КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ

Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по следующим четырём признакам:

1. по типу среды передачи, то есть физической среды, которая используется для соединения компьютеров;

2. по скорости передачи информации;

3. по ведомственной принадлежности;

4. по территориальной распространенности.

1) Среда передачи называется еще "линией связи". Информация передается по линиям связи в виде различных сигналов, которые, испытывая сопротивление среды, затухают с расстоянием. Поэтому одной из важнейших характеристик линии связи является максимальная дальность, на которую может быть передана по ней информация без искажения.

В качестве линий связи могут использоваться:

· ИК-лучи (обеспечивают передачу информации между компьютерами, находящимися в пределах одной комнаты);

· электрические провода (кабель "витая пара" обеспечивает связь между компьютерами на расстояние до 100м, коаксиальные кабели – до 500м);

· оптоволоконные кабели (обеспечивают связь на расстояние нескольких десятков километров);

· телефонные линии, радиосвязь, спутниковая связь (позволяют соединять компьютеры, находящиеся в любой точке планеты).

2) По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на низкоскоростные (скорость передачи информации до 10 Мбит/с),среднескоростные (скорость передачи информации до 100 Мбит/с), высокоскоростные(скорость передачи информации свыше 100 Мбит/с).

3) По принадлежности различают ведомственныеи государственныесети. Ведомственные сети принадлежат одной организации и располагаются на ее территории. Государственные сети – это сети, используемые в государственных структурах.

4) По территориальной распространенности сети могут быть локальными, глобальными и региональными. Локальными называются сети, расположенные в одном или нескольких зданиях. Региональными называются сети, расположенные на территории города или области.Глобальными называются сети, расположенные на территории государства или группы государств, например, всемирная сеть Интернет.

В классификации сетей существует два основных термина: локальная сеть (LAN) и территориально-распределенная сеть (WAN).

Локальная сеть (Local Area Network) связывает компьютеры и принтеры, обычно находящиеся в одном здании (или комплексе зданий). Каждый компьютер, подключенный к локальной сети, называется рабочей станциейилисетевым узлом. Как правило, в локальных сетях практикуется использование высокоскоростных каналов.

Локальные сети позволяют отдельным пользователям легко и быстро взаимодействовать друг с другом. Вот лишь некоторые задачи, которые позволяет выполнять локальная сеть:

· совместная работа с документами;

· передача файлов между компьютерами без использования каких-либо носителей;

· упрощение документооборота: вы получаете возможность просматривать, корректировать и комментировать документы, не покидая своего рабочего места, не организовывая собраний и совещаний;

· сохранение и архивирование своей работы на сервере, чтобы не использовать ценное пространство на жестком диске компьютера;

· простой доступ к приложениям на сервере;

· облегчение совместного использования дорогостоящих ресурсов, таких как высокопроизводительные принтеры, пишущие дисковые накопители, профессиональные сканеры, жесткие диски большой емкости и программные приложения (например, текстовые процессоры или программное обеспечение баз данных).

Локальные вычислительные сети подразделяются на два кардинально различающихся класса: одноранговые (одноуровневые или Peer toPeer) сети и иерархические (многоуровневые).

Одноранговая сеть представляет собой сеть равноправных компьютеров, каждый из которых имеет уникальное имя (имя компьютера) и обычно пароль для входа в сеть во время загрузки операционной системы. Имя и пароль входа назначаются владельцем компьютера.Одноранговые сети могут быть организованы с помощью таких операционных систем, как LANtastic, Windows’3.11, Novell NetWare Lite.Одноранговые сети могут быть организованы также на базе всех современных 32-разрядных операционных систем – Windows’95 OSR2,Windows NT Workstation версии, OS/2) и некоторых других.

В иерархических локальных сетях имеется один или несколько специальных компьютеров – серверов, на которых хранится информация, совместно используемая различными пользователями.

Сервер в иерархических сетях – это постоянное хранилище разделяемых ресурсов. Сам сервер может быть клиентом только сервера более высокого уровня иерархии. Поэтому иерархические сети иногда называются сетями с выделенным сервером. Серверы обычно представляют собой высокопроизводительные компьютеры, возможно, с несколькими параллельно работающими процессорами, с винчестерами большой емкости, с высокоскоростной сетевой картой (100 Мбит/с и более). Компьютеры, с которых осуществляется доступ к информации на сервере, называются клиентами.

2) Территориально-распределенная сеть (Wide Area Network) соединяет несколько локальных сетей, географически удаленных друг от друга. Территориально-распределенные сети обеспечивают те же преимущества, что и локальные, но при этом позволяют охватить большую территорию. Обычно для этого используется коммутируемая телефонная сеть общего пользования (PSTN, Public Switched Telephone Network) с соединением через модем или линии высокоскоростной цифровой сети с предоставлением комплексных услуг (ISDN, Integrated Services DigitalNetwork). Линии ISDN часто применяются для передачи больших файлов, например содержащих графические изображения или видео.

Сетевые технологии

Ethernet - самая популярная технология построения локальных сетей. Основанная на стандарте IEEE 802.3, Ethernet передает данные со скоростью 10 Мбит/с. В сети Ethernet устройства проверяют наличие сигнала в сетевом канале ("прослушивают" его). Если канал не использует никакое другое устройство, то устройство Ethernet передает данные. Каждая рабочая станция в этом сегменте локальной сети анализирует данные и определяет, предназначены ли они ей.

Технология Клиент-сервер.Характер взаимодействия компьютеров в локальной сети принято связывать с их функциональным назначением. Как и в случае прямого соединения, в рамках локальных сетей используется понятие клиент и сервер.Технология клиент-сервер— это особый способ взаимодействия компьютеров в локальной сети, при котором один из компьютеров(сервер)предоставляет свои ресурсы другому компьютеру(клиенту). В соответствии с этим различают одноранговые сети и серверные сети.

Приодноранговой архитектуре в сети отсутствуют выделенные серверы, каждая рабочая станция может выполнять функции клиента и сервера. В этом случае рабочая станция выделяет часть своих ресурсов в общее пользование всем рабочим станциям сети. Как правило,одноранговые сети создаются на базе одинаковых по мощности компьютеров.

Наличие распределенных данных и возможность изменения своих серверных ресурсов каждой рабочей станцией усложняет защиту информации от несанкционированного доступа, что является одним из недостатков одноранговых сетей. Другим недостатком одноранговыхсетей является их более низкая производительность. Это объясняется тем, что сетевые ресурсы сосредоточены на рабочих станциях, которым приходится одновременно выполнять функции клиентов и серверов.

Всерверных сетях осуществляется четкое разделение функций между компьютерами: одни их них постоянно являются клиентами, а другие — серверами. Учитывая многообразие услуг, предоставляемых компьютерными сетями, существует несколько типов серверов, а именно: сетевой сервер, файловый сервер, сервер печати, почтовый сервер и др.

Сетевой сервер представляет собой специализированный компьютер, ориентированный на выполнение основного объема вычислительных работ и функций по управлению компьютерной сетью.

2.Архитектура компьютерных сетей.

В самом общем смысле разделение сетей можно проводить по технологии передачи данных, которых всего две:широковещательные сети и сети с передачей от узла к узлу.

Давайте представим строй солдат, стоящий на плацу перед строевой подготовкой. Старшина, проводящий занятие перед его началом должен проверить наличие личного состава подразделения. Для этого он выкрикивает фамилию, например, «Иванов!» и получает ответ «Я». Сообщение от старшины получили все солдаты, но отреагировал на него только Иванов.

Это основной принцип работы широковещательных сетей. Все передаваемые сообщения (пакеты) имеют адресное поле, в котором указан адрес ЭВМ получателя, поэтому обрабатывает пакет только та ЭВМ, для которой он предназначен. В адресном поле можно указать, что пакеты адресованы всем ЭВМ сети – это широковещательная передача.

Теперь давайте вспомним старую игру «испорченный телефон». Суть игры состоит в том, чтобы передавать «на ушко» какое-нибудь слово или фразу. Успешный исход игры фиксируется если исходное слово и слово, озвученное последним в цепочке игроком совпадают. Это пример передачи в сети от узла у узлу. Здесь, для того чтобы добраться до места назначения пакету требуется преодолеть ряд промежуточных ЭВМ. Путь, пройденный пакетом (а их может быть несколько), играет очень важную роль, т.к. определяет скорость передачи информации. Поэтому применяемые алгоритмы оптимизации этого пути очень важны. Напоминает «задачу коммивояжера», на которой обычно поясняют суть работы генетического алгоритма.

Еще одним важным классификационным признаком является размер ИВС. Принято выделять четыре вида сетей.

Рис. 5.1. Региональная сеть на базе кабельного телевидения

Персональные сети предназначены для одного пользователя (расстояние до 1 м). Примером такой сети может служить беспроводная сеть, объединяющая системный блок, клавиатуру, мышь и принтер.

Локальные сети (Local Area Network, LAN) располагаются внутри одной комнаты, здания (расстояние от 10 м до нескольких км). К ним также относят сети кампусов. Обычно такие сети располагаются на территории одной организации (фирмы, банка, предприятия). Их также называют корпоративными сетями или сетями Интранет (Intranet).

Региональные сети (Metropolitan Area Network, MAN) объединяют абонентов в пределах города (расстояние 10-100 км). Самым распространенным примером MAN является сеть кабельного телевидения. Сегодня по этим сетям мы получаем еще и доступ к Интернет³ (рис. 5.1 [12]).

Глобальные сети (Wide Area Network, WAN) охватывают страны и континенты (расстояние составляет тысячи км). ЭВМ подключенные к этой сети называются хост-компьютерами или просто хостами. Хосты соединяются между собой коммуникационными подсетями. Владельцами подсетей являются телефонные компании (исторически первые поставщики услуг Интернет, для которых это не основной бизнес) и поставщики услуг Интернета (для них это главное направление работы). Подсети состоят из кабельных линий связи⁴, называемых магистралями и переключающих элементов или попростумаршрутизаторов.

По топологии (геометрии построения) сети разделяют на шинные, кольцевые, звездообразные, ячеистая, древовидные и ряд других. Сначала рассмотрим топологии широковещательных сетей.

Шинная (bus), дерево (tree) и звезда с пассивным центром (star) имеет место широковещательный режим, когда на передачу работает только одна ЭВМ, а остальные настроены на прием (рис. 5.2).

а) шина; б) дерево;

в) звезда с пассивным центром.

Рис. 5.2. Топологии с широковещательным режимом передачи

Основные преимущества шинной топологии – простота расширения путем подключения новых рабочих станций, простота управления, малый расход кабеля и крепежных материалов.

Дерево – развитие шинной топологии, образующееся путем подключения нескольких сетей с шинной топологией активными повторителями или пассивными размножителями (хабами), а каждая ветвь дерева представляет собой сегмент сети [2].

Сети с ячеистой, кольцевой и звездообразной (с интеллектуальным центром) топологиями относятся к сетям с последовательной передачей (рис. 5.3).

В топологии типа «звезда» в центре находится пассивный соединитель или активный повторитель (пассивный центр и интеллектуальный центр).

а) ячеистая; б) кольцевая; в) звезда с интеллектуальным центром.

Рис. 5.3. Топологии с последовательным режимом передачи

В сетях с кольцевойтопологией сообщения передаются от одной машины к другой по кругу (обычно против часовой стрелки). При прохождении по кольцу каждая ЭВМ анализирует адресное поле сообщения и в случае совпадения с собственным адресом принимает его и передает дальше. Сообщение проходит последовательно все ЭВМ и возвращается к отправителю, что служит для него сигналом, что сообщение адресатом получено.

Бывают сети с централизованным управлением, когда выделен центр управления сетью (как правило, высокопроизводительная ЭВМ) и децентрализованным управлением, когда узел управления отсутствует.

Сети бывают однородными, т.е. содержащими программно-совместимые ЭВМ и неоднородными, ЭВМ которых программно не совместимы.

3.Протоколы компьютерной сети

12
• 3
• Далее ⇒