29. Классификация сетей. Структура и принципы работы локальных и глобальных сетей.
Компьютерная сеть (КС) являет собой систему распределенной обработки информации, которая составляет как минимум из двух компьютеров, взаимодействующих между собой с помощью специальных средств связи. Или другими словами сеть являет собой совокупность соединенных друг с другом ПК и других вычислительных устройств, таких как принтеры, факсимильные аппараты и модемы. Сеть дает возможность отдельным сотрудникам организации взаимодействовать друг с другом и обращаться к совместно используемым ресурсам; позволяет им получать доступ к данным, что сохраняется на персональных компьютерах в удаленных офисах, и устанавливать связь с поставщиками.
Для классификации компьютерных сетей используются разные признаки, выбор которых заключается в том, чтобы выделить из существующего многообразия такие, которые позволили бы обеспечить данной классификационной схеме такие обязательные качества: — возможность классификации всех, как существующих, так и перспективных, КС; — дифференциацию существенно разных сетей; — однозначность классификации любой компьютерной сети; — наглядность, простоту и практическую целесообразность классификационной схемы. Определенное несоответствие этих требований делает задание выбору рациональной схемы классификации КС достаточно сложной, такой, которая не нашла до этого времени однозначного решения. В основном КС классифицируют за признаками структурной и функциональной организации.
По назначению КС распределяются на:
1. вычислительные; 2. информационные; 3. смешанные (информационно-вычислительные).
Вычислительные сети предназначены главным образом для решения заданий пользователей с обменом данными между их абонентами. Информационные сети ориентированы в основном на предоставление информационных услуг пользователям. Смешанные сети совмещают функции первых двух.
По типа компьютеров, которые входят в состав КС, различают:
1. однородные компьютерные сети, которые состоят из программно общих ЭВМ; 2. неоднородные, в состав которых входят программно-несовместительные компьютеры.
Особенное значение занимает классификация по территориальному признаку, то есть по величине территории, что покрывает сеть. И для этого есть весомые причины, потому что отличия технологий локальных и глобальных сетей очень значительные, невзирая на их постоянное сближение. Классифицируя сети по территориальному признаку, различают:
1. локальные (LocalAreaNetworks– LAN) сети; 2. глобальные (WideAreaNetworks– WAN) сети; 3. городские (MetropolitanAreaNetworks– MAN) сети.
LAN– сосредоточены на территории не больше 1–2 км; построенные с использованием дорогих высококачественных линий связи, которые позволяют, применяя простые методы передачи данных, достигать высоких скоростей обмена данными порядка 100 Мбит/с, предоставленные услуги отличаются широкой разнообразностью и обычно предусматривают реализацию в режиме on-line. WAN– совмещают компьютеры, рассредоточенные на расстоянии сотен и тысяч километров. Часто используются уже существующие не очень качественные линии связи. Больше низкие, чем в локальных сетях, скорости передачи данных (десятки килобит в секунду) ограничивают набор предоставленных услуг передачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с использованием электронной почты. Для стойкой передачи дискретных данных применяются более сложные методы и оборудование, чем в локальных сетях. MAN– занимают промежуточное положение между локальными и глобальными сетями. При достаточно больших расстояниях между узлами (десятки километров) они имеют качественные линии связи и высоких скоростей обмена, иногда даже больше высокими, чем в классических локальных сетях. Как и в случае локальных сетей, при построении MANуже существующие линии связи не используются, а прокладываются заново. Также дополнительно выделяют: 4. кампусные сети (Campus Area Network – CAN), которые совмещают значительно удаленные друг от друга абонентские системы или локальные сети, но еще не требуют отдаленных коммуникаций через телефонные линии и модемы; 5. широкомасштабные сети (WideAreaNetwork – WAN), которые используют отдаленные мосты и маршрутизаторы с возможно невысокими скоростями передачи данных.
Отличительные признаки локальной сети:
1. высокая скорость передачи, большая пропускная способность; 2. низкий уровень ошибок передачи (или, что то же, высококачественные каналы связи). Допустимая вероятность ошибок передачи данных должна быть порядку 10-7 – 10-8; 3. эффективный, быстродействующий механизм управления обменом; 4. ограничено, точно определенное число компьютеров, которые подключаются к сети.
Глобальные сети отличаются от локальных тем, которые рассчитаны на неограниченное число абонентов и используют, как правило, не слишком качественные каналы связи и сравнительно низкую скорость передачи, а механизм управления обменом, у них в принципе не может быть гарантировано скорым. В глобальных сетях намного более важное не качество связи, а сам факт ее существования. Правда, в настоящий момент уже нельзя провести четкий и однозначный предел между локальными и глобальными сетями. Большинство локальных сетей имеют выход в глобальную сеть, но характер переданной информации, принципы организации обмена, режимы доступа, к ресурсам внутри локальной сети, как правило, сильно отличаются от тех, что принято в глобальной сети. И хотя все компьютеры локальной сети в данном случае включены также и в глобальную сеть, специфику локальной сети это не отменяет. Возможность выхода в глобальную сеть остается всего лишь одним из ресурсов, поделенные пользователями локальной сети. Следующей не менее распространенной классификацией есть классификация КС по типа топологии.
12.2. Локальные сети и глобальные сети: принципы построения, архитектура, основные компоненты, их назначение и функции
При организации компьютерных сетей важное место занимает топология сети. Существуют три основных базовые топологии, на основе которых строятся большинство сетей.
Согласно этой технологии все компьютеры соединяются между собой одним кабелем (рис.12.1.)
Рис. 12.1. Сеть с топологией «шина»
Эта топология проста, дешева. Информация посланная в такой топологии передается всем компьютерам, но обрабатывает ее только тот компьютер, которому адресована информация.
Недостатки данной топологии:
— Такие сети трудно расширять;
— Так как шина общая, то передачу может вести только один компьютер;
— Компьютеры только слушают шину, но не могут восстановить сигналы при их затухании. Чтобы удлинить сеть нужны повторители (репитеры), усиливающие сигнал перед его передачей в следующий сегмент;
— Надежность невысока. Сигнал отражается от конца кабеля, поэтому на его концах необходимо ставить терминаторы, поглощающие сигналы.
В данной топологии каждый из компьютеров соединяется с двумя другими так, чтобы от одного он получал информацию, а второму – передавал ее (рис.10.2).
Рис.12.2. Сеть с топологией «кольцо».
Последний компьютер подключается к первому и кольцо замыкается. Здесь, как и у топологии «шина» недостатки перевешивают достоинства (таблица № 10.1.).
Таблица № 10.1. Достоинства и недостатки топологии «кольцо».-
Активная топология «звезда»
Эта топология возникла на заре вычислительной техники, когда к мощному компьютеру подключались все абоненты сети. В такой топологии все потоки данных шли исключительно через центральный компьютер. Он же полностью отвечал за управление информационным обменом между всеми участниками сети. Выход из строя центрального компьютера приводил к отказу всей сети. Сейчас такие сети встречаются очень редко.
Более распространенной топологией является вариант – «звезда-шина» (рис.3). Здесь периферийные компьютеры подключаются не к центральному компьютеру, а к пассивному концентратору или хабу. Последний, в отличие от центрального компьютера, не отвечает за управление обмена данными, а выполняет теже функции, что и повторитель, то есть восстанавливает приходящие сигналы и передает их остальным компьютерам. Эта топология имеет значительные преимущества перед остальными.
При использовании вместо концентраторов более «интеллектуальных» сетевых устройств (мостов, коммутаторов и маршрутизатором) получается промежуточный тип топологии между активной и пассивной «звездой».