Модели локальных вычислительных сетей
Компьютерная сеть – это сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов.
Компьютерную сеть можно представить сложной системой, включающей в свой состав:
Сетевая технология – это минимальный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств, достаточный для построения вычислительной сети. Сетевые технологии называют базовыми технологиями.
В настоящее время насчитывается огромное количество сетей, имеющих различные уровни стандартизации, но широкое распространение получили такие известные технологии, как Ethernet, Token-Ring, Arcnet, FDDI.
Наиболее распространенной в настоящее время является технология Ethernet. В сети Ethernet применяется стандартный коаксиальный кабель двух видов (толстый и тонкий), а также витые пары. При этом применяются топологии типа “шина” и типа “звезда”.
Сопряжение компьютера с локальной сетью осуществляется с помощью сетевого адаптера, который предназначен также и для организации двунаправленного обмена данными в сети.
Сетевая карта вставляется в свободный слот расширения на материнской плате и оборудована собственным процессором и памятью, а для подключения к сети имеет разъем типа RJ-45.
Наиболее распространены карты типа PCI, которые вставляются в слот расширения PCI на материнской плате. В зависимости от применяемой технологии и сетевой карты скорость передачи данных в сети может быть: 10, 100 или 1000 Мбит/с.
Существует две модели локальных вычислительных сетей:
Данные модели определяют взаимодействие компьютеров в локальной вычислительной сети. В одноранговой сети все компьютеры равноправны между собой. При этом вся информация в системе распределена между отдельными компьютерами. Любой пользователь может разрешить или запретить доступ к данным, которые хранятся на его компьютере.
В одноранговой сети пользователю, работающему за любым компьютером доступны ресурсы всех других компьютеров сети. Например, сидя за одним компьютером, можно редактировать файлы, расположенные на другом компьютере, печатать их на принтере, подключенном к третьему, запускать программы на четвертом.
К достоинствам такой модели организации ЛВС относится простота реализации и экономия материальных средств, так как нет необходимости приобретать дорогой сервер. Несмотря на простоту реализации, данная модель имеет ряд недостатков:
· низкое быстродействие при большом числе подключенных компьютеров;
· отсутствие единой информационной базы;
· отсутствие единой системы безопасности информации;
· зависимость наличия в системе информации от состояния компьютера, т.е. если компьютер выключен, то вся информация, хранящиеся на нем, будет недоступна.
Одноранговую модель сети можно рекомендовать для небольших организациях при числе компьютеров до 20 шт.
В ЛВС типа клиент-сервер имеется один (или несколько) главных компьютеров — серверов. Серверы используются для хранения всей информации в сети, а также для ее обработки. В качестве достоинств такой модели следует выделить:
· высокое быстродействие сети;
· наличие единой информационной базы;
· наличие единой системы безопасности.
Однако у данной модели есть и недостатки. Главный недостаток заключается в том, что стоимость создания сети типа клиент-сервер значительной выше, за счет необходимости приобретать специальный сервер. Также к недостаткам можно отнести и наличие дополнительной потребности в обслуживающем персонале — администраторе сети.
Организация работы локальной вычислительной сети предполагает определенный метод доступа к передающей среде — метод, обеспечивающий выполнение совокупности правил, по которым узлы сети получают доступ к ресурсу.
Существуют два основных класса методов доступа: детерминированные, недетерминированные.
Детерминированные методы доступа сводятся к тому, что передающая среда распределяется между узлами с помощью специального механизма управления, гарантирующего передачу данных узла в течение некоторого, достаточно малого интервала времени.
Наиболее распространенными детерминированными методами доступа являются метод опроса и метод передачи права. Метод опроса используется преимущественно в сетях с топологией «звезда».
Метод передачи права применяется в сетях с кольцевой топологией. Он основан на передаче по сети специального сообщения — маркера.
Недетерминированные методы — случайные методы доступа, предусматривающие конкуренцию всех узлов сети за право передачи. Возможны одновременные попытки передачи со стороны нескольких узлов, в результате чего возникают коллизии.
Наиболее распространенным недетерминированным методом доступа является множественный метод доступа с контролем несущей частоты и обнаружением коллизий.
Следует отметить, что топология сети, метод доступа к передающей среде и метод передачи тесным образом связаны друг с другом. Определяющим компонентом является топология сети.
Локальные компьютерные сети
Локальными компьютерными сетями – ЛВС (английское название LAN — Local area network) называются такие сети, которые имеют небольшие, локальные размеры, и которые объединяют близко расположенные компьютеры одного предприятия, учреждения.
Важное значение в локальных компьютерных сетях имеет физическое расположение персональных компьютеров в сети. Топология локальной сети определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, возможные и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы, возможность расширения сети.
В настоящее время существует три основных топологии локальных компьютерных сетей: шина, звезда, кольцо.
В топологии « шина » (BUS) все компьютеры подключаются параллельно к одной линии связи, и информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам (рис. 3.5.1)
При таком соединении отдельные компьютеры могут передавать информацию только по очереди, так как линия связи единственная. В противном случае передаваемая информация будет искажаться в результате наложения (конфликта) композиции.
Топология «шина» требует минимального количества соединительных проводов по сравнению с другими топологиями. Однако необходимо учитывать, что к каждому компьютеру подходит два кабеля.
В топологии «звезда» (STAR) все компьютеры подключаются к одному центральному узлу(компьютеру или концентратору), причем каждый компьютер использует свою отдельную линию связи (рис. 3.5.2).
Рис. 3.5.2. Топология « звезда »
Данная топология обладает высокой надежностью, т.к. выход из строя любого периферийного компьютера не приводит к отказу всей сети в целом.
Однако выход из строя центрального узла (компьютера или концентратора) приводит к выходу из строя всей сети.
Серьезным недостатком топологии «звезда» является жесткое количество ограничение количества абонентов. Обычно центральный абонент может обслуживать не более 8-16 периферийных абонентов.
Существуют топологии «активная звезда» и «пассивная звезда». В топологии «активная звезда» центральным элементом является компьютер, а в топологии «пассивная звезда» — концентратор или хаб (hub).
Большим достоинством топологии «звезда», как активной, так и пассивной, является то, что все подключения собраны в одном месте. Это позволяет легко проконтролировать работу сети, локализовать отдельные неисправности путем простого отключения от сети отдельных абонентов, а также ограничить доступ посторонних лиц к жизненно важным для сети точкам подключения.
При топологии «кольцо» (RING) каждый компьютер подключен к двум соседним компьютерам и передает информацию только одному компьютеру, следующему в цепочке, и получает информацию только от предыдущего компьютера в цепочке и эта цепочка замкнута в кольцо (рис. 3.5.3).
Рис. 3.5.3. Топология «кольцо»
На каждой линии связи работает только один передатчик и только один приемник. Важной особенностью топологии «кольцо» является то, что каждый компьютер ретранслирует (восстанавливает) приходящий к нему сигнал, т.е. выступает в роли усилителя.
Как и в случае топологии «шина» максимальное количество компьютеров в сети может быть довольно большим (до тысячи и более).
Недостатком топологии «кольцо» является то, что выход из строя хотя бы одного компьютера нарушит работу всей сети в целом.
Достоинством топологии «кольцо» является то, что ретрансляция сигнала каждым абонентом позволяет существенно увеличить размеры всей сети в целом (до нескольких десятков километров). Топология «кольцо» в этом отношении значительно превосходит топологии «шина» и «звезда».
Региональные и глобальные компьютерные сети.
Региональной (корпоративной) компьютерной сетью – РВС (английское название MAN – METROPOLITAN AREA NETWORK) называется такая компьютерная сеть, которая объединяет отдельные локальные компьютерные сети в пределах одного географического района. Разновидностью региональных компьютерных сетей являются корпоративные компьютерные сети. Слово «корпорация» означает объединение предприятий, работающих под централизованным управлением и решающих общие задачи.
В состав корпоративной компьютерной сети входят магистральные каналы передачи данных, предназначенные для связи отдельных предприятий и административных офисов корпорации. Обязательными компонентами региональных (корпоративных) компьютерных сетей являются локальные компьютерные сети, связанные между собой. Обобщенная структурная схема региональной (корпоративной) компьютерной сети имеет следующий вид:
Рис. 3.6.1. Обобщенная структурная схема региональной (корпоративной) компьютерной сети.
Протяженность региональных компьютерных сетей составляет от десятков до сотен километров. Эти сети работают на скоростях передачи от средних до высоких.
Глобальной компьютерной сетью – ГВС (английское название WAN – Wide area network) называется такая сеть, которая объединяет абонентов региональных (корпоративных) и локальных компьютерных сетей на больших расстояниях (в пределах отдельных континентов и земного шара в целом). Обобщенная структурная схема глобальной компьютерной сети имеет следующий вид (рис. 3.6.2).
Рис. 3.6.2. Обобщенная структурная схема глобальной компьютерной сети.
В идеале любая глобальная компьютерная сеть должна передавать данные от абонентов любых типов, которые есть на предприятиях, объединенных этой сетью.
Для этого глобальная сеть должна предоставлять абонентам целый комплекс разнообразных услуг, основными из которых являются:
— передача пакетов локальных компьютерных сетей;
— передача трафика офисных АТС;
— выход на городские, междугородние и международные телефонные сети.
Из рассмотренного списка услуг, которые глобальные компьютерные сети предоставляют конечным пользователям, видно, что в основном они используются как транзитный, транспортный механизм, предоставляющий услуги трех нижних уровней модели взаимодействия открытых систем (OSI) действительно. При построении локальных и корпоративных компьютерных сетей сами данные хранятся и вырабатываются в компьютерах, а глобальная сеть их только передает из одной локальной сети в другую. Поэтому в локальных компьютерных сетях реализуются все семь уровней модели OSI, включая прикладной.
Однако в последнее время функции глобальной сети, относящиеся к верхним уровням взаимодействия, стали играть заметную роль в компьютерных сетях. Это связано, в первую очередь, с популярностью информации, предоставляемой глобальной компьютерной сетью INTERNET.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями: