Топологии локальных и региональных компьютерных сетей

Характеристика локальных, региональных, корпоративных, глобальных компьютерных сетей.

Компьютерная сеть — это система, состоящая из двух и более разнесенных в пространстве компьютеров, объединенных каналами связи, и обеспечивающая распределенную обработку данных. Компьютерные сети представляют собой распределенные системы, позволяющие объединить информационные ресурсы входящих в их состав компьютеров.

Общепринятой классификацией компьютерных сетей является их разделение на локальные (LAN — Local Area Network), глобальные (WAN — World Area Network) и корпоративные сети.

Простейшая сеть образуется соединением двух рядом расположенных компьютеров через последовательные (СОМ) или параллельные (LPT) порты с помощью специальных кабелей. Такое соединение часто применяют при подключении ноутбука к другому компьютеру с целью передачи данных. В последние годы в практику входит использование инфракрасных портов для соединения компьютеров в пределах прямой видимости (без применения кабелей).

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) представляет собой распределенную на небольшой территории вычислительную систему, не требующую специальных устройств (за исключением сетевых карт и в более сложных конфигурациях — концентраторов) для передачи данных. В связи с ослаблением сигналов в соединяющих компьютеры электрических кабелях Протяженность всей системы не должна превышать нескольких километров, что ограничивает ее распространение рядом близко расположенных зданий.

Глобальная компьютерная сеть (ГКС) связывает информационные ресурсы компьютеров, находящихся на любом удалении, что предполагает использование различных специализированных устройств и каналов связи для высокоскоростной и надежной передачи данных. Общедоступные глобальные сети ориентированы на обслуживание любых пользователей.

Корпоративная компьютерная сеть (ККС) создается для обеспечения деятельности различного рода корпоративных структур (например, банков со своими филиалами), имеющих территориально удаленные подразделения. В общем случае корпоративная сеть является объединением ряда сетей, в каждой из которых могут быть использованы различные технические решения. По функциональному назначению корпоративная сеть ближе к локальным сетям, по особенностям используемых для передачи данных технических решений и характеру размещения информационных ресурсов — к глобальным сетям. В отличие от глобальных сетей как локальные, так и корпоративные сети являются, как правило, сетями закрытого типа, политика доступа в которые определяется их владельцами (как правило, для свободного доступа открыты небольшие сегменты сетей, ориентированные на рекламу, взаимодействие с клиентами и др.).

Топологии локальных компьютерных сетей. Сеть Intranet.

Одной из важных характеристик ЛВС является топология сети, которая характеризует усредненную геометрическую схему расположения входящих в состав сети компьютеров, узлов коммутации и каналов связи. Узел коммутации -это устройство, задающее направление передачи данных в сети. Для ЛВС характерны три базовых топологии: кольцо (ring), шина (bus) и звезда (star).

В топологии Кольцо повторители сигналов (репитеры) с помощью соединительных кабелей связаны в единую однонаправленную замкнутую цепь. К каждому из повторителей подключено по одному компьютеру. Сообщение передается от одного повторителя к другому по кольцу до повторителя, опознающего адрес сообщения и отправляющего это сообщение подключенному к данному повторителю компьютеру. Для управления передачей сообщений по кольцу передается специальный маркер, разрешающий передачу сообщения из компьютера, инициировавшего формирование маркера. В общем случае маркер представляет собой служебное сообщение, в которое помещаются сообщения абонентов сети. Топология Кольцо обеспечивает равенство компьютеров, позволяет наращивать их число, однако последовательный характер обслуживания значительно снижает быстродействие сети, а выход из строя одного из повторителей приводит к остановке работы сети в целом. В настоящее время топология Кольцо используется очень редко.

В топологии Шина все компьютеры подключены к общей единой линии связи. В отличие от топологии Кольцо, допускающей использование любых кабелей в качестве передающей сигналы среды, данная топология ориентирована на применение только коаксиального кабеля (тонкого или толстого). В наиболее широко используемом варианте с тонким кабелем выходы сетевых карт соседних компьютеров непосредственно связываются отрезками кабеля, формируя тем самым шину. Данные от передающего компьютера одновременно поступают на все компьютеры сети, однако их воспринимает только тот компьютер, адрес которого указан в передаваемом сообщении. В любой момент времени осуществлять передачу данных может только один компьютер. При выходе отдельного компьютера из строя сеть продолжает нормально функционировать. Для топологии Шина характерно высокое быстродействие ЛВС, простая процедура наращивания размера сети, однако при значительном объеме трафика ее пропускная способность может значительно понизиться.

Топология Звезда предполагает наличие центрального узла коммутации, с которым соединяются компьютеры сети посредством отдельных линий связи. Данные между компьютерами передаются через центральный узел, обеспечивающий их маршрутизацию в сети. Данная топология обеспечивает простоту расширения и управления сетью, однако ее работоспособность полностью определяется состоянием центрального узла коммутации. Топология Звезда является более гибкой архитектурой позволяющей, строить как простые, так и сложные сегментированные, разветвленные сети. Скорость работы такой сети существенно выше, кроме того, имеется возможность построения сегментов с разной скоростью передачи данных в зависимости от ее технического оснащения и организации. При повреждении линии связи конкретного луча от сети отключаются только компьютеры, связанные с этим лучом.

Intranet, в отличие от сети Интернет — внутренняя частная сеть организации. Как правило, Интранет — это Интернет в миниатюре, который построен на использовании протокола IP для обмена и совместного использования некоторой части информации внутри этой организации. Это могут быть списки сотрудников, списки телефонов партнеров и заказчиков. Чаще всего под этим термином имеют в виду только видимую часть Интранет — внутренний веб-сайт организации. Основанный на базовых протоколах HTTP и HTTPS и организованный по принципу клиент-сервер, интранет-сайт доступен с любого компьютера через браузер — Safari, Mozilla Firefox, Microsoft Internet Explorer, Opera и другие. Таким образом, Интранет — это как бы «частный» Интернет, ограниченный виртуальным пространством отдельно взятой организации. Intranet допускает использование публичных каналов связи, входящих в Internet, (VPN), но при этом обеспечивается защита передаваемых данных и меры по пресечению проникновения извне на корпоративные узлы.

Источник

Топология компьютерных сетей

Топология сети характеризует свойства сетей, не зависящие от их размеров, отражает структуру, образуемую узлами сети и множеством связывающих их каналов. При этом не учитывается производительность и принцип работы этих узлов, их типы и длина каналов.

С точки зрения физического расположения функциональных компонентов сети (кабелей, рабочих станций и т.д.) и метода доступа к среде передачи можно выделить четыре базовые топологии: «общая шина», «звезда», «кольцо» и «ячеистая (сотовая)».

Сеть топологии общей шины

Сеть топологии общей шины (моноканальная сеть)— сеть, ядром которой является моноканал. Моноканальная сеть образуется подключением группы абонентских систем к моноканалу. К числу моноканальных сетей относятся сеть Ethernet, сеть Fast Ethernet, сеть ARCNet.

Шинная топология обладает следующими преимуществами:

• она надежно работает в небольших сетях, проста в использовании и понятна;
• шина требует меньше кабеля для соединения компьютеров и потому дешевле, чем другие схемы кабельных соединений;
• шинную топологию легко расширить;
• достоинством такой топологии является меньшая протяженность кабелей и более высокая надежность, так как выход из строя одного узла не нарушает работоспособности сети в целом.

Недостатки состоят в следующем: обрыв основного кабеля приводит к выходу всей сети из строя;

• интенсивный сетевой трафик значительно снижает производительность такой сети;
• слабая защищенность информации в системе на физическом уровне, так как сообщения, посылаемые одним компьютером другому, в принципе, могут быть приняты и на любом компьютере, входящем в сеть.

Преимущества сети звездообразной топологии:

• такая сеть допускает простую модификацию и добавление компьютеров, не нарушая остальной ее части;
• центральный концентратор звездообразной топологии удобно использовать для диагностики сети;
• отказ одного компьютера не всегда приводит к остановке всей сети;
• в одной сети допускается применение нескольких типов кабелей. Рис.15-9. Схема сети с топологий шины

  Сеть топологии звезды

  Сеть топологии звезды— древовидная сеть, в которой имеется ровно один промежуточный узел. В качестве центральной части выступает мультиплексор (устройство, преобразующее несколько сигналов ввода в отдельный сигнал вывода; при этом сохраняется возможность восстановления всех сигналов ввода) или концентратор (устройство, позволяющее средству передачи данных обслуживать большее количество источников данных по меньшему количеству каналов передачи данных), который полностью управляет ЭВМ, подключенными к нему. Сеть имеет один центральный узел и расходящиеся от него лучами станциями и периферийными от него устройствами на концах. В такой сети все станции напрямую связаны с центральным компьютером (ЦК), который управляет потоком сообщений в сети, и сообщения от одной станции к другой можно передавать только через ЦК. Рис.15-12. Сеть топологии звезда Расширять звездообразную топологию можно путем подключения вместо одного из компьютеров еще одного концентратора и присоединения к нему дополнительных машин. Так создается гибридная звездообразная сеть. Рис.15-13. Схема гибридной звездообразной сети Недостатки сети со звездообразной топологией

  • при отказе центрального концентратора становится неработоспособной вся сеть;
  • обычно большая протяженность кабелей (зависит от расположения центрального компьютера) и, следовательно, такие сети обходятся дороже, чем сети с иной топологией.

  Сеть топологии кольцаСеть топологии кольца— сеть, при которой каждый узел связан с двумя другими. Эта сеть является подсистемой старшей сети. В этой сети каждая станция выступает в роли центрального компьютера и прямо связана с двумя соседними. Достоинством кольцевой топологии является более высокая надежность системы при разрывах кабелей, так как к каждому компьютеру есть два пути доступа. К недостаткам данной топологии следует отнести большую протяженность кабеля, невысокое быстродействие, а также слабая защищенность информации. Преимущества сети с кольцевой топологией:

  • поскольку всем компьютерам предоставляется равный доступ к ресурсам сети, никто из них не сможет монополизировать сеть;
  • Рис.15-14. Сеть кольцевой топологии
    • совместное использование сети обеспечивает постепенное снижение ее производительности в случае увеличении числа пользователей и перегрузки.

    Недостатки сети с кольцевой топологией:

    • большая протяженность кабеля;
    • невысокое быстродействие по сравнению с топологией «звезда» (но сравнимо с топологией «шины»),

    Топология реальной сети может повторять одну из приведенных выше или включать их комбинацию. Структура сети в общем случае определяется следующими факторами:

    • количеством объединяемых компьютеров;
    • требованиями по надежности и оперативности передачи информации;
    • экономическими соображениями и т.д.

    Ниже приведены некоторые возможные комбинации базовых топологий. Физическая сотовая топология(ячеистая топология) — сеть, в которой есть непосредственные соединения между всеми узлами сети. Эта сеть характеризуется наличием избыточных связей между устройствами. Для большого числа устройств такая схема оказывается неприемлемой. Рис.15-15. Сеть топологии сетки Сеть гибридной топологии— применяется для соединения нескольких сетей между собой, каждая из которых может иметь различную топологию или для создания конгломератов локальных, региональных и глобальных вычислительных сетей.

    Источник