Виды компьютерных сетей. Их классификация и основные характеристики
Региональные сети связывают абонентов в различных городах, районах, небольших странах на расстоянии 10-100 км.
Абоненты глобальных сетей взаимодействуют на базе телефонных линий связи, радиосвязи, спутниковой связи. не имеют явно выраженных границ.
Объединение всех этих сетей позволяет создавать многосетевые иерархии, обеспечивая доступ к неограниченным информационным ресурсам (Internet).
2) По принципу организации данных:
В последовательных сетях передача данных осуществляется последовательно от одного к другому. Каждый узел ретранслирует принятые данные дальше.
Практически все сети (локальные, региональные глобальные) относятся к этому типу.
В широковещательных сетях в каждый момент времени передачу может вести только один узел, остальные только принимают информацию (локальные сети, использующие один общий канал связи – моноканал или одно общее пассивное коммутирующее устройство).
3) По геометрии построения (топологии):
– Шинные (линейные) используют линейный моноканал передачи данных, к которому все узлы подсоединены через интерфейсные платы посредством относительно коротких соединительных линий. Данные от передающего узла по шине распространяются в обе стороны.
Принимает сообщение только тот узел, которому оно адресовано. Используется в сетях Internet и построенным на адаптерах Novell Net Ware.
– Кольцевые (петлевые). В каждом узле имеется интерфейсная и приёмно-передающая аппаратура позволяющая управлять прохождением данных в сети. Передача выполняется только в одном направлении. Принимающий узел распознаёт и получает только адресованное сообщение. Широко распространена в сетях Token Ring.
Достоинства топологии типа «кольцо»: резервирование связей между ПК; возможность организации обратной связи, т.е. данные после оборота вновь возвращаются к узлу источнику.
Недостаток: выход из строя первой станции приводит к нарушению работы всего коль
– Радиальные (звёздообразные): основа данных сетей сервер, к которому подсоединяются рабочие станции по своей линии связи. Сервер ретранслирует, переключает и маршрутизирует информационный поток в сети. Каждый компьютер с помощью отдельного кабеля подключается к концентратору, который направляет передаваемую одному или всем остальным узлам сети. В роли концентратора может выступать компьютер, многовходовый повторитель, коммутатор, маршрутизатор.
Недостатки последовательных радиальных сетей:
– большая загруженность сервера;
– полная потеря работоспособности сети при его отказе;
– большая протяжённость линий связи;
– отсутствие гибкости в выборе пути передачи данных;
– ограничение наращивания числа узлов сети количеством портов концентратора.
– применяется в офисах с явно выраженным централизованным управлением.
Широковещательные радиальные сети с пассивным центром: вместо центрального сервера устанавливается коммутирующее устройство обычно концентратор, обеспечивающий подключение одного передающего канала по всем остальным сразу.
Ядро ИВС, т.е. коммутационная подсеть, связывает рабочие станции и серверы друг с другом. Звеньями этой подсети являются узлы коммутации, связанные между собой магистральными каналами связи, обладающими высокой пропускной способностью.
В больших сетях коммутационную подсеть называют сетью передачи данных. Звенья абонентской подсети подключаются к узлам коммутационным абонентским каналам связи.
4) В зависимости от используемой коммутационной среды:
– сети с моноканалом: данные следуют по одному пути, но прочитать данные сможет только абонент, чей адрес указан в пакете (сети с селекцией информации);
– иерархические, полносвязанные, со смешанной топологией: при передаче требуется маршрутизация данных (сети с маршрутизацией информации).
Полносвязанная топология соответствует сети, в которой каждый компьютер непосредственно связан со всеми остальными. Используется в сетях, объединяющих небольшое количество компьютеров. Её отличает логическая простота (достоинство) и громоздкость и неэффективность (недостатки).
Неполносвязанная топология – для обмена информацией между двумя компьютерами может потребоваться промежуточная передача данных через другие узлы сети.
Ячеистая топология получается из полносвязанной путём удаления некоторых возможных связей, характерна для крупных сетей.
Частными случаями неполносвязанной топологии является звезда, кольцо, смешанная топология, общая шина и ячеистая топология.
Структура сети с несколькими концентраторами, иерархически соединёнными между собой связями типа «звезда», называют деревом.
Эта топология распространена в глобальных и локальных сетях.
Смешанная топология характеризуется наличием произвольных связей между компьютерами, отдельные фрагменты сети имеют типовые топологии (кольцо, звезда, общая шина).
5) По качеству канала связи.
Локальные сети отличаются от глобальных малым расстоянием между узлами сети.
Узел сети (связи) – точка сопряжения двух и более каналов связи.
В узлах сетей ЭВМ располагается аппаратура, выполняющая обработку данных. Малые расстояния между узлами сети в локальных вычислительных сетях (ЛВС) позволяют использовать качественные каналы связи. В отличии от локальных сетей в глобальных сетях в значительной мере используются уже существующие линии связи, то есть многие глобальные сети строятся на основе телефонных и телеграфных каналов общего назначения, тогда как в локальных сетях они прокладываются заново.
6) По сложности методов передачи и использованной аппаратуры
Так как надежность связи глобальных сетей ниже, чем локальных, то для них необходимо использование более сложные методы помехоустойчивости кодирования. Соответственно в локально вычислительных сетях (ЛВС) в силу более высокого качества каналов связи можно применять более простые процедуры передачи данных.
7) По скорости обмена данными.
Одним из отличий локальных вычислительных сетей (ЛВС) от глобальных является наличие высокоскоростных каналов связи между узлами. В локально вычислительных сетях (ЛВС) скорость передачи достигает 100 Мбит/сек и сравнима со скоростью работы узлов. Для глобальных сетей характерны более низкие скорости передачи данных и только в магистральных каналах, объединяющих локальные сети в глобальные имеются скорости нескольких Гбит/сек.
8) По объему предлагаемых услуг: как локальные, так и глобальные сети обеспечивают широкий ассортимент услуг.
9) По оперативности выполнения запросов: скорость прохождения пакета через локальную сеть значительно выше, чем у глобальной сети.
Важной особенностью локально вычислительных сетей является неравномерное распределение нагрузки, такой трафик называется пульсирующим. Из-за такого трафика в локально вычислительных сетях для связи узлов применяется метод коммутации пакетов, который в условиях пульсирующего трафика оказываются более эффективным, чем метод коммутации каналов.
Под этим термином в сетях понимается возможность наращивания узлов и уменьшения протяженности локальных сетей в широких пределах без уменьшения производственных сетей.
Вопросы для самопроверки
1. Какие задачи позволяют решать информационные сети?
2. В чем отличие локальных и глобальных сетей?
3. Что обеспечивается при использовании информационных сетей на предприятиях?
4. Перечислить основные классификационные признаки компьютерных сетей.
5. Перечислить существующие виды компьютерных сетей.
7. Перечислите особенности региональных и глобальных сетей.
9. Провести сравнительный анализ характеристик ЛВС и глобальных сетей.
10. Что такое масштабируемость информационной сети?
Компьютерные сети и их классификация
Компьютерная сеть (Computer NetWork) – это совокупность компьютеров и других устройств, соединенных линиями связи и обменивающихся информацией между собой в соответствии с определенными правилами – протоколом.
Протокол играет очень важную роль, поскольку недостаточно только соединить компьютеры линиями связи. Нужно еще добиться того, чтобы они «понимали» друг друга.
Основная цель сети – обеспечить пользователей потенциальную возможность совместного использования ресурсов сети. Ресурсами сети называют информацию, программы и аппаратные средства.
Преимущества работы в сети:
- Разделение дорогостоящих ресурсов – совместное использование периферийных устройств (лучше и дешевле купить один дорогой, но хороший и быстродействующий принтер и использовать его как сетевой чем к каждому компьютеру покупать дешевые, но плохие принтеры), разделение вычислительных ресурсов (возможность использования удаленного запуска программ).
- Совершенствование коммуникаций (доступ к удаленным БД, обмен информации)
- улучшение доступа к информации
- свобода в территориальном размещении компьютеров
В зависимости от среды передачи данных линии связи разделяются на:
- Витая пара (экранированная и неэкранированная)
- Коаксиальный кабель
- Оптоволоконный
- Wi-Fi
- IrDa
Классификации сетей:
- глобальные — вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах. Глобальные вычислительные сети позволяют решить проблему объединения информационных ресурсов человечества и организации доступа к этим ресурсам;
- региональные — вычислительная сеть связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Она может включать абонентов большого города, экономического региона, отдельной страны;
- локальные — вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. К классу локальных сетей относятся сети отдельных предприятий, фирм, офисов и т. д.
По топологии физических связей – по способу соединения компьютеров между собой
Под топологией вычислительной сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют компьютеры сети (а иногда и другое оборудование), а ребрами — физические связи между ними.
 | Полносвязная топология – каждый компьютер связан со всеми остальными. Громоздкий и неэффективный вариант, т.к. каждый компьютер должен иметь большое кол-во коммуникационных портов. |
 | Ячеистая топология – получается из полносвязной путем удаления некоторых связей. Непосредственно связываются только те компьютеры, между которыми происходит интенсивный обмен данными. Даная топология характерна для глобальных сетей |
 | Общая шина – до недавнего времени самая распространенная топология для локальных сетей. Компьютеры подключаются к одному коаксиальному кабелю. Дешевый и простой способ, недостатки – низкая надежность. Дефект кабеля парализует всю сеть. Дефект коаксиального разъема редкостью не является |
 | Кольцевая топология – данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому, если компьютер распознает данные как свои, он копирует их себе во внутренний буфер. |
 | Топология Звезда – каждый компьютер отдельным кабелем подключается к общему устройству – концентрат (хаб). Главное преимущество перед общей шиной – большая надежность. Недостаток – высокая стоимость оборудования и ограниченное кол-во узлов в сети (т.к. концентрат имеет ограниченное число портов) |
 | Иерархическая Звезда (древовидная топология, снежинка) – топология типа звезды, но используется несколько концентратов, иерархически соединенных между собой связями типа звезда. Самый распространенный способ связей как в локальных сетях, так и в глобальных. |
Выбор топологии электрических связей существенно влияет на многие характеристики сети. Например, Наличие резервных связей повышает надежность сети. Базовые требования компьютерных сетей:
- открытость — возможность включения дополнительных компьютеров, терминалов, узлов и линий связи без изменения технических и программных средств существующих компонентов;
- живучесть — сохранение работоспособности при изменении структуры;
- адаптивность — допустимость изменения типов компьютеров, терминалов, линий связи, операционных систем;
- эффективность — обеспечение требуемого качества обслуживания пользователей при минимальных затратах;
- безопасность информации. Безопасность — это способность сети обеспечить защиту информации от несанкционированного доступа.
Базовые принципы организации компьютерной сети:
- операционные возможности — перечень основных действий по обработке данных. Абоненты сети имеют возможность использовать память и процессоры многих компьютеров для хранения и обработки данных;
- производительность — представляет собой суммарную производительность компьютеров, участвующих в решении задачи пользователя;
- время доставки сообщений — определяется как статистическое среднее время от момента передачи сообщения в сеть до момента получения сообщения адресатом;
- стоимость предоставляемых услуг.