Сети ЭВМ

 

Кафедра  информационных систем и вычислительной техники

 

 

 

  Контрольная работа

 

Сети ЭВМ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2012

 

Задание на контрольную работу………………………………………………..3

1. Задача…………………………………………………………………………..3

2. Общая характеристика  технологии сегментации ЛВС с использованием

коммутаторов……………………………………………..………………….......6

 

3. Общая характеристика службы DNS…………………..…………………...31

 

4. Список использованной  литературы……………………………………….45

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Задача (MatrTest – SetiPaper.mtr)

Вариант 46. Задание на контрольную работу:

Рассмотрим следующий  режим ЛВС: n пользователей, каждый из которых затрачивает

 в среднем Teta с на обдумывание ответа, работают с сервером

 в диалоговом режиме. Время реакции сервера на запрос  пользователя

 с вероятностью P не  должно превышать Tdop.

 

    Известны следующие  величины:

*  число пользователей  n = 39 _

*  допустимое время  реакции сервера Tdop = 7 с

*  интенсивность обдумывания  пользователя eta = 0,008333 1/с

*  интенсивность общего  потока требований, циркулирующих  в системе lambda = 0,313633 1/с

 

    Требуется найти: 

*  Teta [с] - время обдумывания

*  P [_] - вероятность того, что время реакции сервера  не превышает допустимое 

*  mu [1/с] - интенсивность обслуживания сервера

*  lambda1 [1/с] - интенсивность  потока требований одного пользователя, циркулирующих в системе 

*  Tmu [с] - среднее время обслуживания запроса сервером

*  Tlambda [с] - средний интервал поступления запросов от всех пользователей

*  Tlambda1 [с] - средний интервал поступления запросов от одного пользователя

*  Ro [_] - коэффициент загрузки сервера

*  Ro1 [_] - коэффициент загрузки  пользователя 

*  delta [1/с] - величина разности между mu и lambda

*  Ts [с] - время пребывания запроса на сервер

 

Решение:

В задании известными являются параметры: n ,Tдоп[c], eta [1/c],

lambda [1/c].

Остальные параметры являются неизвестными. И для их дальнейшего  нахождения используем формулы из раздела 1. В случае необходимости, воспользуемся  аналитическим преобразованием  этих формул.

 

 

Teta = 1 / eta = 120,005 [с];

lambda1 = lambda / n = 0,008 [1/с];

Tlambda1 = 1 / lambda1 = 125 [с];

Tlambda = 1 / lambda = 3,189 [с];

Ro1 = lambda1 / eta = 0,960 [_];;

mu = (1 / (n/lambda -  1/eta)) + lambda = 0,544 [1/с];

P = 1- e^( -(mu - lambda) * Tdop) = 0,8 [_];

Tmu = 1 / mu = 1,838 [c];

delta = mu – lambda = 0,23 [1/с];

Ts = 1 / delta = 4,348 [c];

Ro= lambda / mu = 0,577 [_].

 

 

       Программа SetiPaper2008 позволяет выполнять автоматическую проверку по первой части контрольной работы, которая представлена ниже:

 

 

 

 

Часть 2.

Общая характеристика технологии сегментации ЛВС с использованием

коммутаторов .

 

  Коммутация в локальных сетях (ЛВС) является одной из основ происходящего сегодня перехода к использованию технологий следующего поколения. Традиционные ЛВС рассчитаны на совместное использование ресурсов пользователями небольшого числа станций (обычно до 50). К числу разделяемых ресурсов относятся файлы и периферийные устройства (принтеры, модемы и т.п.). Поскольку картина трафика в таких сетях имеет ярко выраженный взрывной характер, использование разделяемой между всеми пользователями полосы может приводить к существенному замедлению работы. Стандарты Ethernet и token ring регулируют доступ сетевых устройств к разделяемой среде передачи. Когда одно из устройств передает данные в сеть, все остальные должны ждать окончания передачи, не делая попыток передать в сеть свои данные.  
 
  Такая схема разделения доступа к среде очень эффективна в небольших сетях, используемых для совместного использования файлов или принтеров. Сегодня размер и сложность локальных сетей значительно возрасли, а число устройств измеряется тысячами. В сочетании с ростом потребностей пользователей недетерминистический характер традиционных сеетвых архитектур (таких как Ethernet и token ring) начал ограничивать возможности сетевых приложений. Коммутация ЛВС является популярной технологией, способной продлить жизнь существующих ЛВС на базе Ethernet и token ring. Преимущества коммутации заключаются в сегментировании сетей - делении их на более мелкие фрагменты со значительным снижением числа станций в каждом сегменте. Изоляция трафика в небольшом сегменте приводит к многократному расширению доступной каждому пользователю полосы, а поддержка виртуальных ЛВС (VLAN) значительно повышает гибкость системы.  

Коммутация обеспечивает сегментирование ЛВС с разделяемой  средой

 
  Администраторы сетей должны представлять себе технологические аспекты коммутации ЛВС и стоимость перехода к использованию коммутаторов в существующих сетях. Технологические вопросы включают понимание архитектуры коммутаторов ЛВС различий между коммутацией на MAC-уровне и маршрутизацией на сетевом, а также разницы между выполнением операций на программном и аппаратном уровне. Экономические аспекты включают сравнение соотношения производительность/цена для маршрутизаторов и коммутаторов, оценку эффективности вложения средств, а также расходов на организацию и поддержку сетей (включая управление сетью).  

Технологические аспекты

 
  Еще недавно для сегментации ЛВС использовались мосты, но развитие технологий позволило использовать для этого более эффективные решения. Еще несколько лет назад для объединения сегментов ЛВС использовались маршрутизаторы - устройства сетевого уровня. Маршрутизаторы обеспечивают эффективную сегментацию, но они достаточны дороги и сложны в управлении. Появление коммутаторов, основанных на базе специализированных контроллеров ASIC, сделало эти устройства значительно более эффективным инструментом сегментации сетей.  
 
  Коммутаторы ЛВС отличаются большим разнообразием возможностей и, следовательно, цен - стоимость 1 порта колеблется в диапазоне от 50 до 1000 долларов. Одной из причин столь больших различий является то, что они предназначены для решения различных классов задач. Коммутаторы высокого класса должны обеспечивать высокую производительность и плотность портов, а также поддерживать широкий спектр функций управления. Такие устройства зачастую кроме традиционной коммутации на MAC-уровне выполняют функции маршрутизации. Простые и дешевые коммутаторы имеют обычно небольшое число портов и не способны поддерживать функции управления.  
 
  Одним из основных различий является используемая в коммутаторе архитектура. Поскольку большинство современных коммутаторов работают на основе патентованных контроллеров ASIC, устройство этих микросхем и их интеграция с остальными модулями коммутатора (включая буферы ввода-вывода) играет важнейшую роль. Коммутаторы, реализующие также функции сетевого уровня (маршрутизацию), оснащены, как правило, RISC-процессорами для выполнения ресурсоемких программ маршрутизации.  
 

 
 
Рисунок 1. Блок-схема коммутатора с архитектурой cross-bar  
 
  Контроллеры ASIC для коммутаторов ЛВС делятся на 2 класса - большие ASIC, способные обслуживать множество коммутируемых портов (один контроллер на устройство) и небольшие ASIC, обслуживающие по несколько портов и объединяемые в матрицы коммутации. Вопросы масштабирования и стратегия разработчиков коммутаторов в области организации магистралей и/или рабочих групп определяет выбор ASIC и, следовательно, - скорость продвижения коммутаторов на рынок.  
 
  Существует 3 варианта архитектуры коммутаторов - переключение (cross-bar) с буферизацией на входе, самомаршрутизация (self-route) с разделяемой памятью и высокоскоростная шина. На рисунке 1 показана блоксхема коммутатора с архитектурой, используемой для поочередного соединения пар портов. В любой момент такой коммутатор может обеспечить организацию только одного соединения (пара портов). При невысоком уровне трафика не требуется хранение данных в памяти перед отправкой в порт назначения - такой вариант называется коммутацией на лету cut-through). Однако, коммутаторы cross-bar требуют буферизации на входе от каждого порта, поскольку в случае использования единственного возможного соединения коммутатор блокируется (рисунок 2). Несмотря на малую стоимость и высокую скорость продвижения на рынок, коммутаторы класса cross-bar слишком примитивны для эффективной трансляции между низкоскоростными интерфейсами Ethernet или token ring и высокоскоростными портами ATM и FDDI.  
 
 
 
Рисунок 2. Блокировка коммутатора с архитектурой cross-bar  
 
  Коммутаторы с разделяемой памятью имеют общий входной буфер для всех портов, используемый как внутренняя магистраль устройства (backplane). Буферизагия данных перед их рассылкой (store-and-forward - сохранить и переслать) приводит к возникновению задержки. Однако, коммутаторы с разделяемой памятью, как показано на рисунке 3 не требуют организации специальной внутренней магистрали для передачи данных между портами, что обеспечивает им более низкую цену по сравнению с коммутаторами на базе высокоскоростной внутренней шины.  
 
 
 
Рисунок 3. Архитектура коммутатора с разделяемой памятью  
 
  На рисунке 4 показана блок-схема коммутатора с высокоскоростной шиной, связывающей контроллеры ASIC. После того, как данные преобразубтся в приемлемый для передачи по шине формат, они помещаются на шину и далее передаются в порт назначения. Поскольку шина может обеспечивать одновременную передачу потока данных от всех портов, такие коммутаторы часто называют "неблокируемыми" (non-blocking) - они не создают пробок на пути передачи данных.  
 
 
 
Рисунок.4. Коммутатор с высокоскоростной шиной  
 
  Понимание модели OSI весьма полезно при рассмотрении различий между коммутацией на уровне MAC и маршрутизацией а сетевом уровне. Коммутация (сервис канального уровня) лежит ниже в иерархии уровней модели OSI, нежели маршрутизация (сервис сетевого уровня). Следовательно, коммутаторам не требуется так много интеллектуальных возможностей, как маршрутизаторам. В результате коммутаторы работают существенно быстрее, чем маршрутизаторы.  
 
  Коммутаторы работают с протоколами MAC-уровня (Ethernet, token ring и т.п.), а маршрутизаторы - с протоколами сетевого уровня (IP, IPX). На рисунке 5 показаны соотношения между сервисом MAC-уровня (коммутация) и сетевого уровня (маршрутизация). Коммутация использует "плоское" представдение сети, а маршрутизация понимает "сетевую иерархию". Поскольку маршрутизаторы фактически являются устройствами для объединения больших сетей на базе протоколов IP и IPX, обеспечение услуг маршрутизации играет важную роль для многих сетей. Когда коммутаторы начнут выполнять большую часть функций маршрутизации, роль традиционных маршрутизаторов в построении сетей существенно изменится.  
 
 
 
 Рисунок 5. Коммутация и маршрутизация в модели OSI  
 
  Большинство современных сетевых устройств - концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы - поддерживают отдельные функции коммутации и маршрутизации. Администратор сети должен решить, какие услуги каждого типа требуются в сети и чье оборудование наиболее соответствует задачам.  
 
  Аппаратные реализации коммутаторов ЛВС используют специализированные микросхемы ASIC (собственной разработки или других фирм), в которых реализованы функции коммутации. Аппаратная реализация обеспечивает более высокую скорость по сравнению с программной. Однако, этого еще недостаточно для создания хорошего коммутатора. При разработке ASIC должны создавать и проверяться программы коммутации, реализуемые в микросхемах. После создания контроллера программный код уже нельзя изменить, поэтому эффективность машины коммутации играет важнейшую роль. Стремление быстрее предложить устройства на рынок зачастую определяет уровень функциональности ASIC. Программные решения используют процессоры общего назначения, для работы которых требуется загрузить программный код. Преимущества такого подхода включают более высокий уровень сервиса (например, маршрутизация), но эти преимущества зачастую полностью подавляются ростом задержек.  

Часть 3.

Общая характеристика службы DNS.     

DNS организует имена хостов  по областям или доменам ( domain). Домен, это набор как-то связанных участков, это могут быть машины одной сети (например, все машины в университетском городке, или все хосты в BITNET), все они могут принадлежать определенной организации (типа американского правительства) или они просто географически близки. Например, университеты сгруппированы в домен edu, каждый университет или колледж использует отдельную подобласть, субдомен (subdomain), в которой и находятся все его хосты. Университету Groucho Marx принадлежит домен groucho.edu, его отделу математики maths.groucho.edu. Хост в сети добавляет свое имя к имени домена и таким образом получает свое полное имя в Internet: erdos был бы известен как erdos.maths.groucho.edu. Это называется полным доменным именем, fully qualified domain name (FQDN).

 
     Так возникает древовидная структура. Запись в корне этого дерева, которая  обозначена единственной точкой, весьма точно названа корневым доменом (root domain), и она связана со всеми другими доменами. Чтобы показать, что в данном месте пишется полное имя хоста, а не имя относительно локальной области, иногда после имени ставят точку. Это значит, что последний компонент имени принадлежит корневому домену.

 
     В зависимости от местоположения в  иерархии имени, домен может быть назван top-level, second-level или third-level (верхнего уровня, второго уровня или третьего уровня). Большее количество уровней встречается относительно редко.

На первый взгляд, вся  эта суета с областями и  зонами кажется делает поиск адреса ужасно сложным делом. В конце концов, если нет центрального органа, контролирующего, какие имена с каким адресом связаны, тогда как скромное приложение должно его узнавать?!

 
     Фактически, DNS гигантская распределенная база данных. Это осуществлено посредством, так называемых серверов имен (name server), которые снабжают всех информацией о данном домене или нескольких доменах сразу. Для каждой зоны имеются, по крайней мере, два сервера имен, которые содержат всю информацию относительно хостов в этой зоне. Чтобы получить IP-адрес erdos, все, что вы должны сделать, это обратится к серверу имен зоны groucho.edu, который и передаст вам требуемые данные.

 

Когда ваше приложение хочет  найти информацию относительно erdos, оно входит в контакт с местным сервером имен, который проводит так называемый итерационный опрос. Сначала он посылает запрос, серверу имен корневого домена, спрашивая об адресе erdos.maths.groucho.edu. Сервер имен корня сообщает, что это имя не принадлежит зоне его полномочий, но вместо этого отсылает к домену edu. Таким образом, он предлагает вам войти в контакт с сервером имен edu для получения большего количества информации и прилагает список всех серверов имен edu вместе с их адресами. Ваш местный сервер имен пошлет запрос одному из них, например, a.isi.edu. Также как серверу имен корня, a.isi.edu знает, что люди groucho.edu управляют своей зоной сами, и направит вас на их сервера. Местный сервер имен запросит один из них, который, наконец, распознает имя, как принадлежащее к его зоне, и вернет IP-адрес.

 

 

     Чтобы уменьшить время ответа для  будущих запросов, сервер имен хранит полученную раньше информацию в кэше (cache). Так что в следующий раз, когда любой другой компьютер из вашей локальной сети захочет найти адрес хоста в домене groucho.edu, ваш сервер имен не проведет все снова, а будет сразу обращаться к серверу имен groucho.edu.

 
     Конечно, сервер имен не будет хранить  эту информацию всегда, а отбросит ее через некоторое время. Этот интервал времени назван time to live, (временем жизни) или TTL. TTL задается администратором каждой конкретной зоны.

 

Типы серверов имен. 

 

  Сервера имен, которые содержат всю информацию относительно хостов в пределах данной зоны, названы авторитетными для этой зоны и иногда упоминаются как authoritative или master name servers. Любой запрос относительно хоста в пределах этой зоны будет, в конце концов, передан одному из этих серверов.

 
     Чтобы обеспечить адекватную картину  зоны, эти сервера должны быть хорошо синхронизированы. Это достигается  с помощью создания одного главного (первичного, primary) сервера, который загружает зональную информацию из файлов данных, а другие (вторичные, secondary) сервера через равные интервалы времени качают эти данные с главного сервера.

 
     Одна из причин наличия нескольких серверов имен состоит в том, чтобы  распределить груз работы, другая в  надежности. Когда одна машина с  сервером имен ломается, все запросы  будут посылаться другим серверам. Конечно, эта схема не защищает Вас  от сбоев сервера, при которых  он отсылает неправильные ответы на все  запросы DNS, например, от ошибок в программе  сервера.

 

Мы видели, что DNS имеет  дело не только с IP-адресами хостов, но также обменивается информацией  относительно серверов имен. В базе данных DNS фактически имеется целая  куча различных типов записей.

 
     Единица информации в базе данных DNS названа записью ресурса (resource record) или RR. Каждая запись имеет свой тип, описывающий тип данных, которые в ней записаны, и определяющий тип сети, к которой она применяется.

 
     Конечно, хост может иметь больше, чем одно имя. Например, сервер предоставляющий  сервисы FTP и World Wide Web может иметь имена ftp.machine.org и www.machine.org. Однако, одно из этих имен должно быть определено как официальное или каноническое (canonical) имя хоста в то время, как остальные просто псевдонимы. Различие между ними в том, что каноническое имя хоста связано с А-записью в то время, как другие только с записью типа CNAME, которая указывает на каноническое имя хоста.

 

 

 Обратный поиск.