Топологии
Вы узнали из предыдущей темы, что канальный уровень подготавливает сетевые данные для физической сети. Он должен знать логическую топологию сети, чтобы иметь возможность определить, что необходимо для передачи кадров с одного устройства на другое. В этом разделе объясняется, как канальный уровень связи данных работает с различными логическими топологиями сети.
Топология сети описывает расположение или взаимосвязь сетевых устройств, а также соединения между ними.
Существует два типа топологий, используемых при описании сетей LAN и WAN:
- Физическая топология – Этот термин относится к физическим соединениям и определяет, каким образом соединяются друг с другом оконечные устройства и устройства сетевой инфраструктуры, такие как маршрутизаторы, коммутаторы и точки беспроводного доступа. Топология может также включать определенное местоположение устройства, например номер комнаты и местоположение на стойке оборудования. Физическая топология чаще всего организована по схеме «точка-точка» или «звезда».
- Логическая топология – Термин, используемый для описания путей передачи кадров между узлами. Эта топология определяет виртуальные подключения с использованием интерфейсов устройств и схем IP-адресации уровня 3.
При управлении доступом данных к среде канальный уровень «видит» логическую топологию сети. Именно логическая топология влияет на выбор типа кадрирования в сети и управления доступом к среде.
На рисунке отображается образец физической топологии для небольшой выборки сети.
Топология физической сети показывает шесть комнат, каждая из которых выделена светло-желтым прямоугольником, с различными сетевыми устройствами и кабелями. С левой стороны находится серверная комната с надписью комната 2158. Он содержит маршрутизатор с маркировкой R1, установленный на полке 1 стойки 1 с шестью кабельными соединениями. Кабель в верхней части подключается к облаку с надписью Интернет. Кабель слева подключается к коммутатору с надписью S1, установленному на полке 2 стойки 1. S1 подключен к трем серверам: веб-серверу, установленному на полке 1 стойки 2, почтовому серверу, установленному на полке 2 стойки, и файловому серверу, установленному на полке 3 стойки 2. Кабель, подключенный к нижней части R1, подключается к коммутатору с пометкой S2 установлен на стойке 1 полка 3. S2 имеет два соединения, ведущие к принтеру и ПК в ИТ-офисе с пометкой комната 2159. R1 имеет три кабеля справа, подключенных к трем коммутаторам, расположенным в комнате 2124. Верхний коммутатор имеет маркировку S3 и установлен на полке 1 стойки 1. Средний переключатель имеет маркировку S4 и установлен на стойке 1 полка 2. Нижний выключатель имеет маркировку S5 и установлен на стойке 1 полка 3. S3 имеет кабель слева подключен к ноутбуку в комнате класса 1 комната 2125. S4 имеет кабель слева подключен к ноутбуку в комнате класса 2 комната 2126. S5 имеет кабель слева подключен к ноутбуку в комнате класса 3 комната 2127.
На следующем рисунке показан пример logical топологии для той же сети.
В логической топологии сети отображаются устройства, метки портов и схема сетевой адресации. В середине изображения находится маршрутизатор с надписью R1. Порт с надписью G0/0/0 подключается к облаку в верхней части помеченного Интернета. Порт с надписью G0/2/0 подключается слева к коммутатору с надписью S1 на порту G0/1. S1 подключен к трем серверам. S1 и серверы подсвечены светло-желтым кругом с сетью 192.168.10.0/24, написанной вверху. Порт F0/1 на S1 подключается к веб-серверу. Порт F0/2 на S1 подключается к почтовому серверу. Порт F0/3 на S1 подключается к файловому серверу. Порт G0/0/1 на R1 соединяется внизу к коммутатору с надписью S2. S2 подключается к принтеру и ПК, все из которых выделены в светло-желтый круг с сетью 192.168.11.0/24, написанной внизу. Справа от R1 расположены три дополнительных соединения, каждое из которых подключается к коммутатору на порту G0/1, который затем подключается к ноутбуку на порту F0/1. Каждый коммутатор и ноутбук выделены желтым цветом, а сетевой адрес отображается. Порт G0/0/1 R1 подключается вверху к коммутатору с меткой S3 в сети 192.168.100.0. Порт G0/1/0 R1 соединяется посередине с коммутатором S4 в сети 192.169.101.0. Порт G0/1/1 на R1 подключается внизу к коммутатору с надписью S5 в сети 192.168.102.0. R1 подключается к Интернету по интерфейсу G0/0/0.
27. Топология глобальной вычислительной сети
Расширение локальных сетей как базовых, так и комбинированных топологий из-за удлинения линий связи приводят к необходимости их разделения и создания распределенных сетей, в которых компонентами служат не отдельные компьютеры, а отдельные локальные сети (иногда называемые сегментами). Узлами коммутации таких сетей являются активные концентраторы (К) и мосты (Мст) – устройства, передающие линии связи и одновременно усиливающие проходящие через них сигналы. Мосты еще и управляют потоками данных между сегментами сети.
При соединении компьютеров или сетей, удаленных на большие расстояния, используются каналы связи и устройства коммутации, которые называются маршрутизаторами (М) и шлюзами (Ш). Маршрутизаторы взаимодействуют друг с другом и соединяются между собой каналами связи, образуя распределенный магистральный канал связи. Для согласования параметров данных (форматов, уровней сигнала, протоколов и т.д.), передаваемых по магистральному каналу связи, между маршрутизаторами и терминальными абонентами включаются устройства сопряжения (УС). Терминальными абонентами называют отдельные компьютеры, локальные или распределительные сети, подключенные через маршрутизаторы к магистральному каналу.
При подключении к магистральному каналу ВС, которые невозможно согласовать с помощью стандартных устройств сопряжения, используют шлюзы. Таким образом возникает глобальная сеть.
Глобальные сети могут объединяться между собой через маршрутизаторы магистральных каналов, что приводит к созданию мировой информационно-вычислительной сети. Разработка сетей осуществляется на основе базовой эталонной модели – стандарт 7498. Международной организацией стандартов в 1979 г. было достигнуто соглашение базовой модели – это модель взаимодействия открытых систем ВОС, которая состоит их 7 уровней:
1. Физический – установка, поддержка и разъединение физического канала. 2. Канальный – управление передачей кадров, контроль данных, обеспечение прозрачности и проверка состояния информационной системы. 3. Сетевой – управление коммуникационными ресурсами, маршрутизация пакетов. 4. Транспортный – управление информационными потоками, организация логических каналов между процессами. 5. Сеансовый – организация поддержки и окончания сеансов связи. 6. Представительный – генерация и интерпретация команд взаимодействия процессов. 7. Прикладной – вычислительные, информационно-поисковые и справочные процессы.
Основными понятиями модели являются: система, прикладной процесс, протоколы и уровни.
28. Глобальная сеть internet: структура, характеристика и способы работы
Интернет – это глобальная информационная система, которая:
- 1) логически взаимосвязана пространством глобальных уникальных адресов, основанных на интернет-протоколе (IP) или на последующих расширениях или преемниках IP;
- 2) способна поддерживать коммуникации с использованием семейства Протокола управления передачей/интернет-протокола (TCP/IP) или его последующих расширений других IP-совместимых протоколов;
- 3) обеспечивает, использует или делает доступной, на общественной или частной основе, высокоуровневые сервисы, надстроенные над коммуникационной и иной связанной инфраструктурой.
Структура и способы подключения к INTERNET:
- Пользователе подключаются к сети через компьютеры специальных организаций, которые называются ПРОВАЙДЕРАМИ.
- В настоящее время существует два способа подключения к глобальной сети: 1) подключение при помощи телефонного канала или модемная связь; 2) подключение через выделенную линию.
Подключение с помощью мобильного телефона:
- 1. WAP – протокол беспроводных приложений;
- 2. GPRS – это технология беспроводной пакетной передачи данных, обеспечивающая постоянный доступ к ИНТЕРНЕТУ. Существует три класса: Класс А, Класс В, Класс С.
Подключение по выделенной линии:
Это канал связи, который напрямую связывает компьютер с провайдером.
Выделенная линия может быть организованна различными способами:
- А) обычная телефонная пара;
- Б) витая пара;
- В) коаксильный кабель;
- Г) оптоволокно.
30. Топология и разновидности компьютерных сетей. Локальные и глобальные сети.
Компьютерная сеть — система двух или более компьютеров, связанных каналами передачи информации.
По территориальной распространенности сети могут быть локальными, глобальными, и региональными.
1. Локальные — это сети, расположенные в пределах одного здания.
2. Региональные — расположенные на территории города или области.
3. Глобальные на территории государства или группы государств, например, всемирная сеть Internet.
По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на низко-, средне- и высокоскоростные.
1. низкоскоростные (до 10 Мбит/с),
2. среднескоростные (до 100 Мбит/с),
3. высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с);
Топологии компьютерных сетей
•Топология типа звезда, все компьютеры сети присоединены к центральному узлу.
Звезда́ — базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно коммутатор), образуя физический сегмент сети. Подобный сегмент сети может функционировать как отдельно, так и в составе сложной сетевой топологии (как правило, «дерево»). Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который таким способом возлагается очень большая нагрузка, поэтому ничем другим, кроме сети, он заниматься не может. Как правило, именно центральный компьютер является самым мощным
выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;
хорошая масштабируемость сети;
лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;
высокая производительность сети;
выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью всей сети;
требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий;
конечное число рабочих станций в сети ограничено количеством портов в центральном концентраторе.
•Топология типа кольцо, рабочие станции подключены последовательно друг к другу, образуя замкнутую сеть.
Компьютер в сети получает данные от стоящего предыдущим в списке адресатов и перенаправляет их далее, если они адресованы не ему.
Кольцо́ — это топология, в которой каждый компьютер соединен линиями связи только с двумя другими: от одного он только получает информацию, а другому только передает. На каждой линии связи, как и в случае звезды, работает только один передатчик и один приемник. Это позволяет отказаться от применения внешних терминаторов.
Возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети;
Выход из строя одной рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети;
Сложность поиска неисправностей;
•Топология типа шина, все рабочие станции подсоединены к общему кабелю (называемый шина или магистраль)
Топология типа общая ши́на, представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала.
Небольшое время установки сети;
Дешевизна (требуется меньше кабеля и сетевых устройств);
Выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети;
Любые неполадки канала связи уничтожают работу всей сети;
Сложность поиска неисправностей;
С добавлением новых рабочих станций падает производительность сети.
Локальная сеть объединяет компьютеры, установленные в одном помещении (например, школьный компьютерный класс, состоящий из 8-12 компьютеров) или в одном здании (например, в здании школы могут быть объединены в локальную сеть несколько десятков компьютеров, установленных в различных предметных кабинетах).
Локальная вычислительная сеть, ЛВС ( англ. LocalAreaNetwork, LAN ) — компьютерная сеть, покрывающая относительно небольшую территорию.В небольших локальных сетях все компьютеры обычно равноправны, т. е. пользователи самостоятельно решают, какие ресурсы своего компьютера (диски, каталоги, файлы) сделать общедоступными по сети.
Глобальная вычислительная сеть ГВС (англ. WideAreaNetwork, WAN) представляет собой компьютерную сеть, охватывающую большие территории и включающую в себя десятки и сотни тысяч компьютеров. ГВС служат для объединения разрозненных сетей так, чтобы пользователи и компьютеры, где бы они ни находились, могли взаимодействовать со всеми остальными участниками глобальной сети. Лучшим примером ГВС является Интернет, но существуют и другие сети. Глобальную компьютерную сеть еще называют телекоммуникационной сетью, а процесс обмена информацией по такой сети называют телекоммуникацией (от греч. «tele» — далеко и лат. «comunicato» — связь).