Сетевая архитектура и топология
рабочие станции – ПК, АРМ или собственно сетевая станция. Если рабочая станция подключена к сети, для нее могут не потребоваться ни винчестер, ни флоппи-диски. Однако, в этом случае необходим сетевой адаптер – специальное устройство для дистанционной загрузки операционной системы из сети;
платы интерфейса – сетевые платы для организации взаимодействия рабочих станций с сетью;
серверы – отдельные компьютеры с программным обеспечением, выполняющие функции управления сетевыми ресурсами общего доступа;
сетевое программное обеспечение.
Топология, т.е. конфигурация соединения элементов в ЛВС, привлекает к себе внимание в большей степени, чем другие характеристики сети. Это связано с тем, что именно топология во многом определяет самые важные свойства сети, такие, например, как надежность и производительность.
Топология сети в виде звезды с активным центром унаследована из области мэйнфреймов, где головная машина получает и обрабатывает все данные с терминальных устройств как активный узел обработки данных. Вся информация между периферийными рабочими станциями проходит через центральный узел вычислительной сети.
Кабельное соединение топологии относительно простое, постольку поскольку каждая рабочая станция связана с центральным узлом, однако затраты на прокладку линий связи высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии.
Звездообразная топология при хорошей производительности центрального узла является одной из наиболее быстродействующих топологий ЛВС, поскольку передача информации между рабочими станциями происходит по выделенным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов на передачу информации от одной станции к другой невысокая по сравнению с другими топологиями.
Рис 1. Топология в виде звезды
Производительность ЛВС звездообразной топологии в первую очередь определяется параметрами центрального узла, который выступает в качестве сервера сети. Он может оказаться узким местом сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа сети в целом.
В кольцевой топологии сети рабочие станции ЛВС связаны между собой по кругу. Последняя рабочая станция связана с первой, т.е. коммуникационная связь замыкается в кольцо.
Прокладка линий связи между рабочими станциями может оказаться довольно дорогостоящей, особенно если территориально рабочие станции расположены далеко от основного кольца.
Сообщения в кольце ЛВС циркулируют по кругу. Рабочая станция посылает по определенному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Передача информации оказывается достаточно эффективной, так как сообщения можно отправлять одно за другим. Так, например, можно сделать кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в ЛВС.
Рис 2. Кольцевая топология
Главная проблема кольцевой топологии состоит в том, что каждая рабочая станция должна участвовать в передаче информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в кабельной системе локализуются легко.
В ЛВС с шинной топологией основная передающая среда (шина) – общая для всех рабочих станций. Функционирование ЛВС не зависит от состояния отдельной рабочей станции, т.е. рабочие станции в любое время могут быть подключены к шине или отключены от нее без нарушения работы сети в целом.
Однако в простейшей сети Ethernet с шинной топологией в качестве передающей среды используется тонкий Ethernet-кабель с тройниковым соединителем (T-коннектором), поэтому расширение такой сети требует разрыва шины, что приводит к нарушению функционирования сети. Более дорогостоящие решения предполагают установку вместо T-коннекторов пассивных штепсельных коробок.
Поскольку расширение ЛВС с шинной топологией можно проводить без прерывания сетевых процессов и разрыва коммуникационной среды, отвод информации из ЛВС и, соответственно, прослушивание информации осуществляются достаточно легко, вследствие чего защищенность такой ЛВС низкая.
Образуется путем различных комбинаций рассмотренных выше топологий ЛВС. Основание дерева (корень) располагается в точке, в которой собираются коммуникационные линии (ветви дерева).
Сети с древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур. Для подключения рабочих станций применяют устройства, называемые концентраторами.
Существует две разновидности таких устройств. Устройства, к которым можно подключить максимум три станции, называют пассивными концентраторами. Для подключения большего количества устройств необходимы активные концентраторы с возможностью усиления сигнала.
В нашем случае, ЛВС будет с шинной топологией, как в центральном офисе, так и в филиалах.
Одна или несколько машин могут быть выделены для некоторых специальных функций:
Разделение общих файлов. Доступ к файлам для совместного одновременного использования.
Передача файлов. Передача информации без использования внешних носителей.
Доступ к информации и файлам. Запуск прикладных программ с любой рабочей станции.
Разделение прикладных программ. Запуск одновременно на нескольких рабочих станциях копии одной и той же программы.
Одновременный ввод данных в прикладные программы.
Все эти функции выполняет специально выделенная машина, называемая файл-сервером.
Разделение принтера. ЛВС позволяет нескольким пользователям совместно использовать один или несколько принтеров. Этим занимается принт-сервер.
Электронная почта. Эта служба используется для рассылки писем, служебных записок, докладов и т.п. другим пользователям. Машина, выделенная для этой службы называется мэйл-сервером.
Раздел: Информатика, программирование
Количество знаков с пробелами: 72051
Количество таблиц: 2
Количество изображений: 7
18. Локальные компьютерные сети (виды, назначение, архитектура, топология, скорость передачи данных, аппаратное и программное обеспечение локальной сети, виды кабелей, беспроводная связь).
Локальная сеть — коммуникационная система, состоящая из нескольких компьютеров, соединенных между собой посредством кабелей (телефонных линий, радиоканалов), позволяющая пользователям совместно использовать ресурсы компьютера: программы, файлы, папки, а также периферийные устройства: принтеры, плоттеры, диски, модемы и т.д.
Одноранговая локальная сеть
В небольших локальных сетях все компьютеры обычно равноправны, т.е. пользователи самостоятельно решают, какие ресурсы своего компьютера сделать общедоступными. Такие сети называют одноранговыми.
Одноранговая локальная сеть- сеть поддерживающая равноправие компьютеров и предоставляющая пользователям самостоятельно решать какие ресурсы своего компьютера: папки, файлы, программы сделать общедоступными.
Локальная сеть на основе сервера
Если к локальной сети подключено более 10 компьютеров, одноранговая сеть может оказаться недостаточно производительной. Для увеличения производительности, а также в целях обеспечения большей надежности при хранении информации в сети, некоторые компьютеры специально выделяются для хранения файлов или программ-приложений. Такие компьютеры называются серверами, а локальная сеть – сетью на основе серверов.
Сервер — специальный управляющий компьютер, предназначенный для:
1. хранения данных для всей сети.
2. подключения периферийных устройств;
3. централизованного управления всей сетью;
4. определения маршрутов передачи сообщений.
Топологии локальных сетей
Топология (структура) локальной сети – конфигурация сети, порядок соединения компьютеров в сети и внешний вид сети.
При помощи кабеля в локальной сети каждый компьютер соединяется с другими компьютерами. Структуру локальной сети можно описать с помощью сетевой информационной модели.
1. Шинная (линейная шина) – вариант соединения компьютеров между собой, когда кабель проходит от одного компьютера к другому, последовательно соединяя компьютеры между собой.
2. Звездная – к каждой рабочей станции подходи отдельный кабель из одного узла — сервера. Сервер обеспечивает централизованное управление всей сетью, определяет маршруты передачи сообщений, подключает периферийные устройства, является хранилищем данных для всей сети.
3. Кольцевая – все компьютеры связаны в кольцо, и функции сервера распределены между всеми машинами сети. Недостаток: при выходе из строя любой ЭВМ работа сети прерывается.
4. Древовидная (снежинка) — позволяет структурировать систему в соответствии с функциональным назначением элементов. Наиболее гибкая структура. Практически все сложные системы имеют в своем составе иерархические структуры.
Программное обеспечение вычислительных сетей состоит из трех составляющих: 1) автономных операционных систем (ОС), установленных на рабочих станциях; 2) сетевых операционных систем, установленных на выделенных серверах, которые являются основой любой вычислительной сети; 3) сетевых приложений или сетевых служб.
Автономные ОС(программное обеспечение вычислительных сетей) В качестве автономных ОС для рабочих станций, как правило, используются современные 32-разрядные операционные системы – Windows 95/98, Windows 2000, Windows XP, Windows VISTA.
Сетевые ОС(программное обеспечение вычислительных сетей) В качестве сетевых ОС в вычислительных сетях применяются: • ОС Unix; • ОС NetWare фирмы Novell; • Сетевые ОС фирмы Microsoft (ОС Windows NT, Microsoft Windows 2000 Server, Windows Server 2003, Windows Server 2008)
Архитектура (Топология) лвс
Различают три наиболее распространенные сетевые архитектуры, которые используют и для одноранговых сетей, и для сетей с выделенным файл-сервером. Это так называемые шинная, кольцевая и звездообразная структуры.
В случае реализации шинной структуры все компьютеры связываются в цепочку. Причем на ее концах надо разместить так называемые терминаторы, служащие для гашения сигнала.
Кольцевая структура используется в основном в сетях Token Ring и мало чем отличается от шинной.
Для построения сети с звездообразной архитектурой в центре сети необходимо разместить концентратор. Сети с звездообразной топологией поддерживают технологии Fast Ethernet и Gigabit Ethernet.
Отметим, что ПК в топологии Звезда могут соединяться как по Шинной схеме, так и по схеме Кольцо.
Топология (архитектура) сети
Технология (способ) передачи информации
Ethernet (10 Mбит/c), Fast Ethernet (100 Mбит/c), Gigabit Ethernet (1000 Mбит/c)
Token Ring (4 Mбит/c), (16 Mбит/c),
High-Speed Token Ring (100, 155 Мбит/с),
Подключение сетевых компонентов
Сетевой кабель
Кабель выступает в качестве среды передачи сигналов между компьютерами. Существует большое разнообразие кабелей для ЛВС.
- коаксиальный кабель
- витая пара (неэкранированная, экранированная)
- оптоволоконный кабель
| Коаксиальный кабель состоит из медной жилы, изоляции, ее окружающей, экрана в виде металлической оплетки и внешней оболочки. Экран защищает передаваемые по кабелю данные, поглощая внешние электромагнитные сигналы, называемые шумом. | |
| Для подключения коаксиального кабеля к компьютерам используются BNC-коннекторы. |
Витой парой называется кабель, в котором изолированная пара проводников скручена с небольшим числом витков на единицу длины.
| Существует два типа кабеля: неэкранированная витая пара (UTP) и экранированная витая пара STP). Для подключения витой пары к компьютеру используются коннекторы RJ-45. |
В оптоволоконном кабеле, для передачи сигналов используется свет, а не электричество. Оптоволоконные линии предназначены для перемещения больших объемов данных на очень высоких скоростях, так как сигнал в них практически не затухает и не искажается.
| Оптическое волокно — чрезвычайно тонкий стеклянный цилиндр, называемый жилой, покрытый слоем стекла, называемого оболочкой, с иным, чем у жилы, коэффициентом преломления. Каждое стеклянное оптоволокно передает сигналы только в одном направлении, поэтому кабель состоит из двух волокон с отдельными коннекторами. |
В качестве источников света применяются светодиоды, а информация кодируется путем изменения интенсивности света. На приемном конце кабеля детектор преобразует световые импульсы в электрические сигналы.
Сравнение кабелей
| Характеристики | Коаксиальный кабель | Витая пара | Оптоволоконный кабель |
| Эффективная длина кабеля | 185 м-тонкий 500 м — толстый | 100 м — не экраниров | 2 км |
| Скорость передачи | 10 Мбит/с | 4-100 Мбит/с | 100-1000Мбит/с |