Классификация компьютерных сетей классификация сетей по топологии или архитектуре

КЛАССИФИКАЦИЯ СЕТЕЙ ПО ТОПОЛОГИИ, ИЛИ АРХИТЕКТУРЕ

Компьютерной вычислительной сетью называют совокупность взаимосвязанных через каналы передачи данных компьютеров, обеспечивающих пользователя средствами обмена информацией и коллективного использования ресурсов сети (аппаратных, про­граммных и информационных).

Применение вычислительных сетей позволяет решить следую­щие задачи обработки и хранения информации в условиях совре­менного предприятия.

1.Образование единого информационного пространства, спо­собного охватить всех пользователей предприятия и предоставить им информацию, созданную в разное время и с использованием Разного программного обеспечения.

2.Обеспечение эффективной системы накопления, хранения и поиска финансово-экономической информации по текущей работе предприятия, а также по проделанной некоторое время назад (архив­ная информация) с помощью создания глобальной базы данных.

3.Повышение достоверности информации и надежности ее Ранения путем создания устойчивой к сбоям информационной системы.

4. Обеспечение своевременной обработки документов и построения на базе этого действующей системы анализа, прогнозирования и оценки обстановки с целью принятия оптимального решения и выработки стратегии развития.

Все сети независимо от сложности основываются на принцип совместного доступа к информации. Само рождение компьютер­ных сетей вызвано практической потребностью — возможностью совместного использования данных.

В настоящее время в сети используются компьютеры различ­ных типов и классов с различными характеристиками. Но в послед­нее время и коммуникационное оборудование (кабельные систе­мы, повторители, мосты, маршрутизаторы) стало играть важную роль.

Для эффективной работы сетей используются специальные ОС которые в отличие от персональных ОС предназначены для реше­ния специальных задач по управлению работой сети и называют­ся сетевыми. Сетевые ОС устанавливаются на специально выде­ленные компьютеры, называемые серверами. Признанными ли­дерами сетевых операционных систем являются Windows-NT и Novell Net Ware.

Все устройства, подключаемые к сети, можно разделить на три функциональные группы: рабочие станции, серверы сети и ком­мутационные узлы.

Рабочая станция (workstation) — это персональный компью­тер, подключенный к сети, на котором пользователь выполняет свою работу. Каждая рабочая станция обрабатывает свои локаль­ные файлы и использует свою операционную систему, но при этом ему доступны ресурсы сети.

Сервер сети (server) — это компьютер, подключенный к сети и предоставляющий пользователям сети определенные услуги, на­пример хранение данных общего пользования, печать документов. По выполняемым функциям серверы подразделяются на файло­вый сервер, сервер баз данных и сервер прикладных программ.

К коммутационным узлам сети относятся следующие устрой­ства: повторители, коммутаторы (мосты), маршрутизаторы и шлюзы.

Классификация сетей производится по ряду параметров.

КЛАССИФИКАЦИЯ СЕТЕЙ ПО МАСШТАБАМ

Существующие сети по широте охвата пользователей можно классифицировать следующим образом: глобальные, региональ­ные (городские) и локальные.

Глобальные вычислительные сети (WAN) объединяют пользо­вателей, расположенных на значительном расстоянии друг о друга. В общем случае компьютер может находиться в любой точке земного шара. Это обстоятельство делает экономически невозможным прокладку линий связи к каждому компьютеру, поэтому используются уже существующие линии связи, например телефонные линии и спутниковые линии связи. Абоненты таких сетей могут находиться на расстоянии 10. 15 тыс. км. Обычно скорости WAN лежат в диапазоне от 9,6 Кбит/с до 45 Мбит/с.

Региональные вычислительные сети (MAN) объединяют различ­ные города, области и небольшие страны. Абоненты могут нахо­диться в 10 . 100 км. В настоящее время каждая такая сеть является _частью некоторой глобальной сети и особой спецификой по от­ношению к глобальным сетям не отличается. Типичные MAN ра­ботают со скоростями от 56 Кбит/с до 100 Мбит/с.

Локальные вычислительные сети (ЛВС, или LAN) объединяют компьютеры, как правило, одной организации, которые распо­лагаются компактно в одном или нескольких зданиях. Размер ло­кальных сетей не превышает нескольких километров (до 10 км). В качестве физической линии связи в таких сетях применяются витая пара, коаксиальный кабель, оптико-волоконный кабель. На­пример, типичная LAN занимает пространство такое же, как одно здание или небольшой научный городок, и работает со скоростя­ми от 4 Мбит/с до 2 Гбит/с.

Локальная вычислительная сеть — это совокупность компьюте­ров и других средств вычислительной техники (сетевого оборудо­вания, принтеров, сканеров и т.п.), объединенных с помощью кабелей и сетевых контроллеров, работающая под управлением сетевой операционной системы.

Именно ЛВС будут предметом нашего рассмотрения.

Для ускорения передачи информации между компьютерами в локальной сети используются специальные сетевые контролле­ры, а все компьютеры в сети работают под управлением сетевого программного обеспечения.

Основное отличие локальных сетей от глобальных заключается в использовании качественных линий связи. Все остальные отли­чия являются производными.

КЛАССИФИКАЦИЯ СЕТЕЙ ПО ТОПОЛОГИИ, ИЛИ АРХИТЕКТУРЕ

Топология сети — это логическая схема соединения компьюте­ров каналами связи. Чаще всего в локальных сетях используется одна из трех основных топологий: моноканальная (шинная), коль­цевая или звездообразная.

Шинная топология. При шинной топологии (рис. 13.1) среда средами 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. На концах коммуникационного пути размещаются терминаторы, служащие для гашения сигнала.

Рис. 13.1. Структура шинной топологии вычислительной сети

Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключе­ны. Функционирование вычислительной сети не зависит от состоя­ния отдельной рабочей станции. При повреждении кабеля в любом месте сети вся сеть становится неработоспособной. Максимальная пропускная способность таких сетей составляет 10 Мбит/с. Такая пропускная способность недостаточна для современных видео- и мультимедийных приложений, поэтому почти повсеместно приме­няются сети со звездообразной архитектурой.

Достоинствами шинной топологии являются низкая стоимость, простота построения и наращивания сети. Недостатки — низкая скорость работы сети и малая надежность.

Кольцевая топология. При кольцевой топологии (рис. 13.2) сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу: последняя ра­бочая станция связана с первой, при этом коммуникационная связь замыкается в кольцо.

Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если геогра­фическое расположение рабочих станций далеко от формы кольца (например, в линию).

Сообщения в такой сети циркулируют регулярно по кругу. Пе­ресылка сообщений является очень эффективной, так как боль­шинство сообщений можно отправлять «в дорогу» по кабельной системе одно за другим. Продолжительность передачи информа­ции увеличивается пропорционально количеству рабочих станций. входящих в вычислительную сеть.

Основная проблема, которая возникает в сетях кольцевой то­пологии, заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Подключе­ние новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно 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 концентраторов. В зависимости от числа рабочих стан­ций и длины кабеля между рабочими станциями 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). Каждой рабочей станции присваивают соответствующий ей адрес, по которому передается управление (от старшего к младшему и от самого младшего к са­мому старшему).

Звездообразная топология. Этот тип топологии предполагает, что головная машина получает и обрабатывает все данные с пери­ферийных устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи данных, например в электронной почте RelCom.

Вся информация между двумя периферийными рабочими мес­тами проходит через центральный узел вычислительной сети. Для построения сети со звездообразной архитектурой в центре се­ти необходимо разместить концентратор (рис. 13.3). Его основ­ная функция — обеспечение связи между компьютерами, входя­щими в сеть, т.е. все компьютеры, включая файловый сервер, не связываются непосредственно друг с другом, а присоединяются к концентратору. Сети со звездообразной топологией поддержива­ют прогрессивные технологии Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, что позволяет увеличить пропускную способность сети.

При использовании топологии этого типа пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла сети U гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений данных) в такой сети не возникает.

Кабельное соединение довольно простое, так как каждая ра­бочая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабеля высокие, особенно когда центральный узел географически располо­жен не в центре топологии. При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи, потому что к новому месту необходимо прокладывать от­дельный кабель из центра сети.

Топология в виде звезды является наиболее быстродействую­щей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку переда­ча данных между рабочими станциями происходит через цент­ральный узел (при его хорошей производительности) по отдель­ным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов на передачу информации от одной станции к другой невысокая по сравнению с достигаемой в других тополо­гиях.

Достоинством является также и то, что повреждение одного из кабелей приводит к выходу из строя только того луча «звезды», где находится поврежденный кабель, при этом остальная часть сети остается работоспособной.

Производительность вычислительной сети в первую очередь за­висит от мощности центрального файлового сервера. Он может быть «узким местом» вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети.

Недостатком этой архитектуры является более высокая сто­имость, более сложная структура, а также особенности наращи­вания, заключающиеся в том, что концентраторы имеют ограни­ченное количество портов (соединительных элементов) для под­ключения компьютеров. Это необходимо учитывать при оценке перспектив расширения сети.

Источник