Классификация и топология компьютерных сетей
В зависимости от средств связи и по охвату территории компьютерные сети делятся на:
По способу доступа к информации компьютерные сети бывают:
Локальная сеть ‑ это компьютерная сеть, которая объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. В настоящее время не существует четких ограничений на территориальный разброс абонентов локальной сети (2 — 2,5 км).
Региональная сеть ‑ это компьютерная сеть, которая связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга (десятки — сотни километров).
Глобальная сеть ‑ это компьютерная сеть, которая объединяет абонентов, расположенных в различных странах и даже континентах.
Компьютер, подключенный к сети, может быть либо сервером, либо рабочей станцией, в зависимости от выполняемых им функций.
Сервер ‑ это компьютер, выделенный для обработки запросов от всех подсоединенных рабочих станций, предоставляющий доступ к общим сетевым ресурсам (базам данных, библиотекам программ, принтерам, факсам и т. д.).
В зависимости от разделяемых ресурсов серверы делятся на:
q файл-сервер (дисковая память)
q почтовый сервер (для организации почтовой связи) и др.
Рабочая станция (клиент) ‑ это компьютер, с помощью которого пользователь получает доступ ко всем ресурсам сети.
В компьютерных сетях могут быть реализованы два способа обработки данных:
q централизованная (центральная ЭВМ или Host-компьютер, все запросы идут к ней, и обработка ведется на ней);
q распределенная «клиент-серверная» (клиентская часть программы делает запрос серверу, на нем производится обработка запроса и передача ответа клиенту).
Такое разделение в сети на клиента и сервер позволяет эффективно использовать технологию «клиент/сервер». В этом случае приложение делится на две части: клиентскую и серверную. Один или несколько мощных компьютеров сети конфигурируются как серверы приложений, на них выполняются серверные части приложений. Клиентские части выполняются на рабочих станциях, именно на них формируются запросы к серверам приложений и обрабатываются полученные результаты.
Следует отметить некоторые базовые понятия, связанные с компьютерными сетями: сетевая архитектура, сетевой стандарт, протокол и топология сети. Коротко рассмотрим эти понятия.
Комбинация стандартов, топологий и протоколов, необходимых для создания работоспособной сети называется сетевой архитектурой.
В соответствии со стандартными протоколами физического уровня передачи данных выделяют три основные сетевые архитектуры: Ethernet; ArcNet; Token Ring.
Стандарты – это технические требования к компонентам и системам сети, формирующие единые правила для производителей, и набор протоколов, обеспечивающих передачу данных в сети.
Протоколы – это набор правил, регулирующих передачу данных в сети.
Конфигурация сети или схема соединения узлов, называется топологией.
Существуют базовые топологии и комбинированные. Ниже приведены три наиболее часто используемые в локальных сетях базовые топологии.
1. Шина — все компьютеры подключены к одному кабелю (см. рисунок 3.1).
Рисунок. 3.1. Топология «шина»
Отказ любой из рабочих станций не влияет на работу всей сети.
2. Кольцо — все компьютеры соединены кольцом (см. рисунок 3.2).
Рисунок 3.2. Топология «кольцо»
Сбой одного из них приводит к нарушению работы всей сети
3. Звезда — все компьютеры подключены к центральному серверу (см. рисунок 3.3).
Рисунок 3.3. Топология «звезда»
Рабочая группа, созданная по данной схеме, может функционировать независимо или может быть связана с другими рабочими группами.
Самый распространенный способ связей в локальных и глобальных сетях – это топология «Иерархическая звезда» или «Снежинка». Это способ связи, в которой файловые серверы для разных рабочих групп подключены к центральному серверу.
Комбинированные топологии, наиболее часто используемые в компьютерных сетях – это топологии «звезда – шина» и «звезда – кольцо».
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Классификация компьютерных сетей
Компьютерные сети можно классифицировать по ряду признаков, в том числе по степени территориальной распределенности. При этом различают глобальные, региональные и локальные сети.
Глобальные сети объединяют пользователей, расположенных по всему миру на значительном расстоянии друг от друга. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий, радиосвязи и систем спутниковой связи.
Локальные сети ЭВМ связывают абонентов одного или нескольких близлежащих зданий одного предприятия или учреждения. Локальные сети могут иметь любую структуру, но чаще всего компьютеры в локальной сети связаны единым высокоскоростным каналом передачи данных.
Локальные сети
Локальные сети связывают компьютеры, размещенные на небольшом расстоянии друг от друга. Главная отличительная особенность локальных сетей — единый высокоскоростной канал передачи данных и малая вероятность возникновения ошибок в коммуникационном оборудовании. В качестве канала передачи данных используются витая пара, коаксиальный или оптоволоконный кабель и др.
Расстояния между ЭВМ в локальной сети небольшие – до 10 км, при использовании радиоканалов связи — до 20 км. Каналы в локальных сетях являются собственностью организаций и это упрощает их эксплуатацию.
Локальную вычислительную сеть можно рассматривать как совокупность серверов и рабочих станций.
Сервер — компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее/у 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.
Особое внимание следует уделить одному из типов серверов файловому серверу (File Server). В распространенной терминологии для него принято сокращенное название — файл-сервер.
Файл-сервер хранит данные пользователей сети и обеспечивает им доступ к этим данным. Это компьютер с большой емкостью оперативной памяти, жесткими дисками большой емкости и дополнительными накопителями на магнитной ленте (стриммерами).
Он работает под управлением специальной операционной системы, которая обеспечивает одновременный доступ пользователей сети к расположенным на нем данным.
Файл-сервер выполняет следующие функции: хранение данных, архивирование данных, синхронизацию изменений данных различными пользователями, передачу данных.
Для многих задач использование одного файл-сервера оказывается недостаточным. Тогда в сеть могут включаться несколько серверов. Возможно также применение в качестве файл-серверов мини-ЭВМ.
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 (Windows, Unix и т.д.), обеспечивает пользователя всеми необходимыми инструментами для решения прикладных задач.
Топология локальных сетей
Топология сети — это физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов сети.
Топология сети обуславливает ее характеристики. В частности, выбор той или иной топологии влияет на:
• состав необходимого сетевого оборудования;
• характеристики сетевого оборудования;
• возможности расширения сети;
Топологии вычислительных сетей могут быть самыми различными, но для локальных вычислительных сетей типичными являются всего три: кольцевая, шинная, звездообразная.
Любую компьютерную сеть можно рассматривать как совокупность узлов. Узел -любое устройство, непосредственно подключенное к передающей среде сети.
Кольцевая топология предусматривает соединение узлов сети замкнутой кривой — кабелем передающей среды. Выход одного узла сети соединяется с входом другого. Информация по кольцу передается от узла к узлу. Каждый промежуточный узел между передатчиком и приемником ретранслирует посланное сообщение. Принимающий узел распознает и получает только адресованные ему сообщения.
Кольцевая топология является идеальной для сетей, занимающих сравнительно небольшое пространство. В ней отсутствует центральный узел, что повышает надежность сети. Ретрансляция информации позволяет использовать в качестве передающей среды любые типы кабелей.
Последовательная дисциплина обслуживания узлов такой сети снижает ее быстродействие. Каждый компьютер выступает в роли репитера (повторителя), усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру, поэтому выход из строя одного из них нарушает целостность кольца и прекращает функционирование всей сети.
Шинная топология — одна из наиболее простых. Она связана с использованием в качестве передающей среды коаксиального кабеля. Данные от передающего узла сети распространяются по шине в обе стороны. Промежуточные узлы не транслируют поступающих сообщений. Информация поступает на все узлы, но принимает сообщение только тот, которому оно адресовано. Дисциплина обслуживания параллельная. Это обеспечивает высокое быстродействие ЛВС с шинной топологией.
«Шина» — пассивная топология. Это значит, что компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если один из компьютеров выйдет из строя, это не скажется на работе остальных. В активных топологиях (например, кольцо) компьютеры регенерируют сигналы и передают их по сети.
Сеть легко наращивать и конфигурировать, а также адаптировать к различным системам. Сеть шинной топологии устойчива к возможным неисправностям отдельных узлов.
Так как данные в сеть передаются лишь одним компьютером, ее производительность зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем их больше, т.е. чем больше компьютеров, ожидающих передачи данных,
Сети шинной топологии наиболее распространены в настоящее время. Следует отметить, что они имеют малую протяженность и не позволяют
использовать различные типы кабеля в пределах одной сети.
Звездообразная топология базируется на концепции центрального узла, к которому подключаются периферийные узлы. Каждый компьютер имеет свою отдельную линию связи с центральным узлом. Вся информация передается через центральный узел, который ретранслирует, переключает и маршрутизирует информационные потоки в сети.
Звездообразная топология значительно упрощает взаимодействие узлов сети друг с другом, позволяет использовать более простые сетевые адаптеры. В то же время работоспособность ЛВС со звездообразной топологией целиком зависит от центрального узла (концентратора).
В сетях с топологией «звезда» подключение кабеля и управление конфигурацией сети централизованны. Но есть и недостаток: так как все компьютеры подключены к центральной точке, для больших сетей значительно увеличивается расход кабеля. К тому же если центральный компонент выйдет
из строя, нарушится работа всей сети. А если выйдет из строя только один компьютер (или кабель, соединяющий его с концентратором), то лишь этот компьютер не сможет передавать или принимать данные по сети, на работу остальных компьютеров это не повлияет.
В реальных вычислительных сетях могут использоваться более сложные топологии, представляющие в некоторых случаях сочетания рассмотренных, например, топология «звезда — шина».
Выбор той или иной топологии определяется областью применения сети, географическим расположением ее узлов и размерностью сети в целом.