1.3. Архитектура компьютерных сетей.
Как и все сложные системы, компьютерные сети характеризуются определенными, присущими только им, принципами организации.
Эти вопросы рассматриваются в рамках архитектуры, которая определяет общие принципы построения, топологию, функциональные характеристики системы. В частности, архитектура компьютерных сетей охватывают вопросы организации логической и физической структуры (топологии) сети, структурную организацию аппаратных и программных средств, правила (протоколы) их взаимодействия. В компьютерных сетях широко используется многоуровневый принцип структурной организации, при котором все множество сетевых функций распределяется по определенным уровням. При этом взаимодействие между уровнями осуществляется стандартным образом, что обеспечивает определенную независимость функций, принадлежащих различным уровням. В первую очередь это необходимо для реализации принципа открытости вычислительных сетей, являющегося неотъемлемой частью современных сложных систем.
По функциональному признаку все множество систем компьютерной сети можно разделить на абонентские, коммутационные и главные (Host) системы.
Абонентская система представляет собой компьютер, ориентированный на работу в составе компьютерной сети и обеспечивающий пользователям доступ к ее вычислительным ресурсам.
Коммутационные системы являются узлами коммутации сети передачи данных и обеспечивают организацию каналов передачи данных между элементами системы. В качестве управляющих элементов узлов коммутации используются процессоры телеобработки или специальные коммутационные (сетевые) процессоры.
Большим разнообразием отличаются главные (Host) системы или сетевые серверы.
Сервером принять называть специальный компьютер, выполняющий основные сервисные функции: управление сетью, сбор, обработку, хранение и предоставление информации абонентам компьютерной сети.
В зависимости от территориальной рассредоточенности абонентских систем компьютерные (вычислительные) сети разделяют 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 (ГВС) объединяет абонентские системы, рассредоточенные на большой территории, охватывающие различные страны и континенты. ГВС решают проблему объединения информационных ресурсов всего человечества и организации доступа к ним. Взаимодействие абонентских систем (АС) осуществляется на базе различных территориальных сетей связи, в которых используются телефонные линии связи, радиосвязь, системы спутниковой связи. Региональная вычислительная сеть (РВС) объединяет абонентские системы, расположенные друг от друга на значительном расстоянии: в пределах отдельной страны, региона, большого города. Локальная вычислительная сеть (ЛВС) связывает абонентские системы, расположенные в пределах небольшой территории. К классу ЛВС относятся сети предприятий, фирм, банков, офисов, учебных заведений и т.д. Протяженность ЛВС ограничивается несколькими километрами. Отдельный класс составляют корпоративные вычислительные сети (КВС) или Intranet (Интранет). Их также называют сетями масштаба предприятий (корпораций), что соответствует термину «enterprise – wide network». Им принадлежит ведущая роль в реализации задач планирования, организации и осуществления производственно-хозяйственной деятельности корпорации. Другими словами, Intranet – это версия Internet на уровне компании, адаптация некоторых технологий, созданных для Internet, применительно к частным локальным (LAN) и глобальным (WAN) сетям организаций. Корпоративную сеть можно рассматривать как модель группового сотрудничества, вариант решения прикладного программного обеспечения для рабочих групп, основанного на открытых стандартах Internet. Она основана на технологии «клиент-сервер», то есть сетевое приложение делится на стороны: клиента, запрашивающего данные или услуги и сервера, обслуживающего запросы клиента. Типовая структура КВС приведена на рис. 5. Здесь выделено оборудование сети, размещенное в центральном офисе корпорации и в ее региональных отделениях. В центральном офисе (ЦОФ) имеется локальная сеть и учрежденческая автоматическая телефонная стация (УАТС) с подключением к ней телефонными аппаратами (Т). Через мультиплексор-коммутатор и модемы KDC и УАТС имеют выход на территориальную сеть связи (ТСС) типа Fram Relay или Х.25, где используются выделенные телефонные линии связи. Такое же оборудование имеется в каждом региональном отделении (РО-1…, РО-N). Удаленные персональные компьютеры (УПК) через сервер доступа и ТСС имеют прямую связь с ЛВС центрального офиса. Для установления Intranet необходимы следующие компоненты:
- компьютерная сеть для совместного использования ресурсов, или сеть взаимосвязанных ЛВС и УПК;
- сетевая операционная система, поддерживающая протокол TCP/IP (Unix, Windows NT, Netware, OS/2);
Рис. 5. Типовая структура корпоративной вычислительной (компьютерной) сети.
- компьютер-сервер, который может работать как сервер Internet;
- программное обеспечение сервера, поддерживающее запросы браузеров в формате протокола передачи интерфейсных сообщений (HTTP – HyperText Transfer Protocol;
- служба глобального соединения (WWW). Для удобства редактирования объектов используется браузер объектов (Browser) – интегрированный отладчик, позволяющий выполнять пошаговую трассировку кода, задавать точки остановок (Break points);
- компьютеры-клиенты, на которых имеется сетевое программное обеспечение, позволяющее посылать и принимать пакетные данные по протоколу TCP/IP;
- программное обеспечение браузера для различных компьютеров-клиентов (Netscape Navigator, Microsoft Internet Explorer).
Эти требования к оборудованию и программному обеспечению Intranet дополняются требованиями к знанию технологии составления документов на языке написания гипертекста (HTML – HyperText Markup Language – гипертекстовый высокоуровневый язык).
Архитектура компьютерных сетей
Архитектура компьютерных сетей. Компьютерные сети подразделяют на локальные, региональные и глобальные.
Современные технологические системы и разработки требуют построения достаточно серьезной и сложной архитектуры компьютерной сети. Архитектура предполагает определенное построение и принцип взаимодействия входящих в состав компьютера устройств. При этом в случае объединения нескольких компьютеров образуется компьютерная сеть.
Для создания компьютерной сети необходимо наличие сетевого оборудования и соответствующее программное обеспечение. Сама компьютерная сеть представляет собой группу устройств, соединённых между собой кабелем связи при помощи специальной аппаратуры. Важно применять качественные устройства для построения эффективных каналов связи. Так качественный оптический кабель или «витая пара» позволяют производить высокоэффективные компьютерные сети.
Компьютерные сети подразделяют на локальные, региональные и глобальные.
Так локальная компьютерная сеть объединяет находящиеся в пределах одного здания или помещения компьютеры. В области локальной сети, как правило, обеспечивается высокая скорость передачи данных. При этом малое расстояние и соответственно небольшой расход кабеля позволяет использовать для данных целей достаточно дорогостоящие модификации.
Глобальные и региональные сети позволяют соединять компьютеры, находящиеся уже на больших расстояниях. Такие линии связи должны обеспечивать качественное и бесперебойное соединение. На сегодняшний день для прокладки магистральных кабельных трасс уже широко применяются оптические кабели и соответствующие волоконно-оптические технологии.
Вне зависимости от типа компьютерной сети, все они предназначены для быстрого и качественного соединения компьютеров и доступа к тем или иным ресурсам.
Сетевая архитектура в свою очередь представляет собой набор стандартов и протоколов для создания качественной сети. Скоростные характеристики сети и надёжность зависят от выбора её архитектуры. Все элементы компьютерной сети должны быть хорошо совместимы между собой для качественной работы системы.
Обеспечение совместимости компьютеров и их элементов решается в ключе модели взаимодействия открытых систем (OSI), согласно которой архитектура компьютерных сетей рассматривается на различных уровнях. При разделении систем на уровни значительно упрощается совместная работа оборудования и программного обеспечения.
Вопросами построения правильной архитектуры компьютерных систем и сетей занимаются специалисты в данной сфере, чётко представляющие все нюансы работы данной области. В любом случае, для комфортного пользования компьютерами и быстрого и качественного доступа в сеть
Интернет, необходимо использование надежного оборудования и аппаратуры, в т.ч. современного кабеля, способного выдерживать огромные потоки информации. Грамотно сконструированная компьютерная сеть – залог высокой скорости работы, надёжности и качества.