Архитектура локальных сетей
На аппаратном уровне локальная вычислительная сеть представляет из себя совокупность компьютеров и других средств вычислительной техники (активного сетевого оборудования, принтеров, сканеров и т.п.), объединенных с помощью кабелей и сетевых адаптеров и работающих под управлением сетевой операционной системы. Каждое устройство в сети оснащается сетевым адаптером, адаптеры соединяются с помощью специальных кабелей и тем самым связывают оборудование в единую сеть. Компьютер, подключенный к вычислительной сети, называется рабочей станцией или сервером, в зависимости от выполняемых им функций. Эффективно использовать ресурсы ЛВС позволяет применение технологии «клиент-сервер».
“Клиент-сервер” — это модель взаимодействия компьютеров в сети. Как правило, компьютеры не являются равноправными. Каждый из них имеет свое, отличное от других, назначение, играет свою роль. Некоторые компьютеры в сети владеют и распоряжаются информационно-вычислительными ресурсами, такими как процессоры, файловая система, почтовая служба, служба печати, база данных. Другие компьютеры имеют возможность обращаться к этим ресурсам, пользуясь услугами первых. Компьютер, управляющий тем или иным ресурсом, принято называть сервером этого ресурса, а компьютер, желающий им пользоваться, — клиентом. Конкретный сервер определяется видом ресурса, которым он владеет. Так, если ресурсом являются базы данных, то речь идет о сервере баз данных, который обслуживает запросы клиентов, связанные с обработкой данных. Если ресурс — файловая система, то говорят о файловом сервере (файл-сервере), и т.п. В сети один и тот же компьютер может выполнять роль как клиента, так и сервера.
Этот же принцип распространяется и на взаимодействие программ. Если одна из них выполняет некоторые функции, предоставляя другим соответствующий набор услуг, то такая программа выступает в качестве сервера. Программы, которые пользуются этими услугами, принято называть клиентами.
Различают сети с одним или несколькими выделенными серверами и сети без выделенных серверов, называемые одноранговыми сетями.
Краткая классификация лвс
ЛВС называется «локальной вычислительной сетью», потому что покрывает небольшую зону, например, офис, дом, несколько зданий. Нормальное функционирование современного офиса обязательно предполагает наличие ЛВС, данные системы являются основой информационной системы любой организации. В зависимости от целей, задач, используемых сервисов и приложений, существуют различные решения для проектирования ЛВС. В настоящее время можно выбрать фиксированные, традиционные сети или же беспроводные ЛВС. При проектировании локальных вычислительных сетей нужно учитывать все возможные нюансы строительства и эксплуатации, например, возможность будущего масштабирования и расширения. Локальные вычислительные сети классифицируются по нескольким признакам:
Способ управления
ЛВС классифицируются в зависимости от способа управления узлами. В настоящее время принято выделять следующие виды ЛВС:
- Локальные сети с централизованным управлением. Управление осуществляется централизованным образом. Управление всеми узлами сети происходит с помощью выделенных серверов, которые составляют центральный узел сети.
- Одноранговые сети. Существует совмещение функций – так как каждый из узлов локальной вычислительнойсети одновременно может выполнять функции сервера и клиентского узла;
- Терминальные сети. Функции каждого узла ЛВС ограничены. Каждый из узлов выполняет только взаимодействие с пользователем. Информация хранится на основном узле локальной вычислительной сети – сервере терминалов.
2.Стандартные архитектуры локальных вычислительных сетей
Под архитектурой вычислительной сети принято понимать совокупность стандартов, топологий и протоколов, необходимых для ее функционирования.
Ранее уже отмечалось, что разработка стандартов локальных вычислительных сетей возложена на комитет 802 международного института IEEE, который почти за четверть века своего существования разработал и утвердил, по крайней мере, три наиболее распространенные на сегодняшний день стандартные архитектуры локальных вычислительных сетей (рис. 2.1):
Рисунок 2.1. — Стандартные локальные вычислительные сети
Архитектура Ethernet — IEEE 802.3
Общая характеристика архитектуры сетей стандарта IEEЕ 802.3 такова:
— информационный блок — кадр;
— размер кадра — до 1518 байт (без учета преамбулы (8 байт) и завершителя кадра (1 байт);
— обмен кадрами — широковещательный с проверкой адресата;
— среда передачи — коаксиальный кабель (тонкий, толстый), витая пара (3,4, 5-й категории), оптоволоконный кабель;
— доступ к среде передачи — множественный доступ с обнаружением несущей (CSMA/CD);
— скорость передачи данных — 10-1000 Мбит/с;
— физическая топология — «шина», «звезда»;
— логическая топология — «шина»;
— размеры сетей — от нескольких метров до нескольких километров (при использовании повторителей).
В зависимости от среды передачи данных IEЕЕ 802.3 определяет несколько различных стандартов физических подключений локальных сетей, каждый из которых имеет наименование, в котором отражены такие его важнейшие характеристики:
— 1 Base5 — неэкранированная витая пара категории 2;
— 10Base5 — толстый коаксиальный кабель;
— 10Base2 — тонкий коаксиальный кабель;
— 10 Base-T — неэкранированная витая пара категории 3;
— 10 Base-F — волоконно-оптический кабель.
Высокоскоростные сети класса Ethernet (Fast Ethernet и Gigabit Ethernet) определены стандартами IEEE 802.3u и IEEE 802.3z соответственно. В первом случае различают варианты 100 мегабитовых сетей:
— 100Base-TX — 2 неэкранированные витые пары категории 5;
— 100Base-T4 — 4 неэкранированные витые пары категории 5;
— 100 Base-FX — волоконно-оптический кабель.
Для Gigabit Ethernet стандартом определены следующие стандартные физические подключения сети:
— 1000Base-SX — многомодовый волоконно-оптический кабель с длиной волны 830 нм;
— 1000Base-LX — одномодовый (с длиной волны 1270 нм) или многомодовый волоконно-оптический кабель;
— 1000Base-CX-экранированная витая пара;
— 1000Base-T-неэкранированная витая пара категории 5.
2.1.Общая шина
Рисунок 2.2. Шинная топология
При использовании шинной топологии (рис.2.2.) компьютеры (РС – рабочая станция) соединяются в одну линию, на концах которой устанавливают терминаторы (заглушки). Терминаторы представляют собой резисторы, устанавливаемые на обоих концах сегмента для согласования волнового сопротивления кабеля. Сигнал, дошедший до конца сегмента, поглощается терминатором — это позволяет избавиться от паразитных отраженных сигналов в сети. Если терминаторы не устанавливать, отраженный от конца кабеля сигнал снова попадает в кабель — этот отраженный сигнал будет являться в данном случае помехой и может породить множество проблем вплоть до полной неработоспособности сети. Преимущества шинной топологии заключаются в простоте организации сети, низкой стоимости и в случае выхода из строя станции на работу сети это не влияет. Недостатком является низкая устойчивость к повреждениям — при любом обрыве кабеля вся сеть перестает работать, а поиск повреждения весьма затруднителен, небольшая дальность передачи, нельзя использовать разный тип кабеля на разных участках сети.