Название: Надежность систем - Методические указания (Н.И. Лыгина)

Жанр: Технические

Просмотров: 1342


1.  задание для самостоятельной работы

 

Локальные вычислительные сети строятся с использованием двух типов топологии сети: шинная (магистральная) и древовидная (или «звезда»).

Оба типа сети могут иметь (или не иметь) управляющие узлы (здесь и далее будем называть управляющий узел сервером). В сети обычно один сервер. Для обеспечения доступа к сети Internet и/или при объединении двух локальных вычислительных сетей в абсолютном большинстве случаев необходима сеть с сервером.

Каждая из топологий в своем физическом воплощении использует различные аппаратные средства.

Магистральная топология предполагает использование коаксиального кабеля и соответствующих сетевых карт. От сервера сети идет магистральный коаксиальный кабель. Он размещается в двух направлениях от сетевой карты сервера. В каждом из концов магистрали стоит так называемый терминатор, он необходим для правильной работы магистрали (поглощает «эхо-сигнал»). Если поставить терминатор прямо на сетевой карте сервера, то одно из направлений магистрали будет вырожденным, т.е. там не будет ни одного компьютера.

Древовидная топология предполагает использование кабеля типа «витая пара», соответствующих сетевых карт и скоростных концентраторов-коммутаторов сигналов (так называемые «хабы» и «свитчи» – от английских слов hub и switch). От сервера сети идет кабель к хабу (свитчу), от хаба идет кабель к каждому из компьютеров в отдельности. Количество выходных разъемов ограничено и может быть равно 8, 16 или 32. Различие между хабом и свитчем заключается в типе получателя сигнала. У хаба это только сетевая карта, в то время как у свитча получателем может быть как сетевая карта, так и другой свитч или хаб (сеть может быть построена с использованием только свитчей, но такие сети более дороги).

Сервер отличается от обычного компьютера наличием двух или более сетевых карт. Существуют внутренние и внешние карты. Внешние карты осуществляют связь с вышестоящим уровнем сети. Внутренние карты осуществляют связь с компьютерами локальной сети. Таким образом, одна из задач сервера – передача данных «через себя» с одной сетевой карты на другую.

Рассмотрим общие для обеих топологий сети характеристики отказов, их влияние на работу сети и способы восстановления. Отказ внутренней сетевой карты сервера приводит к отказу в данной сети связи с вышестоящим уровнем и/или другой сетью. При этом ресурсы, предоставляемые сервером, недоступны, а связь сервера с вышестоящим уровнем сохраняется.

Отказ внешней сетевой карты сервера приводит к отказу в данной сети связи с вышестоящим уровнем и/или другой сетью. При этом ресурсы, предоставляемые сервером, доступны, а связь сервера с вышестоящим уровнем не сохраняется. Отказ сетевой карты компьютера приводит к неработоспособности сети только для компьютера, в котором отказала сетевая карта. В случае отказа любой сетевой карты восстановление осуществляется заменой сетевой карты. В случае отказа компьютера работа сети никак не нарушается. В случае отказа сервера нарушается связь с вышестоящим уровнем сети и оказываются недоступными ресурсы сервера. Восстановление осуществляется заменой/ремонтом компьютера/сервера.

Отказ магистрали (порча кабеля, нарушение контакта в местах соединений кабеля) ведет к неработоспособности всей магистрали в целом. При этом связь сервера с вышестоящим уровнем и/или другой сетью не нарушается.

В случае отказа магистрали полное восстановление можно осуществить только одним способом: восстановить поврежденный участок магистрали.

Частичного восстановления сети можно добиться следующими способами:

«укоротить» магистраль, начиная с концов при помощи терминаторов (т.е. просто переставлять их на другую карту) настолько, чтобы поврежденный участок не входил в магистраль. Таким образом, восстановление может привести к отключению части компьютеров в зависимости от того, насколько близко к серверу находился поврежденный участок магистрали. Так, например, если поврежденный участок находился между сервером и первым компьютером, то при перестановке терминатора на серверную сетевую карту полностью отключаются от сети все компьютеры этого направления;

заменить неработающий участок магистрали исправным, находящимся между последним и предпоследним компьютером, а терминатор поставить на предпоследний компьютер, то есть из сети исключить только один последний компьютер. Однако такая замена не всегда возможна, поскольку длина отказавшей части может не совпадать с длиной исправного участка.

Для древовидной топологии сети характерны следующие особенности отказов и восстановления сети: отказ кабеля, идущего до данного компьютера, выводит из сети только этот компьютер, восстановление осуществляется только заменой кабеля.

Отказ кабеля от сервера до хаба приводит к выходу из строя связи с вышестоящим уровнем для компьютеров, подключенных к данному хабу. Работа локальной сети не нарушается. Связь сервера с вышестоящим уровнем не нарушается. Восстановление осуществляется заменой кабеля.

Отказ хаба приводит к отказу сети на всех компьютерах, подключенных к данному хабу. Связь сервера с вышестоящим уровнем при этом не нарушается. Восстановление осуществляется заменой хаба.

Отказ выходного разъема хаба приводит к выводу из сети компьютера, подключенного к данному разъему. Восстановление можно осуществить либо подключив кабель к свободному разъему (если такие имеются), либо заменив хаб.

В табл. 1 представлены варианты состояний компонентов сети, при которых сеть считается работоспособной, в табл. 2 – возможные варианты структур подсетей, в табл. 3 – варианты коаксиальных сетей, в табл. 4 – варианты сетей на витой паре.

 

Таблица  1

 

Варианты состояний, при которых сеть считается работоспособной

 

вари-анта

Раб. ПК, \%

Количество

работающих ПК

(в общем

или в подсети)

Доступ

в Internet

Услуги

сервера

Тип

структуры сети

1

80

В общем

Да

Нет

1

2

70

В общем

Нет

Да

2

3

100

В общем

Да

Да

3

4

80

В общем

Нет

Да

4

5

90

В общем

Да

Нет

5

6

90

В подсети

Нет

Да

6

7

100

В подсети

Да

Нет

7

8

90

В подсети

Нет

Нет

8

9

70

В подсети

Да

Нет

9

10

80

В подсети

Нет

Да

10

 

Таблица  2

Варианты структур сетей

 

Кол-во серверов,

шт.

Коаксиальны

кабели, №

Витая пара,

номер

1

1

1, 2, 3

2

1

1, 2

3

1

3, 4

4

4

1

4, 5

3

5

1

5, 1

5

6

2

1 (серв. 1)

1 (серв. 2)

7

2

2 (серв. 1)

2 (серв. 2)

8

2

3 (серв. 1)

3 (серв. 2)

9

2

4 (серв. 1)

4 (серв. 2)

10

2

5 (серв. 1)

5 (серв. 2)

 

Таблица  3

Варианты коаксиальных сетей

 

Количество компьютеров

в левой части магистрали

Количество компьютеров

в правой части магистрали

1

10

0

2

5

5

3

4

2

4

5

1

5

2

2

 

Рис. 2. Топология сети

Таблица 4

 

Варианты сетей на витой паре

 

Тип хаба

Количествово компьютеров

1

8 выходов

8

2

8 выходов

7

3

8 выходов

4

4

16 выходов

14

5

16 выходов

12

 

Вероятности отказов, которые надо учитывать при расчете надежности сети: компьютера, сервера, сетевой карты (в том числе и в сервере), участка коаксиального кабеля, участка кабеля типа «витая пара».

Восстановление отказавших элементов типа 1–6 осуществляется в подавляющем большинстве случаев заменой элемента, типа 7,8 – заменой или ремонтом.

Определить основные показатели надежности различных вариантов сети, структура которой приведена на рис. 2. Для представления наиболее полного варианта сети использовать данные табл. 1–4.