Вопрос 46 Классификация сетей. Топология сетей.
1.2 По способу организации сети подразделяются на реальные и искусственные:
Искусственные сети (псевдосети) позволяют связывать компьютеры вместе через последовательные или параллельные порты и не нуждаются в дополнительных устройствах. Иногда связь в такой сети называют связью по нуль-модему (не используется модем). Само соединение называют нуль-модемным. Искусственные сети используются, когда необходимо перекачать информацию с одного компьютера на другой. MS-DOS и WINDOWS снабжены специальными программами для реализации нуль-модемного соединения.
Реальные сети позволяют связывать компьютеры с помощью специальных устройств коммутации и физической среда передачи данных.
1.3 Классификация по территориальной направленности
По территориальной распространенности сети могут быть локальными, глобальными, региональными и городскими.
Локальные — это сети, перекрывающие территорию не более 10 м2
Региональные — расположенные на территории города или области
Глобальные на территории государства или группы государств, например, всемирная сеть Internet.
Городские — расположение в пределах населенного пункта.
Так же, в последнее время специалисты выделяют такой вид сети, как банковская.
1.4 Классификация сетей по принадлежности
По принадлежности различают ведомственные и государственные сети:Ведомственные принадлежат одной организации и располагаются на ее территории.
Государственные сети — сети, используемые в государственных структурах.
По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на низко-, средне- и высокоскоростные.
низкоскоростные (до 10 Мбит/с),
среднескоростные (до 100 Мбит/с),
высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с);
сверхскоростные (свыше 1000 Мбит/с)
Для определения скорости передачи данных в сети широко используется бод (от англ. “baud”):
Baud (бод) — единица скорости передачи сигнала, измеряемая числом дискретных переходов или событий в секунду. Если каждое событие представляет собой один бит, бод эквивалентен бит/сек (в реальных коммуникациях это зачастую не выполняется).
1.5 Классификация соединения ПК в сеть (топология)
Способ соединения компьютеров в сеть называется её топологией. Наиболее распространенные виды топологий сетей:
Линейная сеть — Содержит только два оконечных узла, любое число промежуточных узлов и имеет только один путь между любыми двумя узлами.
Кольцевая сеть — Сеть, в которой к каждому узлу присоединены две и только две ветви.
Звездообразная сеть — Сеть, в которой имеется только один промежуточный узел.
Общая шина — В этом случае подключение и обмен данными производится через общий канал связи, называемый общей шиной.
Древовидная сеть — Сеть, которая содержит более двух оконечных узлов и по крайней мере два промежуточных узла, и в которой между двумя узлами имеется только один путь.
Ячеистая сеть — Сеть, которая содержит по крайней мере два узла, имеющих два или более пути между ними.
Полносвязная сеть — Сеть, в которой имеется ветвь между любыми двумя узлами.
1.6 Классификация по организации взаимодействия ПК
С точки зрения организации взаимодействия компьютеров, сети делят на одноранговые (Peer-to-Peer Network) и с выделенным сервером (Dedicated Server Network).
Все компьютеры одноранговой сети равноправны. Любой пользователь сети может получить доступ к данным, хранящимся на любом компьютере.
Одноранговые сети могут быть организованы с помощью таких операционных систем, как LANtastic, windows’3.11, Novell Netware Lite. Указанные программы работают как с DOS, так и с windows. Одноранговые сети могут быть организованы также на базе всех современных 32-разрядных операционных систем — windows 9x\ME\2k, windows NT workstation версии, OS/2 и некоторых других.
Достоинства одноранговых сетей:1. Наиболее просты в установке и эксплуатации.2. Операционные системы DOS и windows обладают всеми необходимыми функциями, позволяющими строить одноранговую сеть.
Недостатки:В условиях одноранговых сетей затруднено решение вопросов защиты информации. Поэтому такой способ организации сети используется для сетей с небольшим количеством компьютеров и там, где вопрос защиты данных не является принципиальным.
В иерархической сети при установке сети заранее выделяются один или несколько компьютеров, управляющих обменом данных по сети и распределением ресурсов. Такой компьютер называют сервером.
Любой компьютер, имеющий доступ к услугам сервера называют клиентом сети или рабочей станцией.
Сетевая тополо́гия (от греч. τόπος, — место) — способ описания конфигурации сети, схема расположения и соединения сетевых устройств.
Сетевая топология может быть
- физической — описывает реальное расположение и связи между узлами сети.
- логической — описывает хождение сигнала в рамках физической топологии.
- информационной — описывает направление потоков информации, передаваемых по сети.
- управления обменом — это принцип передачи права на пользование сетью.
Существует множество способов соединения сетевых устройств. Выделяют 3 базовых топологии:
- Шина
- Кольцо
- Звезда
И дополнительные (производные):
- Двойное кольцо
- Ячеистая топология
- Решётка
- Дерево
- Fat Tree
- Полносвязная
Дополнительные способы являются комбинациями базовых. В общем случае такие топологии называются смешанными или гибридными, но некоторые из них имеют собственные названия, например «Дерево».
Три основных вида топологии: шина, кольцо и звезда
Существуют три основных вида топологии сети: шина, кольцо и звезда. Некоторые локальные сети типа Ethernet используют несколько типов топологии. Все три вида показаны на рис. 9. У каждой топологии есть свои плюсы и минусы.
Рис. 9 Три основных вида топологии локальной сети: шина, кольцо и звезда
В шинной топологии каждое устройство подключается к общему кабелю, что очень похоже на шину питания в компьютерах. Классические коаксиальная «толстая» Ethernet и коаксиальная «тонкая» Ethernet являются примерами шинной топологии. Все устройства в шине могут наблюдать за данными, отправленными любым другим устройством, и наоборот, все передачи идут одновременно ко всем устройствам, подключенным к шине. Так как передача данных проходит на большой скорости и между устройствами могут возникать конфликты, то шинная топология должна подчиняться жестким правилам для стабильной работы сети, в том числе относительно времени передачи, подключений к шине, размера шины, разрешения конфликтов и разрыва шины.
Кольцевая топология подключает каждое устройство к следующему устройству в сети, т.е. последнее устройство соединено с самым первым, что создает кольцо. Данные передаются от одного устройства к другому, пока не дойдут до точки назначения. Цифровые данные обычно регенерируются на каждом устройстве, а для управления передачей и для того, чтобы устройство не заняло всю возможную ширину полосы частот, часто используется маркерная схема.
Звездообразная топология соединяет каждое устройство с концентратором, находящимся в центре звезды. Все сообщения между приборами проходят через концентратор. Некоторые люди называют такую сеть «концентратор и лучи», но термин «звезда» используется чаще. Широко распространенные Ethernet-концентраторы и коммутаторы представляют данную топологию в современных сетях. Как только сигнал с данными от любого подключенного устройства доходит до концентратора или коммутатора, процесс «повторения» регенерирует сигнал.
Некоторые топологии сети представляют собой комбинациию нескольких базовых видов топологий. Например, в Token-Ring соединение происходит по принципу звезды, а ее «лучи» соединены с концентратором Token-Ring (или модулем многостанционного доступа, Multistation Access Unit — MSAU) в телекоммуникационном помещении для формирования кольца. Как вы понимаете, у каждой топологии и стандарта локальной сети есть свои сторонники и противники. Мы не будем оспаривать ту или иную точку зрения, если только вопрос не касается использования кабельной системы для нескольких топологий.
В данной главе мы сосредоточимся исключительно на современных технологиях, в том числе на системе витой пары и волоконно-оптической системе сетей Ethernet.
Виды топологий. Методы доступа к среде передачи данных.
1. Топология – это способ организации связей между взаимодействующими узлами в сети.
Топология – это конфигурация графа, вершинами которого являются компьютеры и другое сетевое оборудование, а ребрами – связи между ними.
— физическая – определяет способ организации физических связей (подключений)
— логическая – описывает маршруты передачи данных по физическим соединениям.
1) полносвязная – каждый связан с каждым
«+» — гарантированное обеспечение связи между всеми устройствами
«-» — громоздкая и неэффективная
2) неполносвязная – в этом случае отдельные физические соединения убираются; требуются промежуточные узлы для передачи данных между всеми устройствами сети – транзитные узлы.
Виды неполносвязной топологии
Ячеистая – удаляем некоторые связи из полносвязной топологии, оставляем связи между устройствами, которые интенсивно обмениваются данными. Характерна для глобальной сети.
Общая шина – все устройства подключены к одному кабелю (коаксиальный)
— низкая надежность – любой дефект кабеля и вся сеть «неработоспособна»
— низкая производительность – в один момент времени может передавать данные только одно устройство
топология сети, все станции которой подсоединены к одному кабелю. Каждая станция принимает сигналы, переданные любой другой станцией, распознает предназначенные ей пакеты и имеет возможность проигнорировать к ней не относящиеся.
Звезда – имеет центральный транзитный узел, через который идет обмен данными между всеми устройствами
«+» — большая надежность по сравнению с общей шиной
«-» — «слабое звено» — это центральный транзитный узел
топология сети, в которой соединения между станциями или узлами сети устанавливаются через концентратор. Концентратор (hub) — функциональное устройство, входящее в состав оборудования узла вычислительной сети, которое обеспечивает передачу данных от большого количества источников по меньшему количеству каналов связи
Иерархическая топология – организует иерархию связей сети
Кольцевая – данные передаются по кольцу, как правило, в одном направлении от одного устройства к другому.
топология сети, все станции которой соединены только с двумя соседними. Все данные в этой сети передаются от одной станции к другой в одном направлении. Каждая станция работает как повторитель. Время отклика в кольце зависит от числа подключенных к нему станций — чем их больше, тем длительнее задержка передаваемых данных. Недостатком является и тот факт, что в случае выхода из строя одной из станций кольцо «разрывается». Однако большинство сетей, основанных на этой топологии, имеют средства автоматического восстановления работоспособности после отказа узла.
Смешанная топология – включает все виды топологий
Tree (network) — «Дерево»: топология сети с более чем двумя оконечными и, по крайней мере, двумя промежуточными узлами (концентраторами). В такой сети между любыми двумя узлами существует только один путь
Метод доступа к среде передачи данных
Определяет, каким образом разделяемый общий ресурс (физическая среда, кабель…) предоставляется узлам сети для осуществления передачи данных.
1.1) множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD)/ Узлы прослушивают кабель и ожидают, когда можно будет передавать данные (Ethernet)
1.2) множественный доступ с контролем несущей и предотвращением коллизий (CSMA/CA). Каждый узел перед передачей сигнализирует о своем намерении начать передачу данных (Wi-Fi сети).
Метод доступа определяется топологией.
CSMA/CD – общая шина, звезда (на основе Hub`а)
с передачей маркера – кольцевая топология
приоритет запроса – Ethernet сеть 100VG-Any LAN (802.12)