Systémy pro sběr a přenos dat

Systémy pro sběr a přenos dat

• propojování distribuovaných systémů • modely Klient/Server, Producent/Konzument • koncept VFD (Virtual Field Device)

Propojování distribuovaných systémů I

Používá se pojem internetworking – lze si pod ním představit propojování jednotlivých segmentů i celých sítí

I

Důvody pro propojování sítí – potřeba přenosu dat mezi technologiemi různých parametrů • počítačové sítě • telekomunikační sítě • průmyslové distribuované systémy – překonání technických omezení/překážek • např. dosah kabelových segmentů je omezený (10Base2: 185 metrů), omezený je i počet uzlů které lze připojit ke kabelu – optimalizace fungování sítě • snaha regulovat tok dat, zamezení zbytečného šíření provozu, 4. • implementace nejrůznějších strategií a opatření (oprávnění k přístupu, správné směrování atd.)


Důvody pro propojování sítí – fyzikální podstata některých druhů kabeláže • hlavně kroucené dvoulinky a optických vláken – lze je použít jen jako dvoubodové spoje, mnohdy pouze jednocestné – nelze na nich dělat odbočky, „rozbočení“ musí být realizováno elektronickou cestou, prostřednictvím propojovacích prvků

– zpřístupnění vzdálených zdrojů • např. přístup ke vzdáleným FTP archivům, WWW serverům • využití výpočetní kapacity vzdálených uzlů

– zvětšení dosahu poskytovaných služeb • užitná hodnota některých služeb je tím větší, čím větší je její potenciální dosah (např. elektronická pošta, Internetové telefonování, služby pro skupinovou diskusi, 4)


Způsoby propojování sítí propojovací prvek

Síť A

I

???

Síť B

podstatné je, jakým způsobem pracuje propojovací prvek – může pracovat na úrovni fyzické až aplikační vrstvy – podle toho se také pojmenovává

Pojmenování propojovacích zařízení I

Podle úrovně na které pracují: – – – –

I I I

fyzická vrstva: linková vrstva: síťová vrstva: aplikační vrstva:

opakovač (repeater) most (bridge), přepínač, (switch) směrovač (router) brána (gateway)

Propojovací prvek musí rozumět protokolům vrstvy v níž pracuje a všech vrstev nižších Pro vyšší protokolové vrstvy je jeho funkce transparentní a nemá na ně vliv – je pro ně „neviditelný“ Někdy (u některých standardů téměř vždy) je propojovací prvek viditelný i na vyšších vrstvách – může vystupovat jako standardní uzel – typické využití je pro konfiguraci jeho chování jako propojovacího prvku

• např. prostřednictvím webového rozhraní

Propojovací prvky I

Opakovač (Repeater) – pracuje ve fyzické vrstvě – je to pouze digitální zesilovač, který zesiluje a znovu tvaruje přenášený signál • kompenzuje zkreslení, útlum a další vlivy reálných obvodových vlastností přenosových cest – všímá pouze jednotlivých bitů • tedy toho, co je přenášeno na úrovni fyzické vrstvy – opakovač „nevnímá“,že určité skupiny bitů patří k sobě a tvoří přenosový rámec • nedokáže rozpoznat ani adresu odesilatele a příjemce dat (rámce) • nemá k dispozici informace, které by mu umožnily měnit svoje chování podle toho, jaká data skrz něj prochází

I

Ke všem bitům se musí chovat stejně


Chování opakovače – všechna data rozesílá („opakuje“) do všech stran (segmentů), ke kterým je připojen • neví, co by mohl zastavit a nemusel šířit dál – funguje v reálném čase • až na malé zpoždění ve vnitřních obvodech • nemá žádnou vnitřní paměť pro uložení dat – může propojovat jen segmenty se stejnou přenosovou rychlostí – ale s jinak různými vlastnostmi – metalické vedení X optika

– je nezávislý na protokolech linkové vrstvy • ale je závislý na specifikacích fyzické vrstvy, které často úzce souvisí s protokoly linkové vrstvě • existují tedy opakovače pro konkrétní standardy, např. pro Ethernet (zde se nazývají huby) – počet segmentů, které opakovač propojuje, není apriorně omezen


Nevýhody opakovače – jsou to „hloupá“ zařízení, šíří do ostatních segmentů i to, co by mohlo zůstat někde lokální • plýtvají dostupnou přenosovou kapacitou • neví, co by mohl zastavit a nemusel šířit dál


Most (Bridge) a přepínač (Switch) – snaží se oddělit komunikaci v jednotlivých propojovaných segmentech – mosty typicky spojují 2 segmenty, přepínače více – aby se mohly takto chovat, musí alespoň trochu rozumět přenášeným datům • potřebuje znát adresu příjemce a adresu odesilatele – tu může poznat z hlavičky rámce

– pracují ve spojové vrstvě • musí znát přenosové protokoly příslušné vrstvy, • rozumět formátu datových bloků na příslušné úrovni • chápat význam informací, které jsou s přenosem spojeny – hlavně adresy


Most (Bridge) a přepínač (Switch) – implementují filtrování (filtering) a cílené předávání (forwarding) • filtrování – propojovací uzel dokáže poznat, co nemusí být šířeno dále a také to dále nešíří

• cílené předávání – co má být šířeno šíří jen tam, kam je třeba

• díky těmto schopnostem lze významně „lokalizovat“ provoz


Most (Bridge) a přepínač (Switch) – aby dokázaly reagovat na adresy příjemce a odesilatele, nemohou již pracovat v reálném čase!!! • musí nějakým způsobem ukládat data – celé datové bloky nebo alespoň jejich části (ty, z nichž lze poznat adresy)

• díky tomu mohou propojovat segmenty s různými přenosovými rychlostmi – např. přepínač na Ethernetu: 1Gbit/s, 100Mbit/s a 10Mbit/s – obecně s různou implementací fyzické vrstvy

– vzniká dopravní zpoždění • jeho velikost může záviset na zátěži propojovacího prvku • v určitých situacích může dojít i ke ztrátě dat


Směrovač (Router) – pracuje v síťové vrstvě – analyzuje obsah sítového paketu a na základě sítové adresy směruje paket • musí mít „povědomí“ o topologii celé sítě – to však nemusí být zase příliš vysoké

• údaje jsou uloženy v tzv. směrovací tabulce – statická nebo s dynamickou aktualizací (specielní protokoly mezi směrovači)

– aby takovýto paket dostal, musí být na linkové vrstvě odeslán na jeho linkovou adresu – může spojovat sítě se zcela odlišnými fyzickými a linkovými technologiemi • typické např. pro IP sítě – samozřejmě nepracuje v reálném čase • zpoždění, možnost ztráty paketů


Funkce směrovače síťová vrstva linková vrstva

od A pro B od A pro C

od D pro B

C

A

D

B


Brána (Gateway) – pracuje ve vyšší než síťové vrstvě • často v aplikační, pak hovoříme o aplikační bráně – „rozumí“ (alespoň částečně) přenášeným datům – v systémech, kde je aplikační vrstva definována, mohou pracovat jako obecné propojovací prvky • alespoň z jedné strany • to je typické u průmyslových distribuovaných systémů – nejsou-li definovány obecné aplikační protokoly • brána podporuje jednu nebo několik aplikací • nebo jistou třídu aplikací – http gateway

– může oddělovat systémy postavené na zcela jiných technologiích • např. mimo OSI model

Základní modely přenosu dat I

Klient – Server – komunikace mezi dvěma uzly distribuovaného systému – role se mohou měnit • ve vztahu k jinému i k témuž uzlu – uzel v roli Serveru poskytuje službu uzlu v roli Klienta – služba může být potvrzovaná i nepotvrzovaná Klient

Server

žádost indikace odpověď potvrzení

Základní modely přenosu dat I

Producent – Konzument – komunikace mezi dvěma a více uzly distribuovaného systému • informace je vysílána do sítě • konzumenti ji přijímají současně – role se mohou měnit • ve vztahu k jinému i k témuž uzlu – služba je obvykle nepotvrzovaná Producent

Konzument(-i)

žádost indikace

Koncept VFD (Virtual Field Device) I I

Častá metoda zpřístupnění parametrizace aplikačních a komunikačních procesů Obvykle spojená s existencí nějakého adresáře objektů, kde: – každý reálný parametr má svůj virtuální obraz a:

• virtuální obraz je aktualizován podle reálného parametru nebo • reálný parametr je aktualizován podle hodnoty virtuálního obrazu

Systémy pro sběr a přenos dat

Recommend Documents