Síťové technologie pro přenos informací. Technologie pro přenos informací v SAN Technologie pro přenos dat a informací

V počítačových sítích existují následující technologie přenosu informací: Fast Ethernet, IEEE 1394 / USB, Fibre Channel, FDDI, X.25, Frame Relay, ATM, ISDN, ADSL, SONET. První čtyři technologie přenosu dat: Fast Ethernet, IEEE 1394 / USB, Fibre Channel a FDDI jsou označovány jako technologie místní sítě... Zbytek byl vytvořen pro globální komunikační kanály. Zvažme některé běžné technologie přenosu dat - Fast Ethernet, Fibre Channel, FDDI, ISDN.

Rychlý ethernet nebo " 100Base-T„Jedná se o vysokorychlostní technologii přenosu dat v místních sítích. Pravidla přenosu dat pomocí této technologie jsou definována standardem IEEE 802.3u. Tento standard popisuje pravidla provozu protokolů druhé vrstvy modelu OSI (vrstva datového spojení) a poskytuje možnost přenosu dat rychlostí 100 Mb / s.

Technologie 100Base-T využívá protokol CSMA / CD jako protokol pro řízení přístupu k médiím. 100Base-T staví na škálovatelnosti poskytované metodou CSMA / CD. Škálování znamená schopnost nepřetržitě zvětšovat nebo zmenšovat velikost sítě bez výrazného snížení jejího výkonu, spolehlivosti a správy. Technologie 100Base-T používá kabel UTP5 (nestíněný kroucený pár kategorie 5).

Technologie 100Base-T má následující vlastnosti.

1. Díky použití stejného protokolu řízení přístupu k médiím-sítě CSMA / CD, využívající technologii 10Base-T Ethernet, lze snadno převést na vysokorychlostní technologii 100Base-T. Proto mnoho výrobců vyrábí síťové karty podporující obě technologie přenosu dat: 10Base-T Ethernet a 100Base-T. Tyto síťové karty mají vestavěné funkce automatická detekce rychlost přenosu dat v síti a automatické přizpůsobení příslušnému provoznímu režimu. Protože 10Base-T Ethernet a 100Base-T mohou snadno koexistovat ve stejné síti, mají správci velmi vysoký stupeň flexibility při migraci stanic z 10Base-TEthernet na 100Base-T.
2. Kabel UTP5 a síťové karty 100Base-T v současné době vyrábí obrovské množství výrobců.

Nevýhody použití technologie 100Base-T jsou výrazně větší omezení délky kabelových segmentů než u technologie 10Base-T Ethernet. Ve srovnání s 10Base-T Ethernet, který umožňuje sítě o maximálním průměru 500 m, 100Base-T omezuje tento průměr na 205 m. Stávající sítě, které tento limit překročí, budou vyžadovat další směrovače.

Příslib technologie 10Base-T spočívá v tom, že se vyvíjí nová technologie Gigabit Ethernet (známá také jako 1000Base-T nebo IEEE 802.3z), aby vyhovovala stávajícím kabelážním systémům UTP5. S touto technologií se rychlost přenosu dat v síti zvyšuje na 1000 Mbps, což je desetkrát rychlejší než přenos dat pomocí technologie 100Base-T.

Jednou z relativně nových technologií pro přenos dat je Fibre Channel.

Technologie Fibre Channel je založen na použití optického vlákna jako média pro přenos dat. Nejběžnější aplikace této technologie je dnes v sítích vysokorychlostních úložišť (SAN). Taková zařízení se používají k vytváření vysoce výkonných klastrových systémů. Technologie Fibre Channel byla původně vytvořena jako rozhraní, které umožňuje vysokorychlostní výměnu dat mezi pevnými disky a procesorem počítače. Později byl standard doplněn a nyní definuje mechanismy interakce nejen mezi systémy pro ukládání dat, ale také způsoby interakce několika uzlů klastrového systému mezi sebou navzájem a zařízeními pro ukládání dat.

Technologie Fibre Channel má oproti jiným médiím několik výhod, z nichž nejdůležitější je rychlost. Technologie Fibre Channel poskytuje rychlost přenosu dat 100 Mb / s. Druhou důležitou výhodou je schopnost přenášet signál na velmi dlouhé vzdálenosti. Výměna dat pomocí světelného signálu místo elektrického umožňuje přenášet informace na vzdálenosti až 10–20 km bez použití opakovačů (při použití jednovlnného kabelu). Třetí výhodou technologie Fibre Channel je úplná odolnost proti elektromagnetickému rušení. Tato kvalita umožňuje aktivně využívat optické přenosové médium i v průmyslových prostorách s velkým množstvím elektromagnetického rušení. Čtvrtou výhodou je úplná absence vyzařování signálu do prostředí, což umožňuje používat Fibre Channel v sítích se zvýšenými požadavky na zabezpečení zpracovávaných a uložených dat.

Hlavní nevýhodou technologie Fibre Channel jsou její náklady: optický kabel se všemi konektory a způsoby instalace, které jej doprovázejí, je výrazně dražší než měděné kabely.

Pro organizaci vysokorychlostních lokálních sítí se používá FDDI (Fiber Distributed Data Interface).

Technologie FDDI není určen pro přímé připojení počítačů, ale pro budování vysokorychlostních páteřních komunikačních kanálů (páteř), spojujících několik segmentů místní sítě. Nejjednodušším příkladem takové páteře jsou dva servery propojené vysokorychlostním komunikačním kanálem založeným na dvou síťových kartách a kabelu. Stejně jako technologie 100Base-T poskytuje FDDI rychlost přenosu dat 100 Mbps.

Síť FDDI používá topologii duálního fyzického prstence. Vysílané signály se pohybují po prstencích v opačných směrech. Jeden z prstenů se nazývá primární a druhý se nazývá sekundární. Při správném fungování sítě slouží primární prsten k přenosu dat a sekundární funguje jako náhradní.

V síti FDDI funguje každé síťové zařízení (síťový uzel) jako opakovač. FDDI podporuje čtyři druhy uzlů: stanice s dvojité připojení(DAS-stanice s dvojitým připojením), stanice s jedním připojením (SAS), koncentrátor s dvojitým připojením (DAC) a koncentrátor s jedním připojením (SAC). DAS a DAC se vždy připojují k oběma kroužkům, zatímco SAS a SAC se připojují pouze k primárnímu kruhu.

Pokud v kterémkoli bodě sítě dojde k přerušení kabelu nebo jinému přerušení, což znemožní přenos dat mezi sousedními síťovými uzly, pak zařízení DAS a DAC obnoví provozuschopnost sítě a přesměrují signál obcházející nefunkční segment pomocí sekundárního prstence.

FDDI používá přístupový token jako protokol pro řízení přístupu k médiím a optický kabel jako přenosové médium.

Technologie FDDI má následující výhody.

Topologie duálního fyzického prstence zajišťuje spolehlivý přenos dat tím, že udržuje síť v provozu v případě přerušení kabelu. Standard FDDI obsahuje funkce správy sítě. Kromě uvedených výhod existuje specifikace (CDDI - Copper Distributed Data Interface) pro budování sítě pomocí technologie FDDI pomocí měděného krouceného páru. Tato specifikace snižuje náklady na nasazení sítě tím, že místo vláken používá levnější měď.

Hlavní nevýhodou FDDI jsou náklady na vybudování sítě. Síťové karty a optický kabel pro FDDI jsou výrazně dražší než jiné technologie, které poskytují stejnou rychlost přenosu dat. Specifika instalace optického kabelu vyžaduje další školení specialistů, kteří s kabelem pracují. Ačkoli jsou CDDI NIC levnější než FDDI NIC, jsou nicméně dražší než 100Base-T NIC.

Technologie digitální výměny dat pomocí telefonních linek Digitální síť integrovaných služeb (ISDN) poskytuje možnost výměny dat ve formě přenosu digitálního signálu přes digitální telefonní linky. Tato data mohou být kombinací obrazových, zvukových a jiných dat. ISDN má několik technologických řešení, která zákazníkovi zajišťují požadovaný výkon komunikačního kanálu. Pro jednotlivce a malé kanceláře jsou poskytovány hlavně linky s rozhraním Basic Rate Interface (BRI). Pro velké společnosti je k dispozici řada Primary Rate Interface - PRI. BRI používá dva nosiče 64 Kbps (B) pro příjem a přenos dat a jeden řídicí kanál (delta-D) k navázání a udržování spojení. PRI je soubor několika digitálních linek používaných paralelně k příjmu a přenosu dat. Takové sady linek obdržely symboly T1 a E1. Ve Spojených státech je standardem používání linek Tl. T1 se skládá z 23 kanálů B a jednoho kanálu D s celkovou šířkou pásma 1,544 Mb / s.

V Evropě se používají linky E1. E1 se skládá z 30 kanálů B a jednoho kanálu D s celkovou šířkou pásma 2,048 Mb / s.

ISDN vyžaduje speciální vybavení, včetně digitálních telefonních linek a jednotek pro ukončení sítě (NT-1). NT-1 převádí vstupní signál na digitální, distribuuje jej rovnoměrně přes přenosové kanály a provádí diagnostickou analýzu stavu celé datové linky. NT-1 je také místem připojení k digitální síti různých zařízení: telefonů, počítačů atd. Také NT-1 může fungovat jako převodník pro připojení zařízení, které samostatně nepodporuje ISDN.

Výhody ISDN jsou následující.

1. Rychlost výměny dat byla zvýšena o další možnosti integrace dat, hlasu a videa do jednoho proudu.
2. Pomocí ISDN máte možnost přenášet data a hlasový provoz současně po jedné telefonní lince.

Nevýhodou ISDN je jeho pomalé rozšiřování kvůli potřebě transformace stávající infrastruktury telefonní sítě, což s sebou nevyhnutelně nese značné náklady.

1. Předmět disciplíny, úkol a účel výuky disciplíny
Disciplína „Informační přenosové technologie“ je jednou z normativních oborů, která je zařazena do cyklu přírodovědného (zásadního) vzdělávání specialistů ve směru „Informatika“.

Disciplína zajišťuje zvážení základních technologií pro přenos informací v počítačových sítích na fyzické, kanálové a síťové úrovni.

Přednáška pojednává o telekomunikačních technologiích, hlavních prvcích informační teorie, charakteristikách a klasifikaci informačních sítí, referenčním modelu (OSI), komunikačních linkách a kanálech přenosu dat, technologiích přenosu dat na fyzické vrstvě, technologiích přenosu dat na datovém spoji vrstva v lokálních a globálních sítích, technologie přenosu informací na úrovni sítě v IP sítích.

Účel disciplíny:

seznámení se základními prvky teorie informace a telekomunikačních technologií;
formování teoretických znalostí v oblasti technologií přenosu informací v počítačových sítích;
naučit se rozumně volit požadované technologie a prostředky přenosu informací při vývoji počítačových sítí a webových aplikací;
získat praktické dovednosti při práci s prostředky přenosu informací v počítačových sítích na fyzické, kanálové a síťové úrovni.

Úkolem studia kurzu „Technologie přenosu informací“ je teoretická a praktická příprava budoucích specialistů na otázky jako:

technologie přenosu informací v počítačových sítích;
protokoly pro přenos informací v LAN, vyhrazené (sériové) komunikační linky a globální sítě s přepínáním obvodů a paketů;
prostředky přenosu informací v informačních sítích;
architektura informačních sítí.

2. Co by měl student vědět, umět a s čím by se měl seznámit v důsledku studia oboru Vzhledem ke studiu oboru musí student
VĚDĚT:

základní prvky teorie informace;
základní moderní technologie přenos informací na fyzické, kanálové a síťové úrovni;
typy a charakteristiky komunikačních linek a kanálů pro přenos informací;
metody převodu signálů a způsoby multiplexování komunikačních kanálů;
moderní metody přenos informací v kompozitních sítích.

zdůvodnit výběr technologií přenosu informací pro řešení praktických problémů v procesu navrhování počítačových sítí;
navrhnout kabelovou strukturu počítačové sítě;
vybrat vybavení kabelového systému pro budování infrastruktury LAN.

BUĎTE VĚDOMÍ:

s hlavními trendy ve vývoji technologií přenosu informací;
s perspektivou rozvoje telekomunikačních technologií;
s moderními prostředky výměny a zpracování informací v místních a územních sítích;

Učební plán kurzu o objemu 150 akademických hodin se skládá ze dvou informačních (vzdělávacích) modulů s objemem 5 kreditů (objem kreditu ECTS je 30 akademických hodin) a skládá se ze třídního studia a samostatné práce studentů.

Použité zdroje informací:

Počítačové sítě. Principy, technologie, protokoly: Učebnice pro vysoké školy. 4. vyd. / V.G. Olifer, N.A. Olifer - Petrohrad. Peter, 2010.- 944 s.
Broido V.L. Výpočetní systémy, sítě a telekomunikace: Učebnice pro univerzity. 2. vyd. - SPb.: Peter, 2006 - 703 s.
Tkachenko V.A. že v. Comp "Uterine Merezhi and Telecommunications: Navch. Prokurátor / V. A. Tkachenko, O. V. Kasilov, V. A. Ryabik. - Charkov: NTU" KhPI ", 2011. - 224 s.
A. L. Dmitriev. Optické systémy pro přenos informací / učebnice. - SPb: SPbGUITMO, 2007.- 96 s.

Místní a globální počítačové sítě a technologie pro jejich využití při výuce školáků

Moderní systém všeobecného sekundárního vzdělávání, všechny vzdělávací oblasti, které jsou tak či onak zahrnuty, je zaměřen na rozvoj dovedností studentů pracovat s informacemi. Není náhodou, že ve většině státních programů, které určují prioritní oblasti rozvoje vzdělávání v Ruské federaci, je zvláštní pozornost věnována formování všeobecných vzdělávacích a obecných kulturních dovedností studentů pracujících s informacemi a prostředky jejich zpracování, které se stává hlavním jádrem profesní činnosti absolventů vzdělávacích institucí v informační společnosti, nezbytnou složkou informační kultury .... Na druhé straně touha utvářet informační kulturu mezi budoucími absolventy vede k orientaci všeobecného vzdělávání na získávání znalostí o telekomunikacích a médiích studenty, využívání telekomunikací k získávání různých znalostí a kreativního vyjadřování, hodnocení spolehlivost informací, rozvoj kritického myšlení, korelace informací a znalostí, schopnost správně organizovat informační proces, hodnotit a poskytovat informační bezpečnost.
Telekomunikační systémy mají zásadní význam nejen v systému všeobecného středního vzdělávání, ale hrají zásadní roli téměř ve všech sférách společnosti. Na úrovni rozvoje telekomunikačního informačního prostoru je nejvýznamnějším otiskem úroveň rozvoje primárních komunikačních sítí a úroveň rozvoje síťových informačních technologií, které lze právem považovat za technologie. přenos informací.
Pod komunikační síť porozumět souhrnu kabelových, rádiových, optických a jiných komunikačních kanálů, specializovaných zařízení pro vytváření kanálů, jakož i komunikačních center a uzlů, které zajišťují fungování této sítě. Téměř ve všech moderních komunikačních sítích používaných při vytváření informačních telekomunikačních systémů je současně přítomno a spolupracuje několik částí sítě, které se liší svými charakteristikami. Tyto okolnosti do značné míry určují strategii a taktiku vytváření a používání síťových informačních technologií.
Síť informační technologie vyvinuté současně s rozvojem komunikačních kanálů. Na počátku minulého století byl základ telegrafních a telefonních komunikačních sítí tvořen analogovými drátovými a rádiovými telekomunikačními kanály, které pak s rozvojem mikroelektroniky začaly být stále více nahrazovány digitálními komunikačními vlákny s významnými vyšší charakteristiky z hlediska kvality a rychlosti přenosu informací. Vznikl koncept telekomunikační technologie, který spojuje metody racionální organizace práce telekomunikačních systémů.
Telekomunikační systémy dnes používané v systému všeobecného středního vzdělávání jsou zpravidla založeny na různých vzájemných propojeních počítačů. Na připojené počítače lze pohlížet z různých perspektiv. Propojení počítačů na jedné straně je počítačová síť... Na druhé straně je to prostředek pro přenos informací v prostoru, prostředek pro organizaci komunikace mezi lidmi. Díky této vlastnosti jsou počítačové sítě stále častěji nazývány telekomunikačními sítěmi, čímž se zdůrazňuje jejich účel, a nikoli vlastnosti jejich zařízení.
Rozlišovat

· Místní a globální telekomunikační sítě. Místní síť se zpravidla nazývá síť, která spojuje počítače umístěné v jedné budově, jedné organizaci, v rámci okresu, města nebo země. Jinými slovy, nejčastěji je místní síť omezeným prostorem. Místní sítě jsou v oblasti vzdělávání běžné. Většina škol a dalších vzdělávacích institucí má počítače připojené k místní síti. Moderní technologie zároveň umožňují propojit jednotlivé počítače umístěné nejen v různých místnostech nebo budovách, ale umístěné na různých kontinentech. Není náhodou, že najdete vzdělávací instituce, které mají pobočky v různých zemích, jejichž počítače jsou připojeny k místním sítím. Místní sítě navíc mohou také spojovat počítače různých vzdělávacích institucí, což nám umožňuje hovořit o existenci místních sítí ve vzdělávacím sektoru.
Na rozdíl od místních sítí nemají globální sítě žádná prostorová omezení. K globální síti lze připojit jakýkoli počítač. K informacím zveřejněným v této síti má přístup kdokoli. Nejslavnějším příkladem globální telekomunikační sítě je internet (INTERNET), ke kterému přistupuje stále větší počet středních škol. Internet není jedinou globální telekomunikační sítí. Existují i další, například síť FIDO nebo síť SPRINT.
Většina škol a dalších vzdělávacích institucí systému všeobecného sekundárního vzdělávání má tedy jak místní sítě, tak schopnost využívat globální sítě.
Díky všemožným informacím a telekomunikačním technologiím a způsobům organizace dat při jejich odesílání prostřednictvím komunikačních kanálů zaujímá ústřední místo celosvětová informační počítačová síť Internet. Navíc je to dnes prakticky jediná globální telekomunikační síť, která je univerzálně používána v systému všeobecného sekundárního vzdělávání. Je to do značné míry dáno vysokou rychlostí a spolehlivostí přenosu dat přes internet v různých formátech (text, grafika, zvuk, video atd.). Internet poskytuje příležitost ke kolektivnímu přístupu ke vzdělávacím materiálům, které mohou být prezentovány jak ve formě jednoduchých učebnic (elektronických textů), tak ve formě komplexních interaktivních systémů, počítačových modelů, virtuálních vzdělávacích prostředí atd.
Počet uživatelů a zdrojů informací na internetu neustále roste. Kvalita poskytovaných telekomunikačních služeb se navíc neustále zlepšuje. Díky tomu získávají vysoce kvalitní přístup k internetu nejen podniky a organizace působící v ekonomické a jiné oblasti, ale také instituce všeobecného středního vzdělávání.
Moderní internet je charakterizován přítomností vážného problému organizování globálního vyhledávání informací. Byly vyvinuty takzvané vyhledávače, které do správné slovo nebo kombinace slov najde odkazy na stránky v síti, ve kterých je toto slovo nebo kombinace prezentována. Přitom i přes existenci stávajících vyhledávačů musí uživatel strávit spoustu času jak procesem vyhledávání informací, tak zpracováním a systematizací získaných dat.
Ve vzdělání tento problém pociťováno obzvláště akutně: pokud jsou vzdělávací informační zdroje prezentovány v síti, pak jsou zpravidla prezentovány nesystémově. Absence systematického přístupu k umisťování těchto zdrojů, jakož i nejednotnost při řešení psychologických, pedagogických, technologických, estetických, ergonomických a řady dalších problémů při vývoji a provozu vzdělávacích zdrojů na internetu vede k praktické nevyužití výhod telekomunikací za účelem zlepšení kvality vzdělávacího procesu.
Nejrozšířenější komunikační technologií a odpovídající službou v počítačových sítích se stala technologie počítačové metody pro odesílání a zpracování informačních zpráv, která zajišťuje operativní komunikaci mezi lidmi. E-mail (e-mail) - systém pro ukládání a odesílání zpráv mezi lidmi, kteří mají přístup k počítačové síti. Jakékoli informace ( textové dokumenty(obrázky, digitální data, zvukové nahrávky atd.). Takové servisní oddělení implementuje:

úprava dokumentů před přenosem,
ukládání dokumentů a zpráv,
přeposílání korespondence,
kontrola a oprava chyb přenosu,
vystavení potvrzení o přijetí korespondence adresátem,
přijímání a ukládání informací,
prohlížení přijaté korespondence.

E-mail lze použít ke komunikaci s účastníky vzdělávacího procesu a zasílání vzdělávacích materiálů. Důležitou vlastností e-mailu, která je atraktivní pro všeobecné sekundární vzdělávání, je možnost implementace asynchronní výměny informací. K používání e-mailu stačí zvládnout několik příkazů poštovního klienta pro odesílání, přijímání a zpracování informací. Všimněte si, že při komunikaci prostřednictvím e-mailu vzniká více psychologických a pedagogických problémů než technických. Faktem je, že v přímé lidské komunikaci se informace přenášejí nejen prostřednictvím řeči, ale jsou zde zahrnuty další formy komunikace: mimika, gesta atd. K přenosu emocí během korespondence můžete samozřejmě použít „emotikony“, ale to problém neosobní komunikace neřeší. Přechod do psaného jazyka však podporuje pozitivní vlastnosti, jako je přesnost, stručnost výrazu a úhlednost.

E-mail mohou pedagogové využít ke konzultacím, zasílání testů a profesionální komunikaci s kolegy. Je také vhodné jej použít k vedení elektronické lekce v asynchronním režimu, kdy je studentům dříve zaslán text lekce v elektronické podobě, úryvky z doporučené literatury a dalších školicích materiálů a poté probíhá konzultace e-mailem.
Charakteristickou vlastností a pohodlností e-mailu je možnost odeslat stejnou zprávu velkému počtu příjemců najednou.
Podobný distribuční princip používá i jiná internetová služba s názvem seznam e-mailových adres ... Tato služba funguje v režimu předplatného. Přihlášením k odběru e -mailového seznamu dostává odběratel v pravidelných intervalech schránka výběr e -mailů na zvolené téma. Seznamy adres plní funkce periodik na internetu.
Ve všeobecném vzdělávacím systému je možné pomocí seznamů adres organizovat tzv "virtuální učebny" ... Ve vytvořené studijní skupině školáků se vysvětlí pravidla a způsoby předplatného a ona začne pracovat. Každá zpráva adresovaná skupině kterýmkoli z jejích členů je automaticky odeslána všem členům skupiny. Jeden z členů takové skupiny může být učitel.
Hlavními didaktickými možnostmi využití seznamů adres je automatická distribuce vzdělávacích materiálů a organizace virtuálních učeben.
Telekonference jsou další populární službou poskytovanou moderními telekomunikačními sítěmi a implementací výměny informací mezi lidmi spojenými společnými zájmy.
Telekonference je online fórum organizované za účelem diskuse a výměny zpráv na konkrétní téma.
Telekonference vám umožňuje zasílat zajímavé zprávy na vyhrazené počítače v síti. Zprávy lze číst připojením k počítači a výběrem tématu k diskusi. Dále, pokud si přejete, můžete odpovědět autorovi článku nebo poslat vlastní zprávu. Je tedy organizována síťová diskuse, která má zpravodajský charakter, protože zprávy jsou uloženy na krátkou dobu.
Přítomnost zvukových a obrazových zařízení (mikrofon, digitální videokamera atd.) Připojených k počítači umožňuje organizovat počítačové audio a video konference, které jsou v systému všeobecného středního vzdělávání stále rozšířenější.
Na rozdíl od distribučních seznamů založených na e-mailech jsou některé diskusní skupiny a diskusní skupiny v reálném čase. Rozdíl je v tom, že v případě seznamu adresátů dochází k výměně informací off-line pomocí automatického zasílání e-mailů e -maily... Server zpráv okamžitě zveřejní všechny zprávy na obecné desce a na nějakou dobu je uloží. Telekonference tedy umožňují organizovat diskusi jak on-line, tak ve zpožděném režimu. Při organizaci školení je vhodné používat diskusní skupiny moderované učiteli.
S vývojem technické prostředky počítačové sítě zvyšují rychlost přenosu dat. To umožňuje uživatelům připojeným k síti nejen vyměňovat si textové zprávy, ale také přenášet zvuk a video na značnou vzdálenost. Jedním ze zástupců programů implementujících komunikaci přes síť je program NetMeeting, který je součástí sady internet Explorer... MS NetMeeting je prostředek informatizace, který implementuje možnost přímé komunikace přes internet.
Je třeba poznamenat, že pro implementaci zvukové komunikace je vyžadováno vhodné technické vybavení: zvuková karta, mikrofon a akustické systémy. K přenosu videa potřebujete grafickou kartu a kameru nebo pouze kameru, která podporuje standard Video pro Windows.
Hlavní směry používání MS NetMeeting ve vzdělávacím procesu jsou:

organizace virtuálních školení a konzultací v reálném čase, včetně hlasové komunikace a přenosu videa účastníků;
výměna informací v textovém a grafickém režimu;
organizace pracovat spolu se vzdělávacími informacemi on-line;
zasílání vzdělávacích a metodických informací ve formě souborů v reálném čase.

Jednou z nejdůležitějších telekomunikačních technologií je distribuované zpracování dat... V tomto případě osobní počítače se používají v místech původu a aplikace informací. Pokud jsou propojeni komunikačními kanály, pak to umožňuje distribuovat jejich zdroje do oddělených funkčních oblastí činnosti a změnit technologii zpracování dat směrem k decentralizaci.
V nejsložitějších systémech distribuovaného zpracování dat se provádí připojení k různým informačním službám a systémům obecný účel(zpravodajské služby, národní a globální systémy pro vyhledávání informací, databáze a znalostní banky atd.).
Mimořádně důležitá služba pro všeobecné sekundární vzdělávání, implementovaná v počítačových sítích, je automatické vyhledávání informací... Pomocí specializovaných nástrojů - systémů pro získávání informací můžete rychle najít informace, které vás zajímají, ve světových informačních zdrojích.
Hlavními didaktickými cíli využití těchto zdrojů získaných prostřednictvím telekomunikačních kanálů při výuce školáků je komunikace informací, formování a upevňování znalostí, formování a zlepšování dovedností a schopností, kontrola asimilace a generalizace.
Využití dnes dostupných vzdělávacích informačních zdrojů, z nichž většina je zveřejněna na internetu, umožňuje:

organizovat různé formy aktivit školáků za účelem nezávislého získávání a prezentace znalostí;
„aplikovat celou škálu možností moderních informačních a telekomunikačních technologií v procesu provádění různých typů vzdělávacích aktivit, včetně registrace, shromažďování, ukládání, zpracování informací, interaktivního dialogu, modelování objektů, jevů, procesů, fungování laboratoře (virtuální, se vzdáleným přístupem ke skutečnému vybavení) atd .;
využívat ve vzdělávacím procesu možnosti multimediálních technologií, hypertextových a hypermediálních systémů;
diagnostikovat intelektuální schopnosti školáků, stejně jako úroveň jejich znalostí, schopností, dovedností, úroveň přípravy na konkrétní hodinu;
řídit učení, automatizovat procesy monitorování výsledků vzdělávacích aktivit, školení, testování, generovat úkoly v závislosti na intelektuální úrovni konkrétního studenta, úrovni jeho znalostí, schopností, dovedností a charakteristik jeho motivace;
vytvářet podmínky pro realizaci samostatných vzdělávacích aktivit školáků, pro samostudium, seberozvoj, sebezdokonalování, sebevzdělávání, seberealizace;
pracovat v moderních telekomunikačních prostředích, poskytovat správu toku informací.

Počítačová telekomunikace tedy není jen účinný výukový nástroj, který vám umožní naučit se pracovat s informacemi, ale na druhé straně je počítačová telekomunikace zvláštním prostředím pro vzájemnou komunikaci lidí, prostředím pro interaktivní interakci mezi zástupci různých národních, věkových, profesních a dalších skupin uživatelů bez ohledu na jejich umístění.
Bohužel mnoho stávajících metod efektivního využívání telekomunikačních technologií v procesu výuky školáků učitelé stále plně nevyužívají. Moderní učitel, kromě schopnosti pracovat s nejnovějšími počítačovými technologiemi, by měl mít představu o možných způsobech jejich využití ve vzdělávacím procesu. Zkušenosti teoretického a praktického zvládnutí učitelů různých metod používání telekomunikačních technologií v procesu učení by se mohly stát základem pro zvyšování efektivity a kvality vzdělávání, pro formování a další zlepšování jejich odborných dovedností.

Moderní systémy přenosu informací - ϶ᴛᴏ počítačové sítě. Souhrn všech předplatitelů počítačové sítě se nazývá předplatitelská síť. Zařízení pro komunikaci a přenos dat tvoří síť pro přenos dat (obr. 2.1).

Rýže. 2.1 - Blokové schéma počítačové sítě.

Datová přenosová síť se skládá z mnoha geograficky rozptýlených spínacích uzlů propojených navzájem a se síťovými předplatiteli pomocí různých komunikačních kanálů.

Přepínací uzel je komplex hardwaru a softwaru, který zajišťuje přepínání kanálů, zpráv nebo paketů. V tomto případě termín „přepínání“ znamená postup distribuce informací, ve kterém je tok dat přicházející do uzlu jedním komunikačním kanálem přenášen z uzlu jinými komunikačními kanály s přihlédnutím k požadované přenosové trase.

Rozbočovač v síti pro přenos dat je zařízení, které kombinuje zátěž několika kanálů pro přenos dat pro následný přenos přes menší počet kanálů. Použití rozbočovačů vám umožňuje snížit náklady na organizaci komunikačních kanálů, které zajišťují připojení předplatitelů k síti pro přenos dat.

Komunikační kanál je sada technických prostředků a propagačního média, které zajišťuje přenos zprávy jakéhokoli druhu ze zdroje do přijímače pomocí telekomunikačních signálů.

Struktura počítačové sítě, postavená na principu organizace výměny informací prostřednictvím přepínacích uzlů sítě pro přenos dat, předpokládá, že předplatitelé sítě nemají mezi sebou přímé (vyhrazené) komunikační kanály, ale připojují se k nejbližšímu přepínacímu uzlu a prostřednictvím něj (a dalších mezilehlých uzlů) s jakýmkoli jiným předplatitelem této nebo dokonce jiné počítačové sítě.

Výhody budování počítačových sítí s využitím přepínacích uzlů sítě pro přenos dat jsou: výrazné snížení celkového počtu komunikačních kanálů a jejich délky v důsledku absence extrémně důležité organizace přímých kanálů mezi různými účastníky sítě; vysoký stupeň využití šířky pásma komunikačních kanálů díky použití stejných kanálů pro přenos různých typů informací mezi účastníky sítě; schopnost sjednotit technická řešení pro výměnu softwaru a hardwaru pro různé předplatitele sítě, včetně vytvoření uzlů integrovaných služeb schopných přepínat informační toky obsahující datové, hlasové, telefaxové a video signály.

Sítě přenosu dat dnes používají tři způsoby přepínání: přepínání obvodů, přepínání zpráv a přepínání paketů.

Při přepínání kanálů se v síti vytvoří přímé spojení vytvořením kanálu přenosu dat typu end-to-end (bez přechodného hromadění informací během přenosu). Fyzický význam přepínání kanálů je ve skutečnosti ten, že před zahájením přenosu informací v síti přes přepínací uzly je vytvořeno přímé elektrické spojení mezi odesílajícím účastníkem a příjemcem zprávy. Takové spojení se vytvoří odesláním speciální zprávy od odesílatele, „obsahuje číslo (adresu) volaného účastníka“ a při průchodu sítí obsadí komunikační kanály po celé cestě následného přenosu zprávy. Při přepínání kanálů musí být všechny součásti vytvořeného komunikačního kanálu typu end-to-end volné. V případě, že v kterékoli části sítě nebude zajištěn průchod hovoru (např bezplatné kanály mezi přepínacími uzly, které tvoří cestu přenosu zprávy), potom volající obdrží odmítnutí navázat spojení a jeho hovor je pro síť považován za ztracený.

Po navázání spojení obdrží odesílající předplatitel zprávu, že může zahájit přenos dat. Základní vlastností přepínání kanálů je, že všechny kanály obsazené při navazování spojení jsou použity v procesu přenosu dat současně a jsou uvolněny až po dokončení přenosu dat mezi předplatiteli. Typickým příkladem sítě s přepojováním okruhů je telefonní síť.

Když jsou zprávy přepnuty, zpráva je přijata a akumulována v přepínacím uzlu a poté je provedeno její následné vysílání. Tato definice implikuje hlavní rozdíl mezi přepínáním zpráv a přepínáním obvodů, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ spočívá v zásadě v tom, že když jsou zprávy přepínány, zprávy jsou mezilehlé úložiště v přepínacích uzlech a probíhá jejich zpracování (stanovení priority zprávy, násobení pro vícesměrové vysílání, nahrávání zpráv a archiv atd.). Ke zpracování zpráv musí mít formát přijatý v síti, to znamená stejný typ uspořádání jednotlivých prvků zprávy. Zpráva od předplatitele jde nejprve do uzlu přepínání sítě, ke kterému je předplatitel připojen. Dále uzel zpracovává zprávu a určuje směr jejího dalšího přenosu s přihlédnutím k adrese. Pokud jsou všechny kanály ve zvoleném směru přenosu zaneprázdněny, zpráva čeká ve frontě na okamžik uvolnění požadovaného kanálu. Poté, co se zpráva dostane do síťového uzlu, ke kterému je připojen předplatitel příjemce, je mu zpráva vydána v plném rozsahu prostřednictvím komunikačního kanálu mezi tímto uzlem a předplatitelem. ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, zpráva při průchodu sítí v daném čase zabírá pouze jeden komunikační kanál.

Přepínání paketů je definováno jako typ přepínání zpráv, ve kterém jsou zprávy rozděleny na kusy nazývané pakety a přenášeny, přijímány a akumulovány jako takové datové pakety.

Tyto pakety jsou očíslovány a opatřeny adresami, což jim umožňuje přenášet je po síti současně a nezávisle na sobě.

Téměř každá moderní společnost má potřebu zlepšit účinnost sítí a technologií počítačových systémů. Jedním z předpokladů je bezproblémový přenos informací mezi servery, datovými úložišti, aplikacemi a uživateli. Právě metoda přenosu dat v informačních systémech se často stává úzkým hrdlem výkonu a neguje všechny výhody moderních serverů a úložných systémů. Vývojáři a správci systému se pokoušejí odstranit nejzjevnější překážky, přestože vědí, že jakmile je překážka odstraněna v jedné části systému, objeví se v jiné.

V průběhu let vznikala úzká místa převážně na serverech, ale jak se servery vyvíjely funkčním a technologickým způsobem, začaly migrovat do sítí a síťových úložných systémů. Nedávno byla vytvořena velmi velká úložná pole, která přináší úzká místa zpět do sítě. Růst a centralizace dat a požadavky na šířku pásma aplikací nové generace často spotřebovávají veškerou dostupnou šířku pásma.

Když je manažer informačních služeb postaven před úkol vytvořit nový nebo rozšířit stávající systém zpracování informací, jednou z nejdůležitějších otázek pro něj bude výběr technologie přenosu dat. Tento problém zahrnuje nejen výběr síťové technologie, ale také protokol pro připojení různých periferních zařízení. Nejpopulárnějšími řešeními SAN (Storage Area Network) jsou Fibre Channel, Ethernet a InfiniBand.

Ethernetová technologie

Technologie Ethernet je dnes v čele vysoce výkonného sektoru LAN. Podniky po celém světě investují do ethernetové kabeláže a vybavení a do školení zaměstnanců. Široké používání této technologie umožňuje udržet nízké ceny na trhu a náklady na implementaci každé nové generace sítí mají tendenci se snižovat. Neustálý růst objemu provozu v moderních sítích nutí operátory, správce a architekty podnikové sítě podívejte se na rychlejší síťové technologie k vyřešení problému s nedostatkem šířky pásma. Přidat do rodiny Ethernetový standard 10-gigabitový ethernet umožňuje podporu nových LAN aplikací.

Ethernet, který byl představen před více než čtvrt stoletím, se brzy stal dominantní technologií LAN. Díky své snadné instalaci a údržbě, spolehlivosti a nízkým nákladům na implementaci jeho popularita vzrostla natolik, že dnes můžeme s jistotou říci, že téměř veškerý provoz na internetu začíná a končí v ethernetových sítích. Standard IEEE 802.3ae 10-Gigabit Ethernet, schválený v červnu 2002, představuje zlom ve vývoji této technologie. Po svém zavedení se ethernet rozšiřuje o metropolitní (MAN) a rozsáhlé (WAN) sítě.

Existuje řada tržních faktorů, o kterých analytici tvrdí, že posouvají do popředí technologii 10 Gigabitového ethernetu. Ve vývoji síťových technologií se již tradičně stal vznik aliance rozvojových společností, jejímž hlavním úkolem je propagace nových sítí. 10gigabitový ethernet není výjimkou. Původem této technologie byla 10-Gigabit Ethernet Alliance (10 GEA), která zahrnovala takové průmyslové giganty jako 3Com, Cisco, Nortel, Intel, Sun a mnoho dalších (více než sto) společností. Zatímco v předchozích verzích Fast Ethernetu nebo Gigabitového ethernetu si vývojáři půjčili určité prvky jiných technologií, specifikace nového standardu byly vytvořeny prakticky od nuly. Kromě toho byl projekt 10-Gigabit Ethernet zaměřen na velké dopravní a páteřní sítě, například v celém městě, zatímco dokonce Gigabit Ethernet byl vyvinut výhradně pro použití v místních sítích.

10gigabitový ethernetový standard zajišťuje přenos informačních toků rychlostí až 10 Gb / s přes jeden a více režimový optický kabel. V závislosti na přenosovém médiu může být vzdálenost mezi 65 m a 40 km. Nová norma měla splňovat následující základní technické požadavky:

obousměrná výměna dat v plně duplexním režimu v sítích typu point-to-point;
podpora rychlosti přenosu dat 10 Gb / s na úrovni MAC;
specifikace fyzické vrstvy LAN PHY pro připojení k lokálním sítím, pracující na vrstvě MAC s rychlostí přenosu dat 10 Gbit / s;
specifikace fyzické vrstvy WAN PHY pro připojení SONET / SDH, pracující na vrstvě MAC s datovou rychlostí kompatibilní se standardem OC-192;
stanovení mechanismu pro přizpůsobení rychlosti přenosu dat vrstvy MAC rychlosti přenosu dat WAN PHY;
podpora dvou typů optických kabelů - single mode (SMF) a multimode (MMF);
XGMII * Specifikace rozhraní nezávislého na médiích;
zpětně kompatibilní s předchozí verze Ethernet (ukládání formátu paketu, velikosti atd.).

* XG zde znamená 10 Gigabit a MII znamená Media Independent Interface.

Připomeňme, že ethernetový standard 10/100 definuje dva režimy: poloviční duplex a plný duplex. Half-duplex v klasické verzi umožňuje použití sdíleného přenosového média a protokolu CSMA / CD (Carrier-Sense Multiple Access / Collision Detection). Hlavní nevýhody tohoto režimu jsou ztráta účinnosti s nárůstem počtu současně provozovaných stanic a omezení vzdálenosti spojená s minimální délkou paketu (64 bajtů). Gigabitový ethernet využívá techniku rozšíření nosiče, aby délku paketu omezil na minimum, čímž se rozšíří na 512 bajtů. Protože 10-Gigabitový ethernet je zaměřen na páteře typu point-to-point, poloduplex není součástí specifikace. V tomto případě je tedy délka kanálu omezena pouze charakteristikami fyzického média používaného vysílacími / přijímacími zařízeními, výkonem signálu a způsoby modulace. Požadovanou topologii lze zajistit například pomocí přepínačů. Plně duplexní přenos také umožňuje udržovat minimální velikost série 64 bajtů bez použití technik rozšíření nosné.

V souladu s referenčním modelem pro propojení otevřených systémů (OSI) je síťová technologie definována dvěma nižšími vrstvami: fyzickou (vrstva 1, fyzická) a kanálem (vrstva 2, datové spojení). V tomto schématu vrstva fyzických zařízení Ethernet (PHY) odpovídá vrstvě 1 a vrstva řízení přístupu k médiím (MAC) - vrstva 2. Na druhé straně každá z těchto vrstev, v závislosti na implementované technologii, může obsahovat několik podvrstvy.

Vrstva MAC (Media Access Control) poskytuje logické spojení mezi klienty MAC pracovních stanic peer-to-peer (peer-to-peer). Jeho hlavní funkce jsou inicializovat, spravovat a udržovat připojení peer-to-peer. Běžná rychlost přenosu dat z vrstvy MAC do PHY pro 10 Gigabit Ethernet je samozřejmě 10 Gb / s. Vrstva WAN PHY však potřebuje přenos dat o něco nižší rychlostí, aby vyhovovala sítím SONET OC-192. Toho je dosaženo pomocí mechanismu pro dynamickou adaptaci mezifrámového intervalu, který zajišťuje jeho zvýšení o předem určené časové období.

Reconciliation Sublayer (obrázek 1) je rozhraní mezi proudem sériových dat vrstvy MAC a paralelním proudem podvrstvy XGMII. Mapuje oktety dat vrstvy MAC na paralelní cesty XGMII. XGMII je rozhraní 10 Gigabit nezávislé na prostředí. Jeho hlavní funkcí je poskytnout jednoduché a snadno implementovatelné rozhraní mezi odkazovou a fyzickou vrstvou. Izoluje linkovou vrstvu od specifik fyzického, a tím umožňuje prvnímu pracovat na jedné logické úrovni s různými implementacemi druhého. XGMII se skládá ze dvou nezávislých vysílacích a přijímacích kanálů, z nichž každý přenáší 32 bitů dat přes čtyři 8bitové cesty.

Rýže. 1. Vrstvy 10-Gigabitového ethernetu.

Další část zásobníku protokolů se týká fyzické vrstvy 10 Gigabitového ethernetu. Architektura Ethernet rozděluje fyzickou vrstvu na tři dílčí vrstvy. Fyzická kódovací podvrstva (PCS) kóduje / dekóduje datový tok přicházející z a do odkazové vrstvy. Podvrstva PMA (Physical Media Attachment) je převaděč paralelně na sériové (vpřed a vzad). Provádí převod skupiny kódů na bitový tok pro sériový bitově orientovaný přenos a inverzní převod. Stejná podvrstva poskytuje synchronizaci přenosu / příjmu. Podvrstva závislá na fyzickém médiu (PMD) je zodpovědná za signalizaci v daném fyzickém médiu. Typickými funkcemi této úrovně jsou tvarování a zesílení signálu, modulace. Různé PMD podporují různá fyzická média. Na druhé straně Media Dependent Interface (MDI) definuje typy konektorů pro různá fyzická média a zařízení PMD.

Technologie 10 Gigabit Ethernet poskytuje nízké náklady na vlastnictví ve srovnání s alternativami, včetně nákladů na pořízení a údržbu, protože stávající ethernetová infrastruktura zákazníků je s ní snadno interoperabilní. Navíc 10 Gigabitový ethernet apeluje na administrátory se známou organizací managementu a schopností využít získané zkušenosti, protože využívá procesy, protokoly a ovládací prvky, které jsou již zavedeny ve stávající infrastruktuře. Je třeba připomenout, že tento standard poskytuje flexibilitu při navrhování připojení mezi servery, přepínači a směrovači. Technologie Ethernet tedy nabízí tři hlavní výhody:

snadnost použití,
vysoká propustnost,
nízké náklady.

Navíc je jednodušší než některé jiné technologie, protože umožňuje propojit sítě umístěné na různých místech, jako součást jediné sítě. Šířka pásma ethernetu je škálovatelná v krocích po 1 Gb / s až 10 Gb / s, aby bylo možné lépe využít kapacitu sítě. Konečně, ethernetové zařízení je obecně nákladově efektivnější než tradiční telekomunikační zařízení.

Pro ilustraci možností technologie uvedeme jeden příklad. Tým vědců pracujících na projektu Japanese Data Reservoir (http://data-reservoir.adm.su-tokyo.ac.jp) pomocí 10gigabitové ethernetové sítě přenesl data z Tokia do Centra výzkumu fyziky elementárních prvků v Ženevě . částice CERN. Datová linie překročila 17 časových pásem a byla dlouhá 11 495 mil (18 495 km). 10gigabitová ethernetová linka propojila počítače v Tokiu a Ženevě jako součást stejné místní sítě. Síť používala optická zařízení a ethernetové přepínače od společností Cisco Systems, Foundry Networks a Nortel Networks.

V posledních letech začali telekomunikační operátoři široce využívat ethernet - k propojení objektů ve městě. Ethernet se však může rozšířit ještě dále a pokrýt celé kontinenty.

Fibre Channel

Technologie Fibre Channel umožňuje zásadně změnit architekturu počítačové sítě pro jakoukoli velkou organizaci. Faktem je, že je vhodný pro implementaci centralizovaného systému ukládání dat SAN, kde jsou diskové a páskové jednotky umístěny ve vlastní samostatné síti, včetně geograficky poměrně daleko od hlavních podnikových serverů. Fiber Channel je standard sériového propojení navržený pro vysokorychlostní komunikaci mezi servery, úložišti, pracovními stanicemi a rozbočovači a přepínači. Toto rozhraní je téměř univerzální; používá se nejen pro připojení jednotlivých jednotek a datových úložišť.

Když se zdálo, že první sítě spojily počítače ke spolupráci, bylo praktické a efektivní přiblížit zdroje pracovním skupinám. Ve snaze minimalizovat zatížení sítě byla paměťová média rovnoměrně rozdělena mezi více serverů a stolních počítačů. V síti jsou současně dva kanály pro přenos dat: samotná síť, přes kterou probíhá výměna mezi klienty a servery, a kanál, přes který se vyměňují data mezi systémová sběrnice počítač a úložné zařízení. Může to být propojení mezi řadičem a pevným diskem nebo mezi řadičem RAID a externím diskovým polem.

Toto oddělení kanálů je do značné míry způsobeno různými požadavky na přenos dat. V síti je na prvním místě doručení potřebných informací jednomu klientovi z mnoha možných, pro které je nutné vytvořit určité a velmi složité adresovací mechanismy. Síťový kanál navíc vyžaduje značné vzdálenosti, takže pro přenos dat je zde upřednostňováno sériové připojení. Úložný kanál však provádí extrémně jednoduchý úkol a poskytuje možnost výměny s dříve známým zařízením pro ukládání dat. Jediná věc, která se od něj vyžaduje, je udělat to co nejrychleji. Vzdálenosti jsou zde obvykle krátké.

Dnešní sítě se však potýkají s výzvami zpracování stále více dat. Vysokorychlostní multimediální aplikace, zpracování obrazu vyžaduje mnohem vyšší rychlost I / O než kdykoli předtím. Organizace jsou nuceny ukládat stále více dat online, což vyžaduje větší kapacitu externího úložiště. Potřeba pojistného kopírování obrovského množství dat vyžaduje oddělení sekundárních úložných zařízení ve stále větších vzdálenostech od zpracovatelských serverů. V některých případech se ukazuje, že sdružování serverových a úložných prostředků do jednoho fondu pro datové centrum pomocí Fibre Channel je mnohem efektivnější než použití standardní sady Ethernet plus SCSI.

Institut ANSI zaregistroval v roce 1988 pracovní skupinu pro vývoj metody pro vysokorychlostní výměnu dat mezi superpočítači, pracovními stanicemi, počítači, úložnými zařízeními a zobrazovacími zařízeními. A v roce 1992 tři největší počítačové společnosti - IBM (http:/ /www.ibm.com), Sun Microsystems (http://www.sun.com) a HP (http://www.hp.com) vytvořily iniciativu Fibre Channel Systems Initiative (FSCI), jejímž úkolem je vyvinout metodu pro rychlé digitální přenos dat ... Skupina vyvinula řadu předběžných specifikací - profilů. Jelikož se kabely z optických vláken měly stát fyzickým médiem pro výměnu informací, objevilo se v názvu technologie slovo vlákno. O několik let později však byla k odpovídajícím doporučením přidána schopnost používat měděné dráty. Poté výbor ISO (International Standard Organization) navrhl nahradit anglické hláskování vláken francouzským vláknem, aby se nějakým způsobem omezily asociace s prostředím optických vláken, při zachování téměř původního pravopisu. Po dokončení přípravných prací na profilech pokračují další práce na podpoře a vývoji nová technologie převzala Asociace Fibre Channel (FCA), která se stala organizačním členem výboru ANSI. Kromě FCA nezávislý pracovní skupina FCLC (Fiber Channel Loop Community), která začala propagovat jednu z možností technologie Fibre Channel - FC -AL (Fibre Channel Arbitrated Loop). V současné době převzala veškerou koordinační práci na propagaci technologie Fibre Channel FCIA (Fibre Channel Industry Association, http://www.fibrechannel.org). V roce 1994 byl výborem ANSI T11 schválen standard FC-PH (protokol o fyzickém připojení a přenosu dat) a obdržel označení X3.203-1994.

Technologie Fibre Channel má řadu výhod, díky nimž je tento standard vhodný pro organizaci výměny dat mezi skupinami počítačů, jakož i při použití jako rozhraní pro velkokapacitní paměťová zařízení, v místních sítích a při výběru způsobu přístupu k sítím WAN. Jednou z hlavních výhod této technologie je vysoká rychlost přenosu dat.

FC-AL je pouze jednou ze tří možných topologií Fibre Channel používaných zejména v úložišti. Kromě toho je možná topologie bod-bod a topologie hvězdičky založená na přepínačích a rozbočovačích. Síť, která je postavena na bázi přepínačů spojujících mnoho uzlů (obr. 2), se v terminologii Fibre Channel nazývá tkanina.

Rýže. 2. Továrna založená na Fibre Channel.

Ke smyčce FC-AL lze připojit až 126 za provozu vyměnitelných zařízení. Při použití koaxiálního kabelu může vzdálenost mezi nimi dosáhnout 30 m, zatímco v případě kabelu z optických vláken se zvětší na 10 km. Tato technologie je založena na technice prostého přesunu dat z vyrovnávací paměti vysílače do vyrovnávací paměti přijímače s plnou kontrolou nad touto a pouze touto operací. U FC-AL vůbec nezáleží na tom, jak jsou data zpracována jednotlivými protokoly před a po umístění do vyrovnávací paměti, takže na typu přenášených dat (příkazy, pakety nebo rámce) nezáleží.

Architektonický model Fibre Channel podrobně popisuje parametry připojení a komunikační protokoly mezi jednotlivými uzly. Tento model může být reprezentován jako pět funkčních vrstev, které definují fyzické rozhraní, přenosový protokol, signalizační protokol, obecné postupy a zobrazovací protokol. Číslování jde od nejnižší hardwarové úrovně FC-0, která je zodpovědná za parametry fyzického připojení, až po špičkový software FC-4, který více spolupracuje s aplikacemi vysoká úroveň... Zobrazovací protokol zajišťuje komunikaci s I / O rozhraními (SCSI, IPI, HIPPI, ESCON) a síťovými protokoly (802.2, IP). V tomto případě lze použít všechny podporované protokoly současně. Například rozhraní FC-AL, které pracuje s protokoly IP a SCSI, je vhodné jak pro výměnu mezi systémem a systémem, tak mezi periferiemi. To eliminuje potřebu dalších I / O řadičů, což výrazně snižuje složitost kabeláže a samozřejmě celkové náklady.

Protože je Fibre Channel protokolem nízké úrovně, který neobsahuje I / O příkazy, komunikaci s externími zařízeními a počítači zajišťují protokoly vyšší úrovně, jako jsou SCSI a IP, u nichž FC-PH slouží jako transport. Síťové a I / O protokoly (například příkazy SCSI) jsou převedeny na rámce FC-PH a doručeny na místo určení. Jakékoli zařízení (počítač, server, tiskárna, úložiště), které může komunikovat pomocí technologie Fibre Channel, se nazývá port uzlu nebo jednoduše uzel. Hlavním účelem Fibre Channel je tedy schopnost manipulovat s protokoly na vysoké úrovni pomocí různých přenosových médií a již existujících kabelážních systémů.

Vysoká spolehlivost výměny při používání Fibre Channel je dána dvouportovou architekturou diskových zařízení, cyklickým řízením přenášených informací a hot-swap zařízení. Protokol podporuje téměř jakýkoli dnes používaný kabelový systém. Nejrozšířenější jsou však dva nosiče - optika a kroucená dvojlinka. Optické spoje se používají k připojení mezi zařízeními v síti Fibre Channel, zatímco kabely s kroucenými páry se používají k připojení jednotlivých komponent v zařízení (například disků v diskovém subsystému).

Standard poskytuje několik šířek pásma a poskytuje směnný kurz 1, 2 nebo 4 Gb / s. S ohledem na skutečnost, že pro připojení zařízení jsou použity dva optické kabely, z nichž každý pracuje stejným směrem, s vyváženou sadou operací čtení a zápisu, se rychlost výměny dat zdvojnásobí. Jinými slovy, Fibre Channel funguje v plně duplexním režimu. Pokud jde o megabajty, jmenovitá rychlost Fibre Channel je 100, 200 a 400 MB / s. Ve skutečnosti s 50% poměrem operací čtení a zápis dosahuje rychlost rozhraní 200, 400 a 800 MB / s. V současné době jsou nejoblíbenější řešení 2 Gbps Fibre Channel, protože nabízejí nejlepší poměr cena / výkon.

Všimněte si toho, že zařízení Fibre Channel lze zhruba rozdělit do čtyř hlavních kategorií: adaptéry, rozbočovače, přepínače a směrovače a ty zatím nejsou široce používány.

Řešení Fibre Channel jsou typicky navržena pro organizace, které potřebují udržovat velké množství informací online, zrychlit primární a sekundární úložiště pro sítě náročné na data a odebírat úložiště ze serverů na delší vzdálenosti, povoleno ve standardu SCSI. Typickými aplikacemi pro řešení Fibre Channel jsou databáze a databanky, systémy pro podporu analýzy a rozhodování založené na velkém množství dat, systémy pro ukládání a zpracování multimediálních informací pro televizi, filmová studia a také systémy, kde musí být disky vzdáleny od serverů. důvody.

Fibre Channel umožňuje oddělit všechny datové toky mezi podnikovými servery, archivací dat atd. Z místní sítě uživatele. V této možnosti jsou možnosti konfigurace obrovské - jakýkoli server má přístup k jakémukoli diskovému prostředku povolenému správcem systému, je možné přistupovat ke stejnému disku pro několik zařízení současně a velmi vysokou rychlostí. Díky této možnosti je také archivace dat snadným a transparentním úkolem. Klastr můžete kdykoli vytvořit a uvolnit pro něj prostředky na kterémkoli úložném systému Fibre Channel. Škálování je také docela jasné a srozumitelné - v závislosti na tom, jaké funkce chybí, můžete přidat buď server (který bude zakoupen pouze na základě jeho výpočetních schopností), nebo nový úložný systém.

Jednou z velmi důležitých a nezbytných funkcí Fibre Channel je schopnost segmentovat nebo, jak se říká, zónovat systém. Zóny jsou podobné virtuálním sítím LAN v místní síti - zařízení v různých zónách se navzájem „nevidí“. Zónování je možné buď prostřednictvím Switched Fabric nebo WWN (World Wide Name). Adresa WWN je podobná adrese MAC v sítích Ethernet, každý řadič FC má svou vlastní jedinečnou adresu WWN, která je přiřazena výrobcem, a jakýkoli správný úložný systém vám umožňuje zadat adresy těchto řadičů nebo maticových portů, se kterými zařízení může pracovat. Zónování je primárně určeno ke zlepšení zabezpečení a výkonu sítí SAN. Na rozdíl od běžné sítě není možné získat přístup k zařízení uzavřenému pro danou zónu z vnějšího světa.

Technologie FICON

Technologie FICON (FIber CONnection) poskytuje rozšířený výkon funkčnost a komunikace na dlouhé vzdálenosti. Jako protokol pro přenos dat je založen na standardu ANSI Fibre Channel (FC-SB-2). První obecný standard IBM pro komunikaci mezi sálovými počítači a externími zařízeními (jako jsou disky, tiskárny a páskové jednotky) byl založen na paralelních připojeních, ne příliš odlišných od vícežilových kabelů a vícepólových konektorů, které se v těchto letech používaly k připojení stolní tiskárny k počítačům .... Mnoho paralelních vodičů bylo použito k přenosu více dat „najednou“ (paralelně); v sálových počítačích se tomu říkalo bus and tag.

Fyzicky předimenzované konektory a kabeláž byly jediným způsobem komunikace, dokud se v 90. letech nedostaly na trh. Technologie ESCON. Jednalo se o zásadně odlišnou technologii: poprvé bylo místo mědi použito optické vlákno a data nebyla přenášena paralelně, ale sériově. Všichni dobře věděli, že ESCON je mnohem lepší a výrazně rychlejší, alespoň na papíře, ale před obecným přijetím technologie to stálo mnoho testování a úsilí přesvědčit kupující. Věří se, že technologie ESCON se objevila během stagnujícího trhu; navíc zařízení podporující tento standard byla představena se znatelným zpožděním, takže se technologie setkala s chladným příjmem a její široké přijetí trvalo téměř čtyři roky.

S FICONEM se historie do značné míry opakovala. Poprvé tuto technologii představila společnost IBM na serverech S / 390 v roce 1997. Mnohým analytikům bylo okamžitě jasné, že jde v mnoha ohledech o technicky pokročilejší řešení. FICON se však již několik let používá téměř výhradně pro připojení páskových jednotek (výrazně vylepšené řešení za účelem vytvoření zálohy a obnovení) a tiskárny. Až v roce 2001 IBM konečně vybavila FICON svým Enterprise Storage Serverem s kódovým označením Shark. Tato událost se opět shodovala s vážným hospodářským útlumem, kdy se zavádění nových technologií v podnicích zpomalilo. Doslova o rok později nastala řada okolností, které přispěly k urychlenému přijetí FICONU. Tentokrát již koncept vlákna nebyl nový a technologie sítě úložišť (SAN) byly rozšířené ve světě sálových počítačů i mimo ně.

Trh se skladováním neustále roste. Dnešní zařízení zvaná ředitelé, původně navržená pro podporu ESCON, nyní podporují standard Fibre Channel a používají se k nasazení řešení FICON. Podle vývojářů poskytuje FICON podstatně více funkcí než Fibre Channel.

InfiniBand

Architektura InfiniBand definuje společný standard pro zpracování komunikačních, síťových a úložných I / O operací. Tento nový standard vedl k vytvoření InfiniBand Trade Association (IBTA, http://www.infinibandta.org). Jednoduše řečeno, InfiniBand je standardem architektury I / O nové generace, který využívá síťový přístup k připojení serverů datových center, úložných systémů a síťových zařízení.

InfiniBand byl navržen jako otevřené řešení, které by mohlo nahradit všechny ostatní síťové technologie v celé řadě oblastí. To se týkalo také běžných technologií LAN (všechny typy ethernetových a úložných sítí, zejména Fibre Channel) a specializovaných klastrových sítí (Myrinet, SCI atd.) A dokonce i připojení I / O zařízení k počítači jako možné náhrady Sběrnice PCI a I / O kanály, jako je SCSI. Infrastruktura InfiniBand by navíc mohla sloužit ke konsolidaci bloků pomocí různých technologií do jednoho systému. Výhoda InfiniBand oproti specializovaným, vysoce výkonným clusterově orientovaným síťovým technologiím spočívá v jeho univerzálnosti. Oracle například ve svých klastrových řešeních podporuje InfiniBand. Před rokem HP a Oracle nastavily výkonnostní rekord TPC-H (pro 1TB databáze) na klastru InfiniBand založeném na ProLiant DL585 využívajícím Oracle 10g na Linuxu. V létě 2005 dosáhla IBM rekordního maxima pro TPC-H (pro 3TB databáze) v prostředí DB2 a SuSE Linux Enterprise Server 9 v klastru InfiniBand založeném na xSeries 346. Současně byla dosažená cena za transakci téměř polovinu od nejbližších konkurentů.

Pomocí techniky nazývané přepínaná síťová tkanina nebo mřížka InfiniBand přesouvá I / O provoz ze serverových procesorů na periferie a další procesory nebo servery v celém podniku. Jako fyzický kanál je použit speciální kabel (link), který poskytuje rychlost přenosu dat 2,5 Gb / s v obou směrech (InfiniBand 1x). Architektura je organizována jako víceúrovňová, se čtyřmi hardwarovými vrstvami a horními vrstvami implementovanými v softwaru. V každém fyzickém kanálu můžete uspořádat mnoho virtuálních kanálů a přiřadit jim různé priority. Pro zvýšení rychlosti existují verze InfiniBand 4x a 12x, které používají 16 a 48 vodičů, a rychlost přenosu dat přes ně je 10 Gbps (InfiniBand 4x) a 30 Gbps (InfiniBand 12x).

Řešení založená na architektuře InfiniBand jsou žádaná na čtyřech hlavních trzích: podniková datová centra (včetně datových skladů), vysoce výkonné počítačové klastry, vestavěné aplikace a komunikace. Technologie InfiniBand umožňuje seskupovat servery standardního odvětví, aby poskytovaly výkon, škálovatelnost a odolnost datového centra-schopnosti, které se obvykle nacházejí pouze na špičkových platformách v hodnotě milionů dolarů. Úložiště InfiniBand lze navíc připojit k serverovým klastrům, což umožňuje propojení všech úložných prostředků přímo s výpočetními prostředky. Trh s vysoce výkonnými klastry agresivně hledá nové způsoby, jak rozšířit výpočetní možnosti, a proto může výrazně těžit z vysoké propustnosti, nízké latence a vynikající škálovatelnosti, kterou nabízejí levné produkty InfiniBand. Vestavěné aplikace, jako jsou vojenské systémy, systémy v reálném čase, streamování videa a další, budou výrazně těžit ze spolehlivosti a flexibility připojení InfiniBand. Komunikační trh navíc neustále požaduje zvýšení šířky pásma, čehož je dosahováno pomocí připojení InfiniBand 10 Gb / s a 30 Gb / s.

Na fyzické vrstvě protokolu InfiniBand jsou definovány elektrické a mechanické vlastnosti, včetně optických a měděných kabelů, konektorů a parametrů, které definují vlastnosti hot swapu. Na úrovni propojení jsou definovány parametry přenášených paketů, operace spojující bod s bodem a funkce přepínání v místní podsíti. Síťová vrstva definuje pravidla pro směrování paketů mezi podsítěmi; v rámci podsítě tato vrstva není vyžadována. Transportní vrstva poskytuje sestavení paketů do zprávy, multiplexování kanálu a transportní služby.

Všimněme si některých klíčové vlastnosti Architektura InfiniBand. I / O a klastrování používají na serveru jednu kartu InfiniBand, což eliminuje potřebu samostatných komunikačních a paměťových karet (pro typický server se však doporučuje nainstalovat dvě z těchto karet konfigurovaných pro redundanci). Pro každý server, síť IP nebo systém SAN stačí pouze jedno připojení k přepínači InfiniBand (redundance se sníží na jednoduchou duplikaci připojení k jinému přepínači). Nakonec architektura InfiniBand řeší omezení konektivity a šířky pásma v rámci serveru a přitom stále poskytuje požadovanou šířku pásma a komunikační schopnosti pro externí systémyúložný prostor.

Architektura InfiniBand se skládá z následujících tří hlavních komponent (obrázek 3). HCA (Host Channel Adapter) je nainstalován uvnitř serveru nebo pracovní stanice, která funguje jako hlavní (hostitel). Funguje jako rozhraní mezi řadičem paměti a vnějším světem a slouží k připojení hostitelských počítačů k síťové infrastruktuře založené na technologii InfiniBand. HCA implementuje protokol zpráv a základní mechanismus přímý přístup do paměti. Připojuje se k jednomu nebo více přepínačům InfiniBand a může si vyměňovat zprávy s jedním nebo více TCA. Target Channel Adapter (TCA) je určen k připojení zařízení, jako jsou jednotky, disková pole nebo síťové řadiče, k síti InfiniBand. To zase slouží jako rozhraní mezi přepínačem InfiniBand a periferními I / O řadiči. Tyto ovladače nemusí být stejného typu nebo patří do stejné třídy, což umožňuje kombinovat různá zařízení do jednoho systému. TCA tedy funguje jako fyzický middleware mezi datovým provozem infrastruktury InfiniBand a tradičnějšími řadiči I / O pro jiné subsystémy, jako je Ethernet, SCSI a Fibre Channel. Je třeba poznamenat, že TCA může interagovat s HCA přímo. Přepínače a směrovače InfiniBand poskytují centrální dokovací body a k HCA pro správu lze připojit více TCA. Přepínače InfiniBand tvoří jádro síťové infrastruktury. Pomocí více kanálů jsou propojeny navzájem a s TCA; v tomto případě lze implementovat mechanismy, jako je seskupování kanálů a vyrovnávání zatížení. Pokud přepínače fungují v rámci jedné podsítě tvořené přímo připojenými zařízeními, pak směrovače InfiniBand kombinují tyto podsítě a navazují komunikaci mezi více přepínači.

Rýže. 3. Hlavní součásti sítě SAN založené na InfiniBand.

Většina pokročilých logických funkcí systému InfiniBand je integrována do adaptérů, které spojují uzly se systémem I / O. Každý typ adaptéru uvolňuje hostitele z provádění transportních úkolů pomocí propojovacího adaptéru InfiniBand, který je zodpovědný za organizaci zpráv I / O do paketů pro doručování dat po síti. V důsledku toho se OS na hostitelském a serverovém procesoru zbaví této úlohy. Stojí za zmínku, že taková organizace se zásadně liší od toho, co se děje v komunikaci založené na protokolu TCP / IP.

InfiniBand definuje vysoce flexibilní sadu komunikačních spojení a mechanismů transportní vrstvy pro jemné vyladění charakteristik InfiniBand SAN na základě požadavků aplikace, včetně:

balíčky proměnné velikosti;
maximální velikost přenosové jednotky: 256, 512 bytů, 1, 2, 4 KB;
Layer 2 Local Route Headers (LRH) pro směrování paketů do správného portu na adaptéru kanálu;
další záhlaví vrstvy 3 pro globální směrování (GRH, Global Route Header);
podpora vícesměrového vysílání;
varianty a invariantní kontrolní součty (VCRC a ICRC) k zajištění integrity dat.

Maximální velikost přenosové jednotky určuje vlastnosti systému, jako je chvění časování paketů, režie zapouzdření a latence používané při navrhování systémů s více protokoly. Možnost vynechat informace o globální trase při přesměrování do cíle místní podsítě snižuje režijní náklady na místní komunikaci. VCRC kód se přepočítá pokaždé, když projde další spojení komunikačního kanálu, a ICRC kód se vypočítá, když je paket přijat do cíle, což zaručuje integritu přenosu podél spojení a podél celého komunikačního kanálu.

InfiniBand definuje řízení toku na základě oprávnění-aby se zabránilo blokování hlavní linky a ztrátě paketů-a také řízení toku linkové vrstvy a řízení toku mezi koncovými body. Řízení odkazové vrstvy založené na oprávnění je lepší než široce používaný protokol XON / XOFF, eliminuje omezení maximálního dosahu a poskytuje lepší využití propojení. Přijímací konec komunikační linky vysílá vysílacímu zařízení povolení udávající množství dat, která lze spolehlivě přijmout. Žádná data nejsou přenášena, dokud přijímač neodesílá povolení indikující, že v přijímací vyrovnávací paměti je volné místo. Mechanismus pro přenos oprávnění mezi zařízeními je integrován v protokolech připojení a propojení, aby byla zajištěna spolehlivá kontrola toku. Řízení toku linkové vrstvy je organizováno na základě VC, aby se zabránilo kolizím přenosu běžným pro jiné technologie.

S InfiniBand bude komunikace s moduly vzdáleného úložiště, sítí a připojení server-server zajištěna propojením všech zařízení prostřednictvím centrální, jednotné struktury přepínačů a propojení. Architektura InfiniBand umožňuje umístit I / O zařízení až 17 m od serveru pomocí měděného drátu, až 300 m pomocí multimodového optického kabelu a až 10 km pomocí jednovidového vlákna.

Dnes si InfiniBand opět pomalu získává na popularitě jako páteřní technologie pro klastry serverů a úložišť a v datových centrech jako základ pro připojení mezi servery a úložnými systémy. V tomto směru odvedla velkou práci organizace s názvem OpenIB Alliance (Open InfiniBand Alliance, http://www.openib.org). Aliance si konkrétně klade za cíl vyvinout standardní open source balíček podpory softwaru InfiniBand pro Linux a Windows. Před rokem byla podpora pro technologii InfiniBand oficiálně součástí jádra Linuxu. Na konci roku 2005 navíc zástupci OpenIB demonstrovali možnost využití technologie InfiniBand na dlouhé vzdálenosti. Nejlepším úspěchem během ukázky byl přenos dat rychlostí 10 Gb / s na vzdálenost 80,5 km. Experiment zahrnoval datová centra řady společností a vědeckých organizací. V každém koncovém bodě byl InfiniBand zapouzdřen na rozhraní SONET OC-192c, ATM nebo 10 Gigabit Ethernet, aniž by byla obětována šířka pásma.