Основные понятия в построении сетей

Понятие локальной вычислительной сети (ЛВС): локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, позволяющую совместно использовать ресурсы компьютеров, подключенных к сети, таких как принтеры, плоттеры, сканеры, диски, приводы CD-ROM и другие периферийные устройства. Локальная сеть обычно ограничена территориально одним или несколькими близко расположенными зданиями.

Классификация ЛВС

Вычислительные сети классифицируются по ряду признаков:

По топологии

Сетевая топология (от греч. фпмрпт, место) - описание 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.

Существует множество способов соединения сетевых устройств, из них можно выделить четыре базовых топологии: шина, кольцо, звезда и ячеистая топология. Остальные способы являются комбинациями базовых. В общем случае такие топологии называются смешанными или гибридными, но некоторые из них имеют собственные названия, например «Дерево».

Шина, представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала.

Рисунок 1. Схема топологи шина

Отправляемое рабочей станцией сообщение распространяется на все компьютеры сети. Каждая машина проверяет - кому адресовано сообщение и если ей, то обрабатывает его. Для того, чтобы исключить одновременную посылку данных, применяется либо «несущий» сигнал, либо один из компьютеров является главным и «даёт слово» остальным станциям.

При построении больших сетей возникает проблема ограничения на длину связи между узлами, в таком случае сеть разбивают на сегменты. Сегменты соединяются различными устройствами - повторителями, концентраторами или хабами. Например, технология Ethernet позволяет использовать кабель длиной не более 185 метров.

Работа в сети

Рисунок 2. Пример сети топологии шина

Сравнение с другими топологиями

Достоинства

· Небольшое время установки сети;

· Дешевизна (требуется меньше кабеля и сетевых устройств);

· Простота настройки;

· Выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети;

Недостатки

· Любые неполадки в сети, как обрыв кабеля, выход из строя терминатора полностью уничтожают работу всей сети;

· Сложная локализация неисправностей;

· С добавлением новых рабочих станций падает производительность сети.

Примеры

Сегмент компьютерной сети, использующей коаксиальный кабель в качестве носителя и подключенных к этому кабелю рабочих станций. В этом случае шиной будет являться отрезок коаксиального кабеля, к которому подключены компьютеры.

Звезда - базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно сетевой концентратор).

Рисунок 3. Схема топологии Звезда.

Работа в сети

Рабочая станция, которой нужно послать данные, отсылает их на концентратор, а тот определяет адресата и отдаёт ему информацию. В определённый момент времени только одна машина в сети может пересылать данные, если на концентратор одновременно приходят два пакета, обе посылки оказываются не принятыми и отправителям нужно будет подождать случайный промежуток времени, чтобы возобновить передачу данных.

Сравнение с другими типами сетей

Достоинства

· 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

· Гибкие возможности администрирования

Недостатки

· Выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети в целом;

· Для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий;

· Конечное число рабочих станций, т.е. число рабочих станций ограничено количеством портов в центральном концентраторе;

Применение

Одна из наиболее распространённых топологий, поскольку проста в обслуживании. В основном используется в сетях, где носителем выступает кабель витая пара.

Кольцо - базовая топология компьютерной сети, в которой рабочие станции подключены последовательно друг к другу, образуя замкнутую сеть.

Рисунок 4. Схема топологии Кольцо

Работа в сети

В кольце не используется конкурентный метод посылки данных, компьютер в сети получает данные от соседа и перенаправляет их дальше, если они адресованы не ему. Для определения того, кому можно передавать данные обычно используют маркер. Данные ходят по кругу, только в одном направлении.

Сравнение с другими топологиями

Достоинства

· Простота установки;

· Практически полное отсутствие дополнительного оборудования;

· Возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий.

Недостатки

· Выход из строя одной рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети;

· Сложность конфигурирования и настройки;

· Сложность поиска неисправностей;

Применение

Наиболее широкое применение получила в оптоволоконных сетях. Используется в стандартах FDDI, Token ring.

Смешанная топология - топология преобладающая в крупных сетях с произвольными связями между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовою топологию, поэтому их называют сетями со смешанной топологией.

Рисунок 5. Схема смешанной топологии

Полносвязная топология - топология компьютерной сети, в которой каждая рабочая станция подключена ко всем остальным. Этот вариант является громоздким и неэффективным, несмотря на свою логическую простоту. Для каждой пары должна быть выделена независимая линия, каждый компьютер должен иметь столько коммуникационных портов сколько компьютеров в сети. По этим причинам сеть может иметь только сравнительно небольшие конечные размеры. Чаще всего эта топология используется в многомашинных комплексах или глобальных сетях при малом количестве рабочих станций.

Рисунок 6. Схема полносвязной топологии

Решётка - топология, в которой узлы образуют регулярную ациклическую многомерную решетку. При этом каждое ребро решетки параллельно ее оси и соединяет два смежных узла вдоль этой оси. Двух- и трехмерные решетки используются в архитектуре суперкомпьютеров.

Рисунок 7. Топологии A) Шина B) Ячеистая (полносвязная) C) Звезда D) Кольцо E) Шина F) Смешанная

По размету охваченной территории

В зависимости от расстояний между связываемыми узлами различают вычислительные сети:

территориальные - охватывающие значительное географическое пространство, еще одно их название - региональные, они используют технологии глобальных сетей для объединения локальных сетей в конкретном географическом регионе, например в городе.

Региональные сети обозначают MAN (Metropolitan Area Network).

глобальные - это сети, которые могут соединять сети по всему миру, например сети нескольких городов, регионов или стран. Для межсетевых соединений обычно используются сторонние средства коммуникаций.

Англоязычное название для территориальных сетей - WAN (Wide Area Network); локальные (англ. Local Area Network, LAN) - представляют собой набор соединенных в сеть компьютеров, расположенных в пределах небольшого физического региона, например одного или нескольких зданий. Локальные сети обозначают LAN (Local Area Network).

Особо выделяют единственную в своем роде глобальную сеть Internet (реализованная в ней информационная служба World Wide Web (WWW) переводится на русский язык как всемирная паутина). Это сеть сетей со своей технологией. В Internet существует понятие интрасетей (Intranet) - корпоративных сетей в рамках Internet.