1.3. Архитектура компьютерных сетей.
Как и все сложные системы, компьютерные сети характеризуются определенными, присущими только им, принципами организации.
Эти вопросы рассматриваются в рамках архитектуры, которая определяет общие принципы построения, топологию, функциональные характеристики системы. В частности, архитектура компьютерных сетей охватывают вопросы организации логической и физической структуры (топологии) сети, структурную организацию аппаратных и программных средств, правила (протоколы) их взаимодействия. В компьютерных сетях широко используется многоуровневый принцип структурной организации, при котором все множество сетевых функций распределяется по определенным уровням. При этом взаимодействие между уровнями осуществляется стандартным образом, что обеспечивает определенную независимость функций, принадлежащих различным уровням. В первую очередь это необходимо для реализации принципа открытости вычислительных сетей, являющегося неотъемлемой частью современных сложных систем.
По функциональному признаку все множество систем компьютерной сети можно разделить на абонентские, коммутационные и главные (Host) системы.
Абонентская система представляет собой компьютер, ориентированный на работу в составе компьютерной сети и обеспечивающий пользователям доступ к ее вычислительным ресурсам.
Коммутационные системы являются узлами коммутации сети передачи данных и обеспечивают организацию каналов передачи данных между элементами системы. В качестве управляющих элементов узлов коммутации используются процессоры телеобработки или специальные коммутационные (сетевые) процессоры.
Большим разнообразием отличаются главные (Host) системы или сетевые серверы.
Сервером принять называть специальный компьютер, выполняющий основные сервисные функции: управление сетью, сбор, обработку, хранение и предоставление информации абонентам компьютерной сети.
В зависимости от территориальной рассредоточенности абонентских систем компьютерные (вычислительные) сети разделяют на три основных класса:
- глобальные сети (WAN – Wide Area Network);
- региональные сети (MAN – Metropolitan Area Network);
- локальные сети (LAN – Local Area Network).
Глобальная вычислительная сеть (ГВС) объединяет абонентские системы, рассредоточенные на большой территории, охватывающие различные страны и континенты. ГВС решают проблему объединения информационных ресурсов всего человечества и организации доступа к ним. Взаимодействие абонентских систем (АС) осуществляется на базе различных территориальных сетей связи, в которых используются телефонные линии связи, радиосвязь, системы спутниковой связи. Региональная вычислительная сеть (РВС) объединяет абонентские системы, расположенные друг от друга на значительном расстоянии: в пределах отдельной страны, региона, большого города. Локальная вычислительная сеть (ЛВС) связывает абонентские системы, расположенные в пределах небольшой территории. К классу ЛВС относятся сети предприятий, фирм, банков, офисов, учебных заведений и т.д. Протяженность ЛВС ограничивается несколькими километрами. Отдельный класс составляют корпоративные вычислительные сети (КВС) или Intranet (Интранет). Их также называют сетями масштаба предприятий (корпораций), что соответствует термину «enterprise – wide network». Им принадлежит ведущая роль в реализации задач планирования, организации и осуществления производственно-хозяйственной деятельности корпорации. Другими словами, Intranet – это версия Internet на уровне компании, адаптация некоторых технологий, созданных для Internet, применительно к частным локальным (LAN) и глобальным (WAN) сетям организаций. Корпоративную сеть можно рассматривать как модель группового сотрудничества, вариант решения прикладного программного обеспечения для рабочих групп, основанного на открытых стандартах Internet. Она основана на технологии «клиент-сервер», то есть сетевое приложение делится на стороны: клиента, запрашивающего данные или услуги и сервера, обслуживающего запросы клиента. Типовая структура КВС приведена на рис. 5. Здесь выделено оборудование сети, размещенное в центральном офисе корпорации и в ее региональных отделениях. В центральном офисе (ЦОФ) имеется локальная сеть и учрежденческая автоматическая телефонная стация (УАТС) с подключением к ней телефонными аппаратами (Т). Через мультиплексор-коммутатор и модемы KDC и УАТС имеют выход на территориальную сеть связи (ТСС) типа Fram Relay или Х.25, где используются выделенные телефонные линии связи. Такое же оборудование имеется в каждом региональном отделении (РО-1…, РО-N). Удаленные персональные компьютеры (УПК) через сервер доступа и ТСС имеют прямую связь с ЛВС центрального офиса. Для установления Intranet необходимы следующие компоненты:
- компьютерная сеть для совместного использования ресурсов, или сеть взаимосвязанных ЛВС и УПК;
- сетевая операционная система, поддерживающая протокол TCP/IP (Unix, Windows NT, Netware, OS/2);
Рис. 5. Типовая структура корпоративной вычислительной (компьютерной) сети.
- компьютер-сервер, который может работать как сервер Internet;
- программное обеспечение сервера, поддерживающее запросы браузеров в формате протокола передачи интерфейсных сообщений (HTTP – HyperText Transfer Protocol;
- служба глобального соединения (WWW). Для удобства редактирования объектов используется браузер объектов (Browser) – интегрированный отладчик, позволяющий выполнять пошаговую трассировку кода, задавать точки остановок (Break points);
- компьютеры-клиенты, на которых имеется сетевое программное обеспечение, позволяющее посылать и принимать пакетные данные по протоколу TCP/IP;
- программное обеспечение браузера для различных компьютеров-клиентов (Netscape Navigator, Microsoft Internet Explorer).
Эти требования к оборудованию и программному обеспечению Intranet дополняются требованиями к знанию технологии составления документов на языке написания гипертекста (HTML – HyperText Markup Language – гипертекстовый высокоуровневый язык).
Лекция №6 Тема: Архитектура современных лвс
(2) Описание архитектуры построения современных лвс
- Уровень ядра;
- Уровень распределения;
- Уровень доступа.
- Расширяемость;
- Надежность;
- Безопасность;
- Высокая доступность приложений и сервисов.
- Аппаратные средства – коммутаторы, маршрутизаторы;
- Программное обеспечение – Cisco IOS и др.;
- Каналы связи;
- Конфигурация / изменения;
- Загруженность ресурсов – загрузка ресурсов оборудования и каналов связи;
- Дизайн и архитектура построения сетей.
Типовые проекты
- небольшая организация, расположенная в одном здании в пределах одного этажа;
- количество рабочих мест от 5 до 50;
- 1-2 сервера рабочих групп.
- предприятие, фирма или банк среднего масштаба, локальная сеть которых
- расположена на нескольких этажах одного здания;
- количество рабочих мест от 50 до 200;
- несколько серверов рабочих групп;
- наличие дополнительных сервисов в сети: телефония, системы безопасности и др.
- управляемые коммутаторы уровня рабочих групп с портами 10Base-T/100Base-TX для подключения пользователей; портами Gigabit Ethernet для организации магистрального подключения к центральному коммутатору сети;
- управляемый магистральный центральный модульный или стекируемый коммутатор второго/третьего уровня, с портами 10Base-T/100Base-TX и возможностью использования различных модулей расширения с портами Gigabit Ethernet для агрегирования каналов связи от удаленных коммутаторов уровня рабочих групп.
- крупное предприятие, фирма или банк, расположенное в нескольких зданиях, соединенных высокоскоростной магистралью;
- количество рабочих мест 200-1000 и более;
- серверная ферма;
- обеспечение защиты оборудования в локальной сети – коммутаторы, маршрутизаторы, сервера, критичные сервисы.
- управляемые коммутаторы уровня рабочих групп с портами 10Base-T/100Base-TX для подключения пользователей; портами Gigabit Ethernet для организации магистрального подключения к центральному коммутатору сети здания;
- управляемый центральный модульный или стекируемый коммутатор второго/третьего уровня масштаба здания с портами 10Base-T/100Base-TX и возможностью использования различных модулей расширения с портами Gigabit Ethernet / 10 Gigabit Ethernet для агрегирования каналов связи от удаленных коммутаторов уровня рабочих групп и построения магистральных каналов связи на центральный коммутатор всей сети;
- модульный управляемый магистральный центральный коммутатор группы зданий второго/третьего уровня с поддержкой агрегации модулей с портами Gigabit Ethernet / 10 Gigabit Ethernet и требуемым количеством портов для подключения корпоративных серверов и резервируемый по блокам питания, модулям коммутационных фабрик, модулей ввода/вывода и других сервисных модулей.
- Cisco Systems – коммутаторы уровней этажа, здания и группы зданий для сетей любого масштаба;
- Nortel Networks – коммутаторы уровней этажа, здания и группы зданий для сетей любого масштаба;
- Allied Telesyn – коммутаторы уровней этажа, рабочей группы для сетей малого и среднего уровня;
- D-Link – коммутаторы уровней этажа, рабочей группы для сетей малого и среднего уровня.