3.5. Классификация вычислительных сетей
В зависимости от территориального расположения абонентских систем вычислительные сети можно разделить 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 объединяет абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи, радиосвязи и систем спутниковой связи. Глобальные вычислительные сети позволяют решить проблему объединения информационных ресурсов всего человечества и организации доступа к этим ресурсам.
Региональная вычислительная сеть связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Она может включать абонентов внутри большого города, экономического региона, отдельной страны. Обычно расстояние между абонентами региональной вычислительной сети составляет десятки – сотни километров.
Локальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. В настоящее время не существует четких ограничений на территориальный разброс абонентов локальной вычислительной сети. Обычно такая сеть привязана к конкретному месту. К классу локальных вычислительных сетей относятся сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов и т.д. Протяженность такой сети можно ограничить пределами 2 – 2,5 км.
Объединение глобальных, региональных и локальных вычислительных сетей позволяет создавать многосетевые иерархии. Они обеспечивают мощные, экономически целесообразные средства обработки огромных информационных массивов и доступ к неограниченным информационным ресурсам. На рис.3 приведена одна из возможных иерархий вычислительных сетей. Локальные вычислительные сети могут входить как компоненты в состав региональной сети, региональные сети – объединяться в состав глобальной сети и, наконец, глобальные сети могут также образовывать сложные структуры.
В зависимости от полосы канала сети делятся на:
— узкополосные – немодулированная передача только одного сообщения в любой момент времени; такая передача свойственна большинству локальных сетей;
— широкополосные – одновременная передача нескольких сообщений по частотно разделенным каналам.
3.6. Особенности организации
Основное назначение любой компьютерной сети – предоставление информационных и вычислительных ресурсов подключенным к ней пользователям. С этой точки зрения локальную вычислительную сеть можно рассматривать как совокупность серверов и рабочих станций.
Сервер – это компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей определенными услугами. Серверы могут осуществлять хранение данных, управление базами данных, удаленную обработку заданий, печать заданий и ряд других функций, потребность в которых может возникнуть у пользователей сети. Сервер – источник ресурсов сети.
Рабочая станция – персональный компьютер, подключенный к сети, через который пользователь получает доступ к ее ресурсам. Рабочая станция сети функционирует как в сетевом, так и в локальном режиме. Она оснащена собственной операционной системой, обеспечивает пользователя всеми необходимыми инструментами для решения прикладных задач.
Компьютерные сети реализуют распределенную обработку данных. Обработка данных в этом случае распределена между двумя объектами: клиентом и сервером. Клиент – задача, рабочая станция или пользователь компьютерной сети. Архитектура клиент – сервер может использоваться как в одноранговых ЛВС, так и в сети с выделенным сервером.
По соотношению узлов вычислительные сети делятся на:
— одноранговые – небольшие сети, где каждый узел может являться и клиентом, и сервером;
— распределенные – сеть без лидера, в которой сервером называется машина, программа или устройство, обеспечивающее сервис, но не управление сетью;
— сети с централизованным управлением, основанные на сервере, наделяющем остальные узлы правами использования ресурсов.
Одноранговая сеть. В такой сети нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и нет единого устройства для хранения данных. Сетевая операционная система распределена по всем рабочим станциям. Пользователю сети доступны все устройства, подключенные к другим станциям (диски, принтеры).
Достоинства одноранговых сетей:
низкая стоимость и высокая надежность.
Недостатки одноранговых сетей:
— зависимость эффективности работы сети от количества станций;
— сложность управления сетью;
— сложность обеспечения защиты информации;
— трудности обновления и изменения программного обеспечения станций.
Наибольшей популярностью пользуются одноранговые сети на базе сетевых операционных систем LANtastic, NetWareLite.
Сеть с выделенным сервером (с централизованным управлением). В такой сети один из компьютеров выполняет функции хранения данных, предназначенных для использования всеми рабочими станциями, управления взаимодействием между рабочими станциями и ряд сервисных функций. Такой компьютер обычно называют сервером сети. На нем устанавливается сетевая операционная система, к нему подключаются все разделяемые внешние устройства – жесткие диски, принтеры и модемы.
Взаимодействие между рабочими станциями в сети, как правило, осуществляется через сервер. Логическая организация такой сети может быть представлена звездообразной топологией. Роль центрального устройства выполняет сервер. В сетях с централизованным управлением существует возможность обмена информацией между рабочими станциями, минуя файл – сервер (компьютер с большой емкостью оперативной памяти, жесткими дисками большой емкости и дополнительными накопителями на магнитной ленте – стримерами). Для этого можно использовать программу Net Link. После запуска программы на двух рабочих станциях можно передавать файлы с диска одной станции на диск другой.
Достоинства сети с выделенным сервером:
— надежная система защиты информации;
— отсутствие ограничений на число рабочих станций;
— простота управления по сравнению с одноранговыми сетями.
Недостатки сети:
— высокая стоимость из-за выделения одного компьютера под сервер;
— зависимость быстродействия и надежности сети от сервера;
— меньшая гибкость по сравнению с одноранговой сетью.
Сети с выделенным сервером являются наиболее распространенными у пользователей компьютерных сетей. Сетевые операционные системы для таких сетей – LAN Server (IBM), Windows NT Server версий 3.51 и 4.0 NetWare (Novell).
33.Понятие вычислительных сетей
Вычислительная сеть — ВС [network] – это совокупность ЭВМ, объединённых средствами передачи данных. Средства передачи данных в ВС в общем случае состоят из следующих элементов: связных ЭВМ, каналов связи (спутниковых, телефонных, волоконно-оптических и др.), коммутирующей аппаратуры и др.
В зависимости от удалённости ЭВМ, входящих в ВС, сети условно разделяют на локальные и глобальные.
Локальная сеть — ЛВС [local area network — LAN] – это группа связанных друг с другом ЭВМ, расположенных в ограниченной территории, например, в здании. Расстояния между ЭВМ в локальной сети может достигать нескольких километров. Локальные сети развёртываются обычно в рамках некоторой организации, поэтому их называют также корпоративными сетями.
Если сеть выходит за пределы здания, то такая ВС называется глобальной [wide area network -WAN]. Глобальная сеть может включать в себя другие глобальные сети, локальные сети и отдельные ЭВМ.
Глобальные сети практически имеют те же возможности, что и локальные. Но они расширяют область их действия. Польза от применения глобальных сетей ограничена в первую очередь скоростью работы: глобальные сети работают с меньшей скоростью, чем локальные.
Сети предназначены для выполнения многих задач, в том числе:
- организация совместного использования файлов для повышения целостности информации;
- организация совместного использования периферийных устройств, например, принтеров, для уменьшения общих расходов на оборудование офиса;
- обеспечения централизованного хранения данных для облегчения их защиты и архивирования.
Глобальные сети придают всему этому большие масштабы и добавляют такую удобную вещь, как электронная почта. 34.Базовые топологии локальный компьютерных сетей Под топологией локальной сети понимают конфигурацию физических соединений компонентов локальной сети (сервер, рабочие станции). Тип топологии определяет производительность и надежность в эксплуатации сети рабочих станций, для которых имеет значение также время обращения к файловому серверу. Топология типа «звезда» Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших ЭВМ, где головная машина принимает и обрабатывает все данные с периферийных устройств. Этот принцип применяется в системах передачи данных, например в электронной почте Relcom. Вся информация между двумя периферийными рабочими станциями проходит через центральный узел сети. Пропускная способность сети определяется мощностью узла и гарантируется каждой рабочей станцией. Коллизий (столкновений) данных не возникает. Каждая рабочая станция связана непосредственно с узлом. 
Рис. 1. Топология типа «звезда» Топология в виде звезды (рис. 1) является наиболее быстродействующей из всех топологий сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями происходит через центральный узел по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота передачи запросов от одной станции к другой невысокая, по сравнению с достигаемой в других топологиях. Производительность сети в первую очередь зависит от мощности сервера. Он может быть узким местом сети. В случае выхода из строя узла нарушается работа всей сети. Стандартно для организации топологии типа «звезда» применяются сетевые карты ARCnet. Кольцевая топология При кольцевой топологии сети (рис. 2) рабочие станции связаны одна с другой по кругу. Коммуникационная связь замкнута в кольцо. Сетевые сообщения циркулируют по кругу. Рабочая станция посылает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. 
Рис. 2. Топология типа «кольцо» Пересылка сообщений является очень эффективной, так как большинство сообщений можно отправлять в дорогу по кабельной системе одно за другим. Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в сеть. Основная проблема при кольцевой топологии состоит в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации. В случае выхода из строя хотя бы одной из них парализуется работа всей сети. Ограничения на протяженность сети не существует, так как она определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями. Специальной формой кольцевой топологии является логическая кольцевая сеть. Физически она монтируется как соединение звездных топологий. Отдельные звезды включаются с помощью специальных коммутаторов (Hub — концентратор). В зависимости от числа рабочих станций, типа кабеля и сетевых адаптера применяют активные или пассивные концентраторы. Активные концентраторы дополнительно содержат усилитель для подключения от 4 до 16 рабочих станций. Пассивный концентратор является исключительно разветвительным устройством (максимум на три рабочие станции). Управление отдельной рабочей станцией в логической кольцевой сети происходит так же, как и в обычной кольцевой сети. Стандартно для реализации кольцевой топологии применяют сетевые карты Token Ring. Шинная топология При шинной топологии (рис. 3) среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного для всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети. Рабочие станции в любое время, без перерыва работы всей сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции. 
Рис. 3. Топология типа «шина» В стандартной ситуации для шинной сети Ethernet часто используют тонкий Ethernet с тройниковыми соединителями. Разрыв шины вызывает остановку всей сети. Этого недостатка лишена сеть, построенная на витой паре с использованием активных концентраторов. Обрыв кабеля в этом случае вызывает отключение только одного компьютера. Наряду с описанными базовыми топологиями, на практике применяются различные их комбинации