ционных узлов ИС обладают одними и теми же общими признака­ми: свойством автономности и конкретной топологической принад­лежности (размещение на одном определенном месте или ограни­ченной области пространства).

Рассматривая составные элементы архитектуры, следует выде­лить особый вид узлов, играющих активную роль в процессах функционирования сетей: это так называемые узлы сетевого уп­равления (УУ), а также центры обработки и коммутации сообще­ний (ЦКС). В состав структуры таких узлов входят ЭВМ и доста­точно развитый комплекс периферийного оборудования. ЦКС широко применяется в современных сетях телеграфа и телефона. Однако более перспективными и экономичными считаются ИС, в которых используются методы, применяемые в сетях ЭВМ (ком­мутация пакетов, системы сетевых протоколов и т. п).