ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Необходимость повышения эффективности работы естественно распределенных на определенной местности технологических комплексов и линий путем автоматизации

Необходимость повышения эффективности работы естественно распределенных на определенной местности технологических комплексов и линий путем автоматизации производства делает все более актуальной задачу построения распределенных автоматизированных систем (АС). В качестве среды транспортировки измерительной и управляющей информации в рамках таких автоматизированных систем управления, как технологическим процессом (АСУТП), так и производством (АСУП), все чаще применяют локальные информационные сети.

Эффективность осуществления распределенной автоматизированной системой своего назначения напрямую зависит от того, насколько она является системой реального времени как в смысле доставки и обработки информации для принятия управляющих решений в режиме реального времени с нормируемой задержкой, так и в смысле одновременности, параллельности решения определенного количества задач за гарантированное время.

Выбор неэффективной сетевой технологии, операционной системы или инструментальной среды для разработки специального программного обеспечения не позволит создать эффективную распределенную АС. С целью исключения подобных ситуаций необходимо на стадии проектирования локальных сетей применять технические решения, которые обеспечивали бы требуемые значения производительности и коэффициента использования сети, надежности, достоверности и своевременности при передаче данных, а также способствовали бы выбору уровня модели OSI, на котором обеспечивается решение задачи наиболее эффективным (рациональным) способом. При этом основные характеристики локальных сетей должны быть соподчинены соответствующим критериям качества АС.

К основным группам таких основных технических решений можно отнести:

- выбор требуемой топологии, обеспечивающей соответствующую надежность и живучесть АС, доставку информации по кратчайшему пути;

- построение и развитие распределенной АС с соответствующей географией за счет снятия ограничений, присущих для используемых сегментов локальных сетей, как на рекомендованные длины, так и на количество подключаемых к сегментам узлов путем физической структуризации сетей и выбора соответствующего структурообразующего оборудования;

- применение логической структуризации сети путем выбора соответствующего оборудования, позволяющего локализовать трафик и в пределах полученных логических доменов понизить уровень коллизий, уменьшить задержки доставки информации, повысить производительность сети;

- построение локальных сетей, работающих с требуемой производительностью и поддержанием эффективного значения коэффициента использования сети на всех стадиях жизненного цикла локальных сетей как при проектировании, так и при управлении производительностью во время эксплуатации систем;

- повышение уровня информационной безопасности путем группирования отдельных пользователей в логические домены с требуемой политикой безопасности.

Основными проектными процедурами, применяемыми при оценке качества работы локальной сети в первую очередь являются:

- расчет таких основных характеристик, используемых для оценки степени корректности работы сети, как время двойного оборота и сокращение межкадрового интервала;

- оценка коэффициента использования сети в зависимости от метода доступа к среде передачи данных с учетом доли полезной информации не только в кадрах, формируемых на канальном уровне, но и в IP-пакетах, формируемых на сетевом уровне;

- расчет режима насыщения и точки краха сети в зависимости от предложенной нагрузки со стороны оконечных узлов и пользователей распределенных автоматизированных систем.

Таким образом, применяемые сетевые технологии не должны быть ограничением при построении распределенных автоматизированных и электронных систем, а должны по своим основным показателям качества, таким, как производительность, масштабируемость, достоверность, время реакции системы, служить эффективным инструментом при создании АСУТП и АСУП.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Назовите основные свойства, показатели качества и характеристики локальных сетей.

2. Перечислить основные отличия локальных сетей от глобальных.

3. Объясните разницу между маштабируемостью и расширяемостью.

4. Дайте определение понятия «топология».

5. Назовите главные недостатки полносвязной топологии, а также топологий типа общая шина, звезда, кольцо.

6. К какому типу топологии можно отнести структуру, образованную тремя связанными друг с другом узлами (в виде треугольника)?

7. К какому типу топологии можно отнести структуру, образованную четырьмя связанными друг с другом узлами (в виде квадрата)?

8. К какому типу топологии можно отнести структуру, образованную тремя последовательно соединенными друг с другом узлами (последний не связан с первым)?

9. Частным случаем какой топологии является общая шина:

- полносвязная;

- кольцо;

- звезда.

10. Какая из известных топологий обладает повышенной надежностью?

11. Какой тип топологии наиболее распространен сегодня в локальных сетях?

12. В чем заключается многозначность понятия топологии?

13. Что такое «открытая система»?

14. Дайте определения протокола, интерфейса и архитектуры локальной сети.

15. Какие из приведенных утверждений вы считаете ошибочными:

- протокол – это программный модуль, решающий задачу взаимодействия систем;

- протокол – это формализованное описание правил взаимодействия, включающих последовательность обмена сообщения и их форматы;

- термины «интерфейс» и «протокол», в сущности, являются синонимами.

16. Что стандартизирует модель OSI?

17. Перечислите уровни модели OSI.

18. Дайте краткое описание функций физического и канального уровней модели OSI.

19. Дайте краткое описание функций сетевого уровня модели OSI.

20. Дайте краткое описание функций транспортного, сеансового, представительского и прикладного уровней модели OSI.

21. Пусть малоизвестная небольшая компания предлагает нужный вам продукт с характеристиками, превосходящими характеристики аналогичных продуктов известных фирм. В каком из перечисленных вариантов ваши действия можно считать согласующимися с принципом открытых систем:

- приму предложение, проверив прилагаемую документацию и убедившись, что в ней указаны характеристики, превосходящие известные аналоги;

- приму предложение только после того, как проведу тестирование и удостоверюсь, что характеристики действительно лучше;

- в любом случае откажусь в пользу продукта известной фирмы, так как последняя наверняка следует стандартам, а значит, будет меньше проблем с совместимостью;

- откажусь от продукта неизвестной компании, так как есть риск ее исчезновения, а значит, могут быть проблемы с поддержкой.

22. Перечислите основные виды проводных и беспроводных каналов связи.

23. Приведите основные виды качественных признаков сигнала, применяемого для электрической передачи по каналу связи.

24. Перечислите преимущества и недостатки основных кодов, используемых для модуляции сигналов в локальных сетях.

25. Как будет выглядеть манчестерский код следующей двоичной последовательности: 0001110101?

26. Поясните назначение физической структуризации сети и перечислите применяемое при этом структурообразующее оборудование.

27. Сравните случайные и детерминированные методы доступа к разделяемой среде.

28. Что такое коллизия:

а) ситуация, когда станция, желающая передать пакет, обнаруживает, что в данный момент другая станция уже заняла передающую среду;

б) ситуация, когда две рабочие станции одновременно передают данные в разделяемую передающую среду.

29. Что такое домен коллизий? Являются ли доменами коллизий фрагменты сети, показанные на рисунке 1?

30. Опишите алгоритм доступа к среде технологии Ethernet.

31. Опишите алгоритм доступа к среде с передачей маркера.

32. В чем состоят функции преамбулы и начального ограничителя кадра в стандарте Ethernet?

33. Чем объясняется, что минимальный размер кадра в стандарте 10Base-5 выбран равным 64 байт?

34. Поясните смысл каждого поля кадра Ethernet.

35. Какой принцип лежит в основе методов обнаружения и коррекции ошибок?

Варианты ответов:

- самосинхронизация;

- избыточность;

- максимизация отношения мощности сигнала к мощности помех.

Рисунок 1

36. Предположим, в пакете содержатся данные с последовательностью битов 1010101010101011, и используется схема с битом четности. Каким будет значение поля контрольной суммы?

37. В чем отличие логической структуризации сети от физической?

38. Определите функциональное назначение основных типов коммуникационного оборудования – повторителей, концентраторов, мостов, коммутаторов, маршрутизаторов.

39. Если все коммуникационные устройства в приведенном на рис.2 фрагменте сети являются концентраторами, то на каких портах появится кадр, если его отправил компьютер А компьютеру В? Компьютеру С? Компьютеру D?

40. Если в предыдущем упражнении считать, что все коммуникационные устройства являются коммутаторами, то на каких портах появится кадр, посланный компьютером А компьютеру В? Компьютеру С? Компьютеру D?

41. Если все коммуникационные устройства в фрагменте сети на рис.2 являются коммутаторами, кроме одного концентратора, к которому подключены компьютеры А и В, то на каких портах появится кадр, если его отправил компьютер А компьютеру D?

Рисунок 2

42. Укажите, какие из перечисленных устройств являются функционально подобными:

- хаб;

- коммутатор;

- повторитель;

- маршрутизатор;

- мост.

43. Чем отличается мост от коммутатора?

44. Ниже перечислены некоторые сетевые устройства:

- маршрутизатор;

- коммутатор;

- мост;

- повторитель;

- сетевой адаптер;

- концентратор.

В каком из этих устройств реализуются функции физического уровня модели OSI? Канального уровня? Сетевого уровня?

45. Что произойдет, если в сети, построенной на концентраторах, имеются замкнутые контуры, например, как на рисунке 3?

а) сеть будет работать нормально;

б) кадры не будут доходить до адресата;

в) в сети при передаче любого кадра будет возникать коллизия;

г) произойдет зацикливание кадров.

Рисунок 3

46. Назовите критерии корректной работы сети Ethernet.

47. Сформулируйте правило «5-4-3».

48. Сформулируйте «правило 4-х хабов».

49. Предположим, два узла одновременно начинают передачу пакета длиной L по широковещательному каналу со скоростью R. Обозначим задержку распространения между двумя узлами как t_распр. Произойдет ли коллизия, если t_распр < L/R? Почему да или почему нет?

50. Зачем в технологии Ethernet введен межпакетный (межкадровый) интервал?

51. Назовите наиболее часто используемые характеристики производительности сети?

52. Как длина кадра влияет на работу сети? Какие проблемы связаны со слишком длинными кадрами? В чем состоит неэффективность коротких кадров?

53. Как коэффициент использования влияет на производительность сети Ethernet?

54. Какова скорость передачи в локальных Ethernet-сетях? Могут ли все пользователи локальной сети передавать данные с этой скоростью?

55. Сеть построена на разделяемой среде с пропускной способностью 10 Мбит/с и состоит из 100 узлов. С какой максимальной скоростью могут обмениваться данными два узла в сети?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Джеймс Ф. Куроуз, Кит В. Росс. Компьютерные сети. – СПб.: Питер, 2004. – 765 с.

2. Компьютерные сети. – 4-е изд. / Э. Танненбаум. – СПб.: Питер, 2005. – 992 с.

3. Дж. Уолрэнд. Телекоммуникационные компьютерные сети. Вводный курс. – М.: Постмаркет, 2001. – 480 с.

4. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. – СПб.: Питер, 2001. – 672 с.

5. Гук М. Аппаратные средства локальных сетей: Энциклопедия. – СПб.: Питер, 2001. – 576 с.

6. Новиков Ю.В., Кондратенко С.В. Локальные сети: архитектура, алгоритмы, проектирование. – М.: Издательство ЭКОМ, 2000. – 312 с.

7. Якубайтис Э.А. Архитектура вычислительных сетей. – М.: Статистика, 1980. – 279 с.

8. Клещев Н.Т., Романов А.А. Практическое руководство по организации и проектированию информационных систем. – М.: Изд-во ООО «Научтехлитиздат», 2001. – 389 с.

9. Кульгин М. Технологии корпоративных сетей: Энциклопедия. – СПб.: Питер, 2000. – 704 с.

10. Куприянов М.С., Мартынов О.Е., Панфилов Д.И. Коммуникационные контроллеры фирмы Motorola. – СПб.: БХВ – Петербург, 2001. – 560 с.

11. Стандарты по локальным вычислительным сетям. Справочник/ В.К. Щербо, В.М. Киреичев, С.И. Самойленко / Под ред. С.И. Самойленко. – М.: Радио и связь, 1990. – 304 с.

12. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. – 3-е изд. – СПб.: Питер, 2006. – 958 с.

13. Системы связи: Учеб.пособие для втузов / В.И. Васильев, А.П. Буркин, В.А. Свириденко. – М.: Высш.шк., 1987. – 280 с.

14. А.с. № 1691965 СССР, МКИ GO6F 13/00. Устройство для передачи информации/ А.А. Борисенко, Г.С. Володченко, В.А. Соловей, В.А. Леви (СССР). – № 4741982; Заявлено 13.07.89; Опубл. 15.11.91, Бюл. № 42.

15. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Новые технологии и оборудование IP-сетей. – СПб.: БХВ – Петербург, 2001. – 512 с.

16. Соловьева Л.Ф. Сетевые технологии: Учебник-практикум. – СПб.: БХВ – Петербург, 2004. – 416 с.

17. Методичні вказівки до практичних занять з дисципліни „Адміністрування і моніторинг комп’ютерних мережних систем” за спеціальністю 8.080401 Інформаційні управляючі системи і технології / В.І. Саєнко. – Харків: ХНУРЕ, 2004. – 40 с.

18. Cisco Systems и др. Руководство по технологиям объединенных сетей. – 3-е издание / Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2002. – 1040 с.

СОДЕРЖАНИЕ