trabajo de graduación
6.7 Cálculo de la confiabilidad de la red
La LAN diseñada se monta sobre la base de productos terminados y el tiempo medio entre fallas se toma de los datos proporcionados por los fabricantes de equipos.
Se entiende por confiabilidad de un elemento (sistema) su capacidad para realizar funciones específicas con una calidad determinada durante un período de tiempo determinado en determinadas condiciones. Un cambio en el estado de un elemento (sistema), que conlleva la pérdida de una propiedad específica, se denomina falla. Los sistemas de transmisión son sistemas reparables en los que las fallas se pueden reparar.
Una de las disposiciones centrales de la teoría de la confiabilidad es que en ella las fallas se consideran eventos aleatorios. El intervalo de tiempo desde el momento en que se enciende el elemento (sistema) hasta su primera falla es una variable aleatoria llamada "tiempo de funcionamiento sin fallas". La función de distribución acumulativa de esta variable aleatoria, que es (por definición) la probabilidad de que el tiempo de operación sin fallas sea menor que t, se denota q(t) y tiene el significado de probabilidad de falla en el intervalo 0. ...t. La probabilidad del evento opuesto (funcionamiento sin fallas durante este intervalo) es igual a
ð(t) = 1 - q(t), % (3)
Una medida de la confiabilidad de elementos y sistemas es la tasa de falla l(t), que es la densidad de probabilidad condicional de falla en el momento t, siempre que no haya habido fallas antes de ese momento. Existe una relación entre las funciones l(t) y р(t)
Durante el funcionamiento normal (después del rodaje, pero antes de que se produzca el desgaste físico), la tasa de fallos es aproximadamente constante. En este caso
Por lo tanto, una tasa de falla constante característica de un período de operación normal corresponde a una disminución exponencial en la probabilidad de operación libre de fallas a lo largo del tiempo.
En consecuencia, el tiempo promedio entre fallas durante el funcionamiento normal es inversamente proporcional a la tasa de fallas.
Evaluemos la confiabilidad de nuestro sistema, que consta de muchos tipos diferentes de elementos. Sean p1(t), p2(t),…, pr(t) las probabilidades de funcionamiento sin fallos de cada elemento en el intervalo de tiempo 0...t, r sea el número de elementos del sistema. Si las fallas de los elementos individuales ocurren de forma independiente, y la falla de al menos un elemento conduce a la falla de todo el sistema (este tipo de conexión de elementos en la teoría de la confiabilidad se llama secuencial), entonces la probabilidad de que el sistema funcione sin fallas es como un todo es igual al producto de las probabilidades de funcionamiento sin fallos de sus elementos individuales
¿Dónde está la tasa de falla del sistema, h-1?
Tasa de falla del i-ésimo elemento, h-1.
El tiempo medio de funcionamiento sin fallos del sistema tcr.syst., h, se calcula mediante la fórmula
Las principales características de la confiabilidad de los elementos y sistemas restaurados incluyen el factor de disponibilidad.
donde tav es el tiempo promedio de recuperación del elemento (sistema).
Corresponde a la probabilidad de que un elemento (sistema) esté operativo en un momento dado.
La metodología para calcular las principales características de la confiabilidad de una LAN es la siguiente: calcular la tasa de fallas y el tiempo promedio entre fallas de la ruta.
De acuerdo con la expresión, la tasa de falla de la LAN, h-1, se determina como la suma de las tasas de falla de los nodos de la red (enrutador VPN, tres servidores, 10 estaciones de trabajo) y el cable.
¿Dónde están las tasas de falla de la PC, enrutador, servidor, un metro de cable, respectivamente, h-1;
Número de PC, enrutadores, servidores
L - longitud del cable, km.
Determinamos valores para dispositivos individuales utilizando libros de referencia y condiciones de funcionamiento.
Como resultado obtenemos:
4,77*10-5*10+5,26*10-5*1+4,02*10-5*3+4,28*10-7*0,1=2,69*10-4 (11)
Calculemos el tiempo de actividad promedio de una LAN usando la fórmula
La probabilidad de funcionamiento sin fallas de una LAN durante un período de tiempo determinado t1 = 24 horas (día), t2 = 720 horas (mes) a 2,69 * 10-4 h-1 se calcula mediante la fórmula:
En t = 24 horas (días)
En t = 720 h (mes)
Cálculo del ancho de banda útil de la red.
Debe hacerse una distinción entre rendimiento útil y total. El ancho de banda útil se refiere a la velocidad de transmisión de información, cuyo volumen es siempre ligeramente menor que la información transmitida, ya que cada trama transmitida contiene información de servicio que garantiza su correcta entrega al destinatario.
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Disposiciones generales Con base en el diagrama del circuito eléctrico se considera la confiabilidad bajo determinadas condiciones de confiabilidad. La confiabilidad es la capacidad del SVT de permanecer operativo durante un período de tiempo específico...
Fiabilidad y seguridad
Uno de los objetivos iniciales de la creación de sistemas distribuidos, que incluyen redes de computadoras, era lograr una mayor confiabilidad en comparación con las computadoras individuales.
Es importante distinguir varios aspectos de la confiabilidad. Para los dispositivos técnicos, se utilizan indicadores de confiabilidad como el tiempo medio entre fallas, la probabilidad de falla y la tasa de fallas. Sin embargo, estos indicadores son adecuados para evaluar la confiabilidad de elementos y dispositivos simples que solo pueden estar en dos estados: operativos o inoperativos. Los sistemas complejos formados por muchos elementos, además de estados de operatividad e inoperabilidad, también pueden tener otros estados intermedios que estas características no tienen en cuenta. En este sentido, se utiliza un conjunto diferente de características para evaluar la confiabilidad de sistemas complejos.
Disponibilidad o disponibilidad se refiere al porcentaje de tiempo que se puede utilizar un sistema. La disponibilidad se puede mejorar introduciendo redundancia en la estructura del sistema: los elementos clave del sistema deben existir en varias copias para que, si una de ellas falla, las otras garanticen el funcionamiento del sistema.
Para que un sistema se considere altamente confiable debe tener al menos una alta disponibilidad, pero esto no es suficiente. Es necesario garantizar la seguridad de los datos y protegerlos de distorsiones. Además, se debe mantener la coherencia de los datos (consistencia), por ejemplo, si se almacenan varias copias de los datos en varios servidores de archivos para aumentar la confiabilidad, entonces se debe garantizar constantemente su identidad.
Dado que la red funciona sobre la base de un mecanismo para transmitir paquetes entre nodos finales, una de las características características de la confiabilidad es la probabilidad de entregar un paquete al nodo de destino sin distorsión. Junto con esta característica, se pueden utilizar otros indicadores: la probabilidad de pérdida de paquetes (por cualquier motivo: debido a un desbordamiento del búfer del enrutador, debido a una discrepancia en la suma de verificación, debido a la falta de una ruta viable al nodo de destino, etc.) , distorsión de probabilidad de un bit individual de datos transmitidos, la proporción entre paquetes perdidos y entregados.
Otro aspecto de la confiabilidad general es seguridad(seguridad), es decir, la capacidad del sistema para proteger los datos del acceso no autorizado. Esto es mucho más difícil de hacer en un sistema distribuido que en uno centralizado. En las redes, los mensajes se transmiten a través de líneas de comunicación, pasando a menudo por locales públicos en los que se pueden instalar medios de escucha de las líneas. Otra vulnerabilidad pueden ser las computadoras personales que se dejan desatendidas. Además, siempre existe una amenaza potencial de piratear la protección de la red frente a usuarios no autorizados si la red tiene acceso a redes públicas globales.
Otra característica de confiabilidad es la tolerancia a fallas. En las redes, la tolerancia a fallos se refiere a la capacidad de un sistema de ocultar al usuario el fallo de sus elementos individuales. Por ejemplo, si las copias de una tabla de base de datos se almacenan simultáneamente en varios servidores de archivos, es posible que los usuarios simplemente no noten la falla de uno de ellos. En un sistema tolerante a fallas, la falla de uno de sus elementos conduce a una ligera disminución en la calidad de su funcionamiento (degradación) y no a una parada completa. Entonces, si uno de los servidores de archivos falla en el ejemplo anterior, solo aumenta el tiempo de acceso a la base de datos debido a una disminución en el grado de paralelización de las consultas, pero en general el sistema continuará realizando sus funciones.
1) características de los dispositivos utilizados en la red;
2) el sistema operativo de red utilizado;
3) el método de conectar físicamente los nodos de la red con los canales de comunicación;
4) el método de propagación de señales a través de la red.
60. Para estándar Se utilizan tecnologías Ethernet...
1) cable coaxial;
2) topología lineal;
3) topología de anillo;
4) acceso de detección de portadoras;
5) reenviar el token
6) cable de fibra óptica;
61. Enumere las formas en que una estación de trabajo puede ser físicamente conectado a la red?
1) usando adaptador de red y salida de cables
2) usando un concentrador
3) usando un módem y una línea telefónica dedicada
4) usando el servidor
62. No se permiten redes locales físicamente combinar usando...
1) servidores
2) puertas de enlace
3) enrutadores
4) concentradores
63. ¿Cuál es la principal desventaja de la topología en anillo?
1. alto costo de la red;
2. baja confiabilidad de la red;
3. alto consumo de cable;
4. baja inmunidad al ruido de la red.
64. ¿Para qué topología es cierta la afirmación: “La falla de una computadora no interrumpe el funcionamiento de toda la red”?
1) topología básica en estrella
2) topología básica de “bus”
3) topología básica en “anillo”
4) la afirmación no es cierta para ninguna de las topologías básicas
65. ¿Cuál es la principal ventaja de la topología en estrella?
1. bajo costo de red;
2. alta confiabilidad y controlabilidad de la red;
3. bajo consumo de cable;
4. buena inmunidad al ruido de la red.
66. ¿Qué topología y método de acceso se utilizan en las redes Ethernet?
1) autobús y CSMA/CD
2) traslado en autobús y marcador
3) transferencia de anillo y marcador
4) autobús y CSMA/CA
67. ¿Qué características de la red están determinadas por la elección de la topología de la red?
1. costo del equipo
2. confiabilidad de la red
3. subordinación de las computadoras en la red
4. capacidad de ampliación de la red
68. ¿Cuál es la principal ventaja del método de acceso mediante paso de token?
- sin colisiones
- simplicidad de implementación técnica
- bajo costo de equipo
Etapas del intercambio de datos en sistemas informáticos en red.
1) transformación de datos en el proceso de pasar del nivel superior al inferior1
2) transformación de datos como resultado del paso del nivel inferior al superior3
3) transporte a la computadora receptora2
70. ¿Qué protocolo es el principal para transmitir hipertexto en Internet?
2) TCP/IP
3) NetBIOS
71. ¿Cuál es el nombre de un dispositivo que proporciona un nombre de dominio a pedido en función de una dirección IP y viceversa?
1) servidor DFS
2) anfitrión – computadora
3) servidor DNS
4) servidor DHCP
72. El protocolo DNS establece correspondencia...
1) Direcciones IP con puerto de switch
2) Direcciones IP con dirección de dominio
3) Direcciones IP con dirección MAC
4) Direcciones MAC con dirección de dominio
73. ¿Qué direcciones IP no se pueden asignar a hosts en Internet?
1) 172.16.0.2;
2) 213.180.204.11;
3) 192.168.10.255;
4) 169.254.141.25
Una secuencia única de 32 bits de dígitos binarios que identifica de forma única una computadora en una red se llama
1) dirección MAC
2) URL;
3) dirección IP;
4) marco;
Qué (o cuáles) identificadores se asignan en una dirección IP mediante una máscara de subred
1) redes
2) red y nodo
3) nodo
4) adaptador
76. Para cada servidor conectado a Internet, se establecen las siguientes direcciones:
1) únicamente digitales;
2) dominio únicamente;
3) digital y de dominio;
4) las direcciones se determinan automáticamente;
77. En el nivel de red de interacción del modelo OSI...
1) se retransmiten datos erróneos;
2) se determina la ruta de entrega del mensaje;
3) se determinan los programas que llevarán a cabo la interacción;
78. ¿Qué protocolo se utiliza para determinar la dirección MAC física de una computadora correspondiente a su dirección IP?
modelo OSI incluye _____ niveles de interacción
1) siete
2) cinco
3) cuatro
4) seis
80. ¿Qué clase de red necesita registrarse una organización con 300 computadoras para acceder a Internet?
81. ¿Qué distingue el protocolo TCP del protocolo UDP?
1) utiliza puertos cuando trabaja
2) establece una conexión antes de transmitir datos
3) garantiza la entrega de información
82. ¿Cuál de los siguientes protocolos se encuentra en la capa de red de la pila TCP/IP?
La característica más importante de las redes informáticas es la confiabilidad. La mejora de la confiabilidad se basa en el principio de prevenir fallas reduciendo la tasa de fallas y fallas mediante el uso de circuitos electrónicos y componentes con un alto y ultra alto grado de integración, reduciendo el nivel de interferencia, modos de operación livianos de los circuitos, asegurando las condiciones térmicas de su operación, así como mejorando los métodos de ensamblaje de equipos.
La tolerancia a fallos es una propiedad de un sistema informático que le proporciona, como máquina lógica, la capacidad de continuar las acciones especificadas por el programa después de que se produce un mal funcionamiento. La introducción de la tolerancia a fallos requiere hardware y software redundantes. Las áreas relacionadas con la prevención de fallas y la tolerancia a fallas son centrales para el problema de la confiabilidad. Los sistemas informáticos paralelos logran el máximo rendimiento y, en muchos casos, una fiabilidad muy alta. Los recursos de redundancia disponibles en sistemas paralelos se pueden utilizar de manera flexible para mejorar el rendimiento y la confiabilidad.
Cabe recordar que el concepto de confiabilidad incluye no solo el hardware, sino también el software. El objetivo principal de aumentar la confiabilidad de los sistemas es la integridad de los datos almacenados en ellos.
La seguridad es una de las principales tareas que resuelve cualquier red informática normal. El problema de seguridad se puede considerar desde diferentes ángulos: daños maliciosos a los datos, confidencialidad de la información, acceso no autorizado, robo, etc.
Garantizar la protección de la información en condiciones red local Siempre es más fácil que si la empresa tuviera una docena de ordenadores que funcionaran de forma autónoma. Prácticamente tienes una herramienta a tu disposición: la copia de seguridad. Para simplificar, llamemos a este proceso redundancia. Su esencia es crear una copia completa de los datos en un lugar seguro, actualizado periódicamente y con la mayor frecuencia posible. Para una computadora personal, los disquetes sirven como medios más o menos seguros. Es posible utilizar un streamer, pero esto supone un coste adicional por el equipo.
Arroz. 5.1. Desafíos de seguridad de datos
La forma más sencilla de garantizar la protección de los datos frente a diversos problemas es en el caso de una red con un servidor de archivos dedicado. Todos los archivos más importantes se concentran en el servidor y es mucho más fácil proteger una máquina que diez. La concentración de datos también facilita la copia de seguridad, ya que no es necesario recopilarlos en toda la red.
Las líneas blindadas mejoran la seguridad y confiabilidad de la red. Los sistemas blindados son mucho más resistentes a los campos de RF externos.
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Introducción
Red de área local
Hoy en día hay más de 130 millones de computadoras en el mundo, y más del 80% de ellas están integradas en diversas redes informáticas y de información, desde pequeñas redes locales en oficinas hasta redes globales como Internet.
La experiencia operativa de la red muestra que alrededor del 80% de toda la información enviada a través de la red se limita a una oficina. Por lo tanto, las llamadas redes de área local comenzaron a atraer especial atención por parte de los desarrolladores.
Una red local es un conjunto de computadoras, dispositivos periféricos (impresoras, etc.) y dispositivos de conmutación conectados por cables.
Las redes de área local se diferencian de otras redes en que normalmente se limitan a un área geográfica moderada (una habitación, un edificio, un vecindario).
Mucho depende de la calidad y la consideración de la ejecución de la etapa inicial de implementación de LAN: de un examen previo al proyecto del sistema de flujo de documentos de la empresa u organización donde se planea instalar una red informática. Aquí es donde se encuentran indicadores de red tan importantes como su confiabilidad, rango de funcionalidad, vida útil, tiempo continuo rendimiento, tecnología de servicio, carga operativa y máxima de la red, seguridad de la red y otras características.
La tendencia mundial a conectar computadoras a redes se debe a varias razones importantes, como acelerar la transmisión de mensajes de información, la capacidad de intercambiar información rápidamente entre usuarios, recibir y transmitir mensajes sin salir del lugar de trabajo, la capacidad de recibir instantáneamente cualquier información desde cualquier parte del mundo, así como el intercambio de información entre computadoras de diferentes empresas fabricantes que ejecutan software diferente.
Las enormes oportunidades potenciales que conlleva una red informática, y el nuevo aumento potencial que experimenta al mismo tiempo el complejo de información, así como la importante aceleración del proceso de producción, no nos dan el derecho a no aceptar esto para el desarrollo y no para aplicarlo en la práctica.
1. Objeto del trabajo.
El objetivo del trabajo es adquirir habilidades en el desarrollo de la estructura de redes informáticas locales, calculando los principales indicadores que determinan el funcionamiento de la red.
2. Parte teórica
2.1.Los principales objetivos de la creación de una red de área local (LAN).
La necesidad constante de optimizar la distribución de recursos (principalmente información) nos enfrenta periódicamente a la necesidad de desarrollar una solución fundamental al problema de organizar una red informática y de información sobre la base de un parque informático y un paquete de software existentes que satisfagan las necesidades científicas y científicas modernas. requisitos técnicos, teniendo en cuenta las crecientes necesidades y la posibilidad de un mayor desarrollo gradual de la red en relación con la aparición de nuevas soluciones técnicas y de software.
Podemos destacar brevemente las principales ventajas de utilizar una LAN:
El intercambio de recursos
El intercambio de recursos permite el uso económico de los recursos,
por ejemplo, gestionar dispositivos periféricos dispositivos, como impresoras láser, desde todas las estaciones de trabajo conectadas.
Separación de datos.
El intercambio de datos brinda la capacidad de acceder y administrar bases de datos desde estaciones de trabajo periféricas que requieren información.
Separación de software
La separación de software permite el uso simultáneo de software centralizado previamente instalado.
Compartir recursos del procesador
Al compartir los recursos del procesador, es posible utilizar la potencia informática para procesar datos mediante otros sistemas en la red.
Lo esencialdefiniciones y terminología claras
Una red de área local (LAN) es una línea de comunicación de alta velocidad entre hardware de procesamiento de datos en un área limitada. Una LAN puede combinar computadoras personales, terminales, minicomputadoras y mainframes. máquinas informáticas, dispositivos de impresión, sistemas de procesamiento de voz y otros dispositivos -
Los dispositivos de red (ND) son dispositivos especializados diseñados para recopilar, procesar, convertir y almacenar información recibida de otros dispositivos de red, estaciones de trabajo, servidores, etc.
El componente principal de una red de área local es una estación de trabajo de red de área local (LANW), es decir, una computadora cuyas capacidades de hardware le permiten intercambiar información con otras computadoras.
Una red de área local es un sistema técnico complejo, que es una combinación de hardware y software, ya que la simple conexión de dispositivos no significa la posibilidad de que funcionen juntos. La comunicación eficaz entre diferentes sistemas requiere una adecuada software. Una de las principales funciones del soporte operativo LAN es mantener dichas comunicaciones.
Las reglas del sistema (cómo el sistema sondea y cómo debe ser sondeado) se denominan protocolos.
Los sistemas se denominan similares si utilizan los mismos protocolos. Cuando usan diferentes protocolos, también pueden trabajar en comunicación entre sí usando software que realiza la conversión mutua de protocolos; las LAN se pueden usar para comunicarse no solo con las PC. Pueden vincular sistemas de vídeo, sistemas telefónicos, equipos de producción y casi cualquier cosa que requiera un intercambio de datos de alta velocidad. Se pueden conectar varias redes de área local a través de conexiones locales y remotas en el modo de interconexión en red.
Las computadoras personales están conectadas en red principalmente para compartir programas y archivos de datos, transferir mensajes (modo Correo electrónico) y para compartir recursos (dispositivos de impresión, módems y hardware y software de conexión a Internet). En este caso, las computadoras personales se denominan estaciones de trabajo de red de área local.
La tecnología moderna de redes de área local permite el uso de diferentes tipos de cables en la misma red, así como la conexión perfecta de varios equipos LAN, como Ethernet, Archnet y Token-ring, en una sola red.
Detráscabañas resueltas al crear una LAN
Al crear una LAN, el desarrollador se enfrenta a un problema: con datos conocidos sobre el propósito, la lista de funciones de la LAN y los requisitos básicos para un conjunto de herramientas LAN de hardware y software, construir una red, es decir, resolver los siguientes problemas:
determinar la arquitectura de la LAN: seleccionar los tipos de componentes de la LAN;
evaluar los indicadores de desempeño de la LAN;
determinar el costo de la LAN.
En este caso, se deben tener en cuenta las reglas para conectar componentes LAN basadas en la estandarización de la red y sus limitaciones especificadas por los fabricantes de componentes LAN.
La configuración de LAN para un sistema de control automatizado depende significativamente de las características de un área de aplicación particular. Estas características se reducen a los tipos de información transmitida (datos, voz, gráficos), ubicación espacial de los sistemas de suscriptores, intensidades de los flujos de información, retrasos permisibles de información durante la transmisión entre fuentes y destinatarios, volúmenes de procesamiento de datos en fuentes y consumidores, características. de estaciones de abonado, factores climáticos externos, electromagnéticos, requisitos ergonómicos, requisitos de confiabilidad, costo de LAN, etc.
Definición de la topología de la red
Consideremos las opciones de topología y la composición de los componentes de la red de área local.
La topología de una red está determinada por la forma en que sus nodos están conectados por canales de comunicación. En la práctica se utilizan 4 topologías básicas:
en forma de estrella (Fig. 1, a, 1, b);
anillo (Fig. 2);
neumático (Fig. 3);
en forma de árbol o jerárquico (Fig. 4).
AK - concentrador activo PC - concentrador pasivo Fig. 4. Red jerárquica con hubs.
La topología de red seleccionada debe corresponder a la ubicación geográfica de la red LAN, los requisitos establecidos para las características de la red enumeradas en la Tabla. 1.
Tabla 1. Datos comparativos sobre las características de la LAN.
Seleccionar el tipo de medio de comunicación. par trenzado
La conexión de cable más barata es una conexión de dos hilos trenzados, a menudo llamada par trenzado. Le permite transferir información a velocidades de hasta 10 Mbit/s, es fácilmente ampliable, pero no es seguro contra las comunicaciones inalámbricas. La longitud del cable no puede exceder los 1000 m a una velocidad de transmisión de 1 Mbit/s - Las ventajas son el bajo precio y la instalación sin problemas. Para aumentar la inmunidad al ruido de la información, a menudo se utiliza par trenzado blindado, es decir, par trenzado colocado en un Funda protectora, similar a la pantalla de un cable coaxial. Esto aumenta el coste del par trenzado y acerca su precio al precio del cable coaxial.
Cable coaxial
El cable coaxial tiene un precio medio, tiene buena inmunidad al ruido y se utiliza para comunicaciones a largas distancias (varios kilómetros). Las velocidades de transmisión de información varían de 1 a 10 Mbit/s, y en algunos casos pueden alcanzar los 50 Mbit/s. El cable coaxial se utiliza para la transmisión de información básica y de banda ancha.
Cable coaxial de banda ancha
El cable coaxial de banda ancha es inmune a las interferencias y es fácil de extender, pero su precio es elevado. La velocidad de transmisión de información es de 500 Mbit/s. Para transmitir información en la banda de frecuencia base a una distancia de más de 1,5 km, se necesita un amplificador o el llamado repetidor (repetidor), por lo que la distancia total durante la transmisión la información aumenta a 10 km. Para redes de computadoras con topología de bus o árbol, el cable coaxial debe tener una resistencia terminal (terminador) en el extremo.
Cable de ethernet
El cable Ethemet también es un cable coaxial de 50 ohmios. También se le llama Ethernet grueso o cable amarillo.
Debido a su inmunidad al ruido, es una alternativa costosa a los cables coaxiales convencionales. La distancia máxima disponible sin repetidor no supera los 500 m, y la distancia total de la red Ethernet es de unos 3000 m. El cable Ethernet, debido a su topología troncal, utiliza solo una resistencia de carga en el extremo.
Cheapernet-cable
Más barata que un cable Ethernet es una conexión por cable Cheapernet o, como suele denominarse, Ethernet delgada. También es un cable coaxial de 50 ohmios con una velocidad de transferencia de información de diez millones de bps. Al conectar segmentos de cable Cheapernet, también se requieren repetidores. Las redes informáticas con cable Cheapernet tienen un coste reducido y unos costes de expansión mínimos. Las tarjetas de red se conectan mediante conectores de bayoneta de tamaño pequeño (CP-50) de uso generalizado. No se requiere blindaje adicional. El cable se conecta al PC mediante conectores en T. La distancia entre dos estaciones de trabajo sin repetidores puede ser de un máximo de 300 m, y la distancia total para una red con un cable Cheapernet es de aproximadamente 1000 m. El transceptor Cheapernet se encuentra en tarjeta de red y tanto para aislamiento galvánico entre adaptadores como para amplificación de una señal externa.
Líneas de fibra óptica
Los más caros son los conductores ópticos, también llamados cables de fibra de vidrio. La velocidad de difusión de información a través de ellos alcanza varios gigabits por segundo. La distancia permitida es más de 50 km. Prácticamente no hay interferencias externas. Esta es actualmente la conexión LAN más cara. Se utilizan cuando se producen campos de interferencia electromagnética o cuando se requiere la transmisión de información a distancias muy largas sin el uso de repetidores. Tienen propiedades anti-frizz, ya que la técnica de ramificación en los cables de fibra óptica es muy compleja. Los conductores de fibra óptica se combinan en una LAN mediante una conexión en estrella.
Seleccionar el tipo de construcción del decorado.y por el método de transmisión de información.
Red Token Ring local
Este estándar fue desarrollado por IBM y como medio de transmisión se utiliza par trenzado blindado o sin blindaje (UPT o SPT) o fibra óptica. Velocidad de transferencia de datos 4 Mbit/s o 16 Mbit/s. El método Token Ring se utiliza como método para controlar el acceso de una estación al medio de transmisión. Las principales disposiciones de este método:
Los dispositivos se conectan a la red mediante una topología en anillo;
Todos los dispositivos conectados a la red pueden transmitir datos solo después de recibir permiso para transmitir (token);
En un momento dado, sólo una estación de la red tiene este derecho.
Puede conectar computadoras en una red utilizando una topología en estrella o en anillo.
red local arcnet
Arknet (Attached Resource Computer NETWork) es una arquitectura de red local simple, económica, confiable y bastante flexible. Desarrollado por Datapoint Corporation en 1977. Posteriormente, la licencia de Arcnet fue adquirida por SMC (Standard Microsistem Corporation), que se convirtió en el principal desarrollador y fabricante de equipos para redes Arcnet. El medio de transmisión utilizado es cable coaxial de par trenzado (RG-62) con una impedancia característica de 93 Ohmios y cable de fibra óptica, la velocidad de transferencia de datos es de 2,5 Mbit/s. Al conectar dispositivos, Arcnet utiliza topologías de bus y estrella. El método para controlar el acceso de la estación al medio de transmisión es el Token Bus. Este método proporciona las siguientes reglas:
En un momento dado, sólo una estación de la red tiene este derecho;
Principios operativos básicos
Cada byte se transmite a Arcnet mediante un paquete especial ISU (Unidad de símbolo de información), que consta de tres bits de inicio/parada del servicio y ocho bits de datos. Al comienzo de cada paquete, se transmite el separador AB inicial (Alert Burst), que consta de seis bits de servicio. El delimitador de inicio actúa como preámbulo del paquete.
Hay dos topologías que se pueden utilizar en una red Arcnet: estrella y bus.
red LAN
La especificación Ethernet fue propuesta por Xerox Corporation a finales de los años setenta. Posteriormente se unieron a este proyecto Digital Equipment Corporation (DEC) e Intel Corporation. En 1982, se publicó la versión 2.0 de la especificación Ethernet. Basado en Ethernet, el Instituto IEEE desarrolló el estándar IEEE 802.3. Las diferencias entre ellos son menores.
Principios operativos básicos:
A nivel lógico, Ethernet utiliza una topología de bus;
Todos los dispositivos conectados a la red tienen los mismos derechos, es decir, cualquier estación puede comenzar a transmitir en cualquier momento (si el medio de transmisión está libre);
Los datos transmitidos por una estación están disponibles para todas las estaciones de la red.
Seleccionarred operativa Sistema operativo
La amplia variedad de tipos de computadoras utilizadas en las redes informáticas implica una variedad de sistemas operativos: para estaciones de trabajo, para servidores de red a nivel departamental y servidores a nivel empresarial en general. Pueden tener diferentes requisitos de rendimiento y funcionalidad, y es deseable que tengan propiedades de compatibilidad que permitan trabajando juntos varios sistemas operativos. Los sistemas operativos de red se pueden dividir en dos grupos: a escala departamental y a escala empresarial. Los sistemas operativos departamentales o de grupos de trabajo brindan una variedad de servicios de red, incluido el uso compartido de archivos, aplicaciones e impresoras. También deben proporcionar propiedades de tolerancia a fallas, por ejemplo, trabajar con matrices RAID y admitir arquitecturas de clúster. Los sistemas operativos de redes departamentales suelen ser más fáciles de instalar y administrar que los sistemas operativos de redes empresariales, tienen menos funcionalidades, brindan menos protección de datos y tienen una interoperabilidad más débil con otros tipos de redes, así como un rendimiento más deficiente. En primer lugar, un sistema operativo de red a escala empresarial debe tener las propiedades básicas de cualquier producto empresarial, incluidas:
escalabilidad, es decir, la capacidad de funcionar igualmente bien en una amplia gama de diferentes características cuantitativas de la red,
compatibilidad con otros productos, es decir, la capacidad de trabajar en un entorno de Internet complejo y heterogéneo en modo plug-and-play.
El sistema operativo de la red corporativa debe admitir servicios más complejos. Al igual que un sistema operativo de red para grupos de trabajo, un sistema operativo de red empresarial debe permitir a los usuarios compartir archivos, aplicaciones e impresoras entre más usuarios, más datos y con mejor rendimiento. Además, un sistema operativo de red a escala empresarial brinda la capacidad de conectar sistemas dispares, tanto estaciones de trabajo como servidores. Por ejemplo, incluso si el sistema operativo se ejecuta en una plataforma Intel, debe admitir estaciones de trabajo UNIX que se ejecuten en plataformas RISC. Del mismo modo, el sistema operativo del servidor que se ejecuta en una computadora RISC debe ser compatible con DOS, Windows y OS/2. Un sistema operativo de red a escala empresarial debe admitir múltiples pilas de protocolos (como TCNR, IPX/SPX, NetBIOS, DECnet y OSI), proporcionando fácil acceso a recursos remotos y procedimientos convenientes de administración de servicios, incluidos agentes para sistemas de administración de redes.
Un elemento importante de un sistema operativo de red a escala empresarial es una mesa de ayuda centralizada, que almacena datos sobre los usuarios y los recursos de red compartidos. Este servicio, también llamado servicio de directorio, proporciona al usuario un inicio de sesión lógico único en la red y proporciona un medio conveniente para ver todos los recursos disponibles para él. El administrador, si hay una mesa de ayuda centralizada en la red, se libera de la necesidad de crear una lista repetida de usuarios en cada servidor, lo que significa que se libera de una gran cantidad de trabajo rutinario y de posibles errores al determinar la composición. de usuarios y sus derechos en cada servidor. Una propiedad importante de la mesa de ayuda es su escalabilidad, garantizada por la base de datos distribuida de usuarios y recursos.
Los sistemas operativos de red como Banyan Vines, Novell NetWare 4.x, IBM LAN Server, Sun NFS, Microsoft LAN Manager y Windows NT Server pueden servir como sistemas operativos empresariales, mientras que NetWare 3.x, Personal Ware, Artisoft LANtastic son más adecuados para pequeños grupos de trabajo.
Los criterios para elegir un sistema operativo a escala empresarial son las siguientes características:
Soporte de red multiservidor sin interrupciones;
Alta eficiencia de las operaciones de archivos;
Posibilidad de integración efectiva con otros sistemas operativos;
Disponibilidad de una mesa de ayuda centralizada y escalable;
Buenas perspectivas de desarrollo;
Trabajo efectivo de usuarios remotos;
Una variedad de servicios: servicio de archivos, servicio de impresión, seguridad de datos y tolerancia a fallas, archivo de datos, servicio de mensajería, bases de datos diversas y otros;
Varios protocolos de transporte: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS, AppleTalk;
Admite una variedad de sistemas operativos de usuario final: DOS, UNIX, OS/2, Mac;
Soporte para equipos de red de estándares Ethernet, Token Ring, FDDI, ARCnet;
Disponibilidad de interfaces de aplicaciones populares y mecanismos para llamar a procedimientos remotos RPC;
Capacidad para interactuar con el sistema de gestión y monitoreo de red, soporte para estándares de gestión de red SNMP.
Por supuesto, ninguno de los sistemas operativos de red existentes cumple completamente con los requisitos enumerados, por lo que la elección del sistema operativo de red generalmente se realiza teniendo en cuenta la situación de producción y la experiencia. La tabla muestra las principales características de los sistemas operativos de red populares y disponibles actualmente.
Determinación de la confiabilidad del funcionamiento de la LAN. 2.4.1. PAGindicadores de confiabilidad del funcionamiento de LAN
En general, la confiabilidad es la capacidad de un dispositivo o producto técnico para realizar sus funciones dentro de desviaciones aceptables durante un período de tiempo determinado.
La confiabilidad de un producto se establece en la etapa de diseño y depende en gran medida de criterios como la elección de las especificaciones técnicas y tecnológicas y la conformidad de las soluciones de diseño adoptadas con los estándares mundiales. La confiabilidad de la LAN también se ve afectada por la alfabetización del personal en todos los niveles de uso de la red, las condiciones de transporte, almacenamiento, instalación, configuración y prueba de cada nodo de la red y el cumplimiento de las reglas de operación del equipo.
Al calcular y evaluar la confiabilidad de una red informática, se utilizarán los siguientes términos y definiciones:
El rendimiento es el estado de un producto en el que es capaz de realizar sus funciones dentro de los requisitos establecidos.
Una falla es un evento en el que se interrumpe el desempeño de un producto.
El mal funcionamiento es una condición de un producto en la que no cumple con al menos un requisito de la documentación técnica.
Tiempo de funcionamiento: la duración del funcionamiento de un producto en horas u otras unidades de tiempo.
MTBF, o tiempo medio entre fallas, es el tiempo de funcionamiento promedio de un producto reparado entre fallas.
La probabilidad de funcionamiento libre de fallas es la probabilidad de que no ocurra una falla del producto en un período de tiempo determinado.
La tasa de falla es la probabilidad de falla de un producto no reparable por unidad de tiempo después en este momento tiempo.
La confiabilidad es la propiedad de un producto de permanecer operativo durante algún tiempo de funcionamiento.
La durabilidad es la propiedad de un producto de permanecer operativo hasta su estado límite con interrupciones por mantenimiento y reparación.
Recurso: tiempo de funcionamiento de un producto hasta su estado límite, especificado en la documentación técnica.
La vida útil es la duración calendario de funcionamiento del producto hasta su estado límite, especificado en la documentación técnica.
Mantenibilidad: disponibilidad de un producto para su mantenimiento.
y reparaciones.
La confiabilidad es una propiedad compleja que incluye propiedades tales como:
actuación;
preservación;
mantenibilidad;
durabilidad.
La principal propiedad descrita por las características cuantitativas es el rendimiento.
Pérdida de rendimiento - fracaso. Las fallas de un producto eléctrico pueden significar no solo daños eléctricos o mecánicos, sino también una desviación de sus parámetros más allá de los límites aceptables. En este sentido, las fallas pueden ser repentinas y graduales.
La aparición de fallas repentinas en un dispositivo son eventos aleatorios. Estos fallos pueden ser independientes, cuando el fallo de un elemento del dispositivo se produce independientemente de otros elementos, y dependientes, cuando el fallo de un elemento es provocado por el fallo de otros. La división de fallas en repentinas y graduales es condicional, ya que las fallas repentinas pueden ser causadas por el desarrollo de fallas graduales.
Principales características cuantitativas de confiabilidad (operabilidad):
probabilidad de funcionamiento sin fallos durante el tiempo t: P(t);
probabilidad de falla durante el tiempo t: Q(t)= 1 - P(t);
tasa de fallas X(t): indica el número promedio de fallas que ocurren por unidad de tiempo de operación del producto;
Tiempo promedio hasta la falla de un producto T (el valor inverso de la tasa de falla).
Los valores reales de las características especificadas se obtienen de los resultados de las pruebas de confiabilidad. En los cálculos del tiempo hasta el fallo, / se considera una variable aleatoria, por lo que se utiliza el aparato de la teoría de la probabilidad.
Propiedades (axiomas):
Р(0)=1 (se considera el funcionamiento de productos funcionales);
lim t _ >00 P(t)=O (la operatividad no se puede mantener indefinidamente);
dP(t)/dt<0 (в случае если после отказа изделие не восстанавливается).
Durante la vida útil de un dispositivo técnico se pueden distinguir tres períodos, cuyas tasas de fallo varían de forma diferente. La dependencia de la tasa de fallas con el tiempo se muestra en la Fig. 5.
Fig.5. Curva típica de cambios en X(t) durante la vida útil (vida) del producto.
I - etapa de rodaje dX(t)/dt<0
II - etapa de funcionamiento normal X(t)-const
III - etapa de envejecimiento dX(t)/dt>0
En el primer período, llamado período de rodaje, se identifican defectos estructurales, tecnológicos, de instalación y otros, por lo que la tasa de fallas puede aumentar al inicio del período, disminuyendo a medida que se acerca al período de operación normal.
El período de funcionamiento normal se caracteriza por fallos repentinos de intensidad constante, que aumentan durante el período de desgaste.
Durante el período de desgaste, la tasa de fallas aumenta con el tiempo a medida que el producto se desgasta.
Obviamente, el período principal debe ser el período de operación normal, y los otros períodos son los períodos de entrada y salida de este período.
El axioma 3 es válido para elementos no recuperables (microcircuitos, radioelementos, etc.). El proceso de operación de sistemas y productos restaurados se diferencia del mismo proceso para los no reparables en que, junto con el flujo de fallas de los elementos del producto, existen etapas de reparación de los elementos fallidos, es decir, hay un flujo de recuperación de elementos. Para sistemas restaurados, la tercera propiedad de las características de confiabilidad no se cumple: dP(t)/dt<0. За период времени At могут отказать два элемента системы, а быть восстановленными - три аналогичных элемента, а значит производная dP(t)/dt>0.
Al configurar redes de computadoras, operan con un concepto como el tiempo medio entre fallas de un elemento de red en particular (Tn).
Por ejemplo, si se probaron 100 productos durante el año y 10 de ellos fallaron, entonces Tn será igual a 10 años. Aquellos. Se supone que después de 10 años todos los productos fallarán.
Una característica cuantitativa para la determinación matemática de la confiabilidad es la tasa de fallas de un dispositivo por unidad de tiempo, que generalmente se mide por el número de fallas por hora y se indica con el símbolo X.
El tiempo medio entre fallas y el tiempo medio para restablecer la operatividad están relacionados entre sí a través del factor de disponibilidad Kg, el cual se expresa en la probabilidad de que la red informática esté en estado operativo:
Así, el coeficiente de disponibilidad Kg de toda la red se determinará como producto del coeficiente de disponibilidad parcial Kri. Cabe señalar que la red se considera confiable cuando Kg > 0,97.
Ejemplo de cálculo de confiabilidady red de área local
Una red de área local generalmente incluye un conjunto de estaciones de trabajo de usuario, una estación de trabajo de administrador de red (se puede usar una de las estaciones de usuario), un núcleo de servidor (un conjunto de plataformas de servidor de hardware con programas de servidor: servidor de archivos, servidor WWW, servidor de bases de datos, servidor de correo, etc.), equipos de comunicaciones (enrutadores, conmutadores, concentradores) y sistemas de cableado estructurado (equipos de cable).
El cálculo de la confiabilidad de una LAN comienza con la formación del concepto de falla de una red determinada. Para ello, analizamos las funciones de gestión que se realizan en la empresa utilizando esta LAN. Se seleccionan las funciones que no se pueden violar y se determina el equipo LAN involucrado en su implementación. Por ejemplo: durante la jornada laboral, por supuesto, debería ser posible llamar/registrar información de la base de datos, así como acceso a Internet.
Para un conjunto de tales funciones, se utiliza un diagrama eléctrico estructural para determinar el equipo LAN, cuya falla interrumpe directamente al menos una de las funciones especificadas, y se elabora un diagrama lógico para calcular la confiabilidad.
Esto tiene en cuenta el número y las condiciones de trabajo de los equipos de reparación y restauración. Generalmente se aceptan las siguientes condiciones:
La recuperación es limitada, es decir. En un momento dado, no se puede restaurar más de un elemento fallido, porque hay un equipo de reparación;
El tiempo medio de recuperación de un elemento averiado se establece en función de las interrupciones permitidas en el funcionamiento de la LAN o de las capacidades técnicas para entregar y poner en funcionamiento este elemento.
En el marco del enfoque de cálculo anterior, el esquema de cálculo de confiabilidad, por regla general, se puede reducir a un circuito en serie-paralelo.
Fijemos como criterio de fallo de LAN el fallo de los equipos incluidos en el núcleo de la red: servidores, conmutadores o equipos de cable. Creemos que la falla de las estaciones de trabajo de los usuarios no conduce a una falla de la LAN y, dado que la falla simultánea de todas las estaciones de trabajo es un evento poco probable, la red continúa funcionando en caso de fallas de las estaciones de trabajo individuales.
Fig.6. Diagrama de elementos de LAN para el cálculo de confiabilidad total.
Supongamos que la red local considerada incluye dos servidores (uno proporciona acceso a Internet), dos conmutadores y cinco fragmentos de cable relacionados con el núcleo de la red. Las tasas de falla y las tasas de recuperación se detallan a continuación.
De este modo,
1) la tasa de fallo de toda la red L es 6,5 * 10 - 5 1/h,
2) el tiempo promedio entre fallas de toda la red TN es de aproximadamente 15,4 mil horas,
3) el tiempo medio de recuperación de un televisor es de 30 horas.
Los valores calculados de la preparación correspondiente se presentan en la tabla. 4:
El factor de disponibilidad de toda la red es
Cálculo de la eficiencia operativa de LAN.
Para determinar los parámetros de funcionamiento de la red, se seleccionan y justifican puntos de control. Para estos puntos seleccionados, se recopila información y se calculan los parámetros:
Tiempo de procesamiento de solicitudes: cálculo del intervalo de tiempo entre la formación de una solicitud y la recepción de una respuesta, realizado para servicios básicos seleccionados.
tiempo de respuesta en una red cargada y descargada: cálculo del indicador de rendimiento de una red descargada y descargada.
Tiempo de retardo de transmisión de tramas: cálculo del tiempo de retardo de las tramas a nivel de enlace de los segmentos de red principales seleccionados.
determinación del rendimiento real - determinación del rendimiento real para rutas de nodos de red principales seleccionados.
cálculo analítico de indicadores de confiabilidad: evaluación analítica de la posible tasa de fallas y el tiempo medio entre fallas.
factor de disponibilidad: cálculo analítico del grado de preparación (tiempo de recuperación promedio) de una LAN.
Supongamos que la red entre dos usuarios está organizada según el esquema presentado en la Fig. 7.
Orden de trabajo
Para completar el trabajo necesitas:
a) repetir las reglas de seguridad al trabajar con equipos informáticos;
b) estudiar los materiales teóricos de los "" cursos, así como la parte teórica de este manual;
c) seleccionar una empresa u organización semihipotética y estudiar su sistema de flujo de documentos existente desde el punto de vista de la automatización. Proponer un nuevo sistema de flujo de documentos basado en el uso de redes informáticas, evaluar las ventajas y desventajas de los sistemas existentes y propuestos (velocidad, costo, topología, cambios en el fondo salarial, etc.);
d) calcular los indicadores numéricos del nuevo sistema de flujo de documentos: confiabilidad de la red, MTBF, factor de disponibilidad, tiempo de entrega de un mensaje al destinatario, tiempo de recepción de un recibo por la entrega del mensaje;
e) de acuerdo con los requisitos indicados en la sección 5, preparar un informe de laboratorio;
g) defender el trabajo de laboratorio demostrando al profesor:
1) informe de laboratorio;
2) comprensión de los principios básicos de la organización de una red informática local;
3) conocimientos teóricos sobre los parámetros cuantitativos del funcionamiento de una red informática.
Al prepararse para una defensa de autoevaluación, se recomienda responder las preguntas de control que figuran en la sección 5.
4. Requisitos del informe
El informe de laboratorio debe contener:
a) página de título;
b) condición de la tarea;
c) justificación para el desarrollo de una LAN y cálculos para la topología de red propuesta;
d) comentarios y conclusiones sobre el trabajo realizado.
Bibliografía
1. Guseva a.i. Trabajar en redes locales NetWare 3.12-4.1: Libro de texto.- M.: "DIALOG-MEPhI", 1996. - 288 p.
2. Lorin G. Sistemas informáticos distribuidos:. - M.: Radio y comunicación, 1984. - 296 p.
4. Frolov A.V., Frolov G.V. Redes locales Computadoras personales. Utilizando protocolos IPX, SPX, NETBIOS.- M.: "DIALOG-MIFI", 1993. - 160 p.
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