Одноранговая сеть
Все ПК в сети равноправны. Каждый пользователь предоставляет в сеть какие-то ресурсы (высококачественный принтер, графопостроитель и др.). В такой сети нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и нет единого устройства для хранения данных. Сетевая ОС распределена по всем рабочим станциям. Каждая станция сети может выполнять функции, как клиента, так и сервера. Она может обслуживать запросы от других рабочих станций и направлять свои запросы на обслуживание в сеть.
— возможность использования каждым пользователем ресурсов других ПК;
— удобство и простота работы пользователей в сети;
— низкая стоимость и высокая надежность.
— зависимость эффективности работы сети от количества станций;
— сложность управления сетью;
— сложность обеспечения защиты информации;
— трудности обновления и изменения ПО станций;
— число ПК не превышает в сети 25-30;
— ОС, поддерживающая работу сети, устанавливается на каждом ПК.
Базовые топологии
Топология сети– физическое расположение компьютеров, кабелей и других сетевых компонентов. Она влияет на:
— состав необходимого сетевого оборудования;
— возможность расширения сети (наращиваемость);
— характеристики и параметры сетевого оборудования.
На практике используются следующие базовые топологии:
Все остальные топологии получаются комбинированием базовых.
Шинная топология– топология, при которой станции подключаются к шинному магистральному каналу.
Терминатор– пассивный приемопередатчик, который гасит падающие ЭМ волны.
В большинстве реализации физическая среда передачи шинной сети может состоять из одной или нескольких секций кабеля, связанных специальными соединителями. В результате образуется сегмент кабеля.
Кабель удлиняется двумя способами:
1 – для соединения двух отрезков кабеля можно воспользоваться barrel connector’ом;
2 – с помощью repeater’а.
— минимальная длина локальной сети;
— легко расширяется (наращивается);
— высокая скорость обмена данными между пользователями;
— трудность локализации отказов с точностью до отдельного компонента, подключенного к шине;
— разрыв кабеля или отсоединение одного из концов приводит к прекращению функционирования сети (сеть падает);
— если разделение каналов производится не по частоте, а по времени, то всегда имеется задержка между моментом появления данных для передачи и моментом времени, когда эти данные могут быть переданы.
Звездообразная топология– топология, при которой каждая станция подсоединена одним или двумя выделенными кабелями к единственному центральному узлу, именуемомуконцентратором(HUB). Станция может непосредственно осуществлять доступ только к этому узлу. В сетях с такой топологией через центральный узел проходит весь сетевой траффик.
В настоящее время различают:
— звездообразная сеть с коммутацией— центральный узел отвечает за маршрутизацию и выполняет функции пересылки.
— широковещательная звездообразная сеть– предусматривает использование центрального узла как безбуферного повторителя, который направляет все приходящие сигналы во все исходящие из него линии.
— разрыв кабеля, подключенного к концентратору, нарушит работу только данного сегмента, когда остальные останутся работоспособными;
— простота изменения или расширения сети;
— использование различных портов для подключения кабелей разных типов;
— централизованный контроль работы сети и сетевым трафиком;
— пропускная способность сети ограничивается пропускной способностью концентратора;
— выход из строя центрального узла приводит к отказу всей сети;
— расширяемость сети ограничивается возможностями центрального узла;
— центральный узел является довольно-таки дорогим устройством.
Кольцевая топология– топология, при которой станции связаны звеньями типа «точка-точка» в топологии замкнутой петли. Каждая станция подключается к кольцу с помощью активному интерфейса –повторитель сигналов.
Повторители обычно состоят из двух частей:
— основная часть с электропитанием от узла;
— интерфейсная часть с электропитанием от автономного источника.
— все компьютеры имеют равный доступ;
— количество пользователей не существенно влияет на производительность.
— выход из строя компьютера может привести к отказу всей сети;
— трудно локализовать неисправности;
— подключение нового пользователя или изменение конфигурации сети требует остановки работы всей сети.
Сравнительная характеристика топологий
7.2. Типы сетей
Сети подразделяются на два типа: одноранговые и на основе сервера.
Между этими двумя типами сетей существуют принципиальные различия, которые определяют их разные возможности. Выбор типа сети зависит от многих факторов: размера предприятия и вида его деятельности, необходимого уровня безопасности, доступности административной поддержки, объема сетевого трафика, потребностей сетевых пользователей, финансовых возможностей.
В одноранговой сети все компьютеры равноправны. Каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер. Нет отдельного компьютера, ответственного за администрирование всей сети. Пользователи сами решают, какие ресурсы на своем компьютере сделать доступными в сети.
Одноранговые сети, как правило, объединяют не более 10 компьютеров. Отсюда их другое название – рабочие группы. Одноранговые сети относительно просты, дешевле сетей на основе сервера, но требуют более мощных компьютеров. Требования к производительности и уровню защиты сетевого программного обеспечения (ПО) ниже, чем в сетях с выделенным сервером. Поддержка одноранговых сетей встроена во многие операционные системы (ОС), поэтому для организации одноранговой сети дополнительного ПО не требуется.
Если в сети более 10 компьютеров, то одноранговая сеть становится недостаточно производительной. Поэтому большинство сетей имеют другую конфигурацию – они работают на основе выделенного сервера. Выделенным сервером называется такой компьютер, который функционирует только как сервер и не используется в качестве клиента или рабочей станции. Он специально оптимизирован для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и обеспечивает защиту файлов и каталогов. Сети на основе сервера стали промышленным стандартом.
Основным аргументом при выборе сети на основе сервера является защита данных. Проблемами безопасности занимается один администратор: он формирует единую политику безопасности и применяет ее в отношении каждого пользователя сети.
Сети на основе сервера, в отличие от одноранговых сетей, способны поддерживать тысячи пользователей. При этом к характеристикам компьютеров и квалификации пользователей предъявляются более мягкие требования, чем в одноранговых сетях.
7.3. Топология сетей
Термин топология сети характеризует способ организации физических связей компьютеров и других сетевых компонентов. Выбор той или иной топологии влияет на состав необходимого сетевого оборудования, возможности расширения сети и способ управления сетью. Топология – это стандартный термин.
Все сети строятся на основе 4-х базовых топологий: шина, звезда, кольцо, ячеистая. Сами по себе базовые топологии не сложны, однако на практике часто встречаются довольно сложные их комбинации.
Шина. Эту топологию (рис. 7.1) часто называют линейной шиной. Она наиболее простая из всех топологий и весьма распространенная. В ней используется 1 кабель, называемый магистралью или сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры.
Обозначения: С – сервер, К – компьютер, Т – терминатор
Рис. 7. 1. Топология шина
В сети с топологией шина данные в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам сети, но принимает их тот, адрес которого совпадает с адресом получателя, зашифрованном в этих сигналах. Причем в каждый момент времени передачу может вести только один компьютер. Поэтому производительность такой сети зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем больше компьютеров, ожидающих передачи данных, тем медленнее сеть. На быстродействие сети также влияют:
- тип аппаратного обеспечения сетевых компьютеров,
- частота, с которой компьютеры передают данные,
- тип работающих сетевых приложений,
- тип сетевого кабеля
- расстояние между компьютерами в сети.
Шина – пассивная топология: компьютеры только слушают передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому выход одного или нескольких компьютеров из строя никак не сказывается на работе сети. Электрические сигналы распространяются по всему кабелю – от одного конца к другому. Сигналы, достигшие концов кабеля, отражаются от них. Возникает наложение сигналов, находящихся в разных фазах, и как следствие их искажение и ослабление. Поэтому сигналы, достигшие конца кабеля, следует погасить. Для гашения сигналов на концах кабеля устанавливают терминаторы. При разрыве кабеля или отсутствии терминаторов функционирование сети прекращается. Сеть падает. Звезда. При топологии звезда (рис. 7.2) все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному устройству, называемому концентратором (hub). Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным. 
Рис. 7. 2. Топология звезда В настоящее время концентратор стал одним из стандартных компонентов сетей. В сетях с топологией звезда он, например, служит центральным узлом. Концентраторы делятся на активные и пассивные. Активные регенерируют и передают сигналы так же, как репитеры. Их называют многопортовыми повторителями. Обычно они имеют от 8 до 12 портов для подключения компьютеров. Активные концентраторы следует подключать к электрической сети. К пассивным концентраторам относятся монтажные или коммутирующие панели. Они просто пропускают через себя сигнал, не усиливая и не восстанавливая его. Пассивные концентраторы не надо подключать к электрической сети. Недостатки этой топологии: дополнительный расход кабеля, установка концентратора. Главное преимущество этой топологии перед шиной – более высокая надежность. Выход из строя одного или нескольких компьютеров на работу сети не влияют. Любые неприятности с кабелем касаются лишь того компьютера, к которому этот кабель присоединен, и только неисправность концентратора приводит к падению сети. Кроме того, концентратор может играть роль интеллектуального фильтра информации, поступающей от узлов в сеть, и при необходимости блокировать запрещенные администратором передачи. Кольцо. Компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо (рис. 7.3). Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер. В отличие от пассивной топологии шина, здесь каждый компьютер выступает в роли репитера (повторителя), усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру. Поэтому выход из строя хотя бы одного компьютера приводит к падению сети. 
Рис. 7. 3. Топология кольцо Способ передачи данных по кольцу называется передачей маркера. Маркер (token) – это специальная последовательность бит, передающаяся по сети. В каждой сети существует только один маркер. Маркер передается по кольцу последовательно от одного компьютера к другому до тех пор, пока его не захватит тот компьютер, который хочет передать данные. Передающий компьютер добавляет к маркеру данные и адрес получателя, и отправляет его дальше по кольцу. Данные проходят через каждый компьютер, пока не окажутся у того, чей адрес совпадает с адресом получателя. Затем принимающий компьютер посылает передающему сообщение, в котором подтверждает факт приема. Получив подтверждение, передающий компьютер восстанавливает маркер и возвращает его в сеть. Скорость движения маркера сопоставима со скоростью света. Так, в кольце диаметром 200 м маркер может циркулировать с частотой 477 376 об/сек. Ячеистая топология. Сеть с ячеистой топологией обладает высокой избыточностью и надежностью, так как каждый компьютер в такой сети соединен с каждым другим отдельным кабелем (рис. 7.4). Сигнал от компьютера-отправителя до 
Рис. 7.4. Ячеистая топология компьютера-получателя может проходить по разным маршрутам, поэтому разрыв кабеля не сказывается на работоспособности сети. Основной недостаток – большие затраты на прокладку кабеля, что компенсируется высокой надежностью и простотой обслуживания. Ячеистая топология применяется в комбинации с другими топологиями при построении больших сетей. Кроме базовых топологий существуют их комбинации – комбинированные топологии. Чаще всего используются две комбинированные топологии: звезда-шина и звезда-кольцо. Звезда-шина – несколько сетей с топологией звезда объединяются при помощи магистральной линейной шины (к концентратору подключены компьютеры, а сами концентраторы соединены шиной). Выход из строя одного компьютера не сказывается на работе всей сети, а сбой в работе концентратора влечет за собой отсоединение от сети только подключенных к нему компьютеров и концентраторов. Звезда-кольцо – отличие состоит только в том, что концентраторы в звезде-шине соединяются магистральной линейной шиной, а в звезде-кольце концентраторы подсоединены к главному концентратору, внутри которого физически реализовано кольцо.