Классификация вычислительных сетей

В основу классификации ВСположены наиболее характерные функциональные, информационные и структурные признаки.

1. По степени территориальной рассредоточенностиэлементов сети (абонентских систем, узлов связи) различают глобальные, региональные и локальные вычислительные сети.

Глобальная вычислительная сеть (ГВС) (WAN – Wide Area Network) объединяет абонентские системы, рассредоточенные на большой территории, охватывающей различные страны и континенты. Взаимодействие АС осуществляется на базе различных территориальных сетей связи, в которых используются телефонные линии связи, радиосвязь, системы спутниковой связи.

Соединяя компьютеры между собой вы создаете сеть.

Соединяя две и более сетей, вы создаете межсетевое объединение, называющееся «интернет» (internet). На рисунке 5.3 показано как соотносятся сети и межсетевое объединение.

Рисунок 5.3– Межсетевое объединение

Интернет – самое большое и популярное межсетевое объединение в мире. Оно объединяет более 20 тыс. компьютерных сетей, расположенных в 130 странах. При этом объединены компьютеры тысяч различных видов, оснащенных различным программным обеспечением. Однако, пользуясь сетью, можно не обращать внимания на эти различия.

Региональная вычислительная сеть (РВС) объединяет абонентские системы, расположенные друг от друга на значительном расстоянии: в пределах отдельной страны, региона, большого города.

Локальная вычислительная сеть ЛВС (LAN – Local Area Network) связывает абонентские системы, расположенные в пределах небольшой территории. К классу ЛВС относятся сети предприятий, фирм, банков, офисов, учебных заведений и т.д. Протяженность ЛВС ограничивается несколькими километрами.

Отдельный класс составляют корпоративные вычислительные сети (КВС). Корпоративная сеть является технической базой корпорации. Ей принадлежит ведущая роль в реализации задач планирования, организации и осуществления производственно-хозяйственной деятельности корпорации.

Объединение локальных, региональных, корпоративных и глобальных сетей позволяет создавать сложные многосетевые иерархии.

2. По способу управления ВС делятся на сети с централизованным (в сети имеется один или несколько управляющих органов), децентрализованным (каждая АС имеет средства для управления сетью) и смешанным управлением.

3. По организации передачи информации сети делятся на сети с селекцией информации и маршрутизацией информации.

В сетях с селекцией информации, строящихся на основе моноканала, взаимодействие АС производится выбором (селекцией) адресованных им блоков данных (кадров): всем АС сети доступны все передаваемые в сети кадры, но копию кадра снимают только АС, которым они предназначены. В сетях с маршрутизацией информации, для передачи кадров от отправителя к получателю, может использоваться несколько маршрутов. Поэтому с помощью коммуникационных систем сети решается задача выбора оптимального (например, кратчайшего по времени доставки кадра адресату) маршрута.

4. По типу организации передачи данных сети с маршрутизацией информации делятся на сети с коммутацией каналов, коммутацией сообщений и коммутацией пакетов. В эксплуатации находятся сети, в которых используются смешанные системы передачи данных.

5. По топологии, т.е. конфигурации элементов в ВС, сети могут делиться на два класса: широковещательные (рисунок 5.4) и последовательные (рисунок 5.5). Широковещательные конфигурации и значительная часть последовательных конфигураций (кольцо, звезда с «интеллектуальным центром», иерархическая) характерны для ЛВС. Для глобальных и региональных сетей наиболее распространенной является произвольная (ячеистая) топология. Нашли применение также иерархическая конфигурация и звезда.

В широковещательных конфигурациях в любой момент времени на передачу кадра может работать только одна рабочая станция (абонентная система). Остальные рабочие станции (PC) сети могут принимать этот кадр, т.е. такие конфигурации характерны для ЛВС с селекцией информации. Основные типы широковещательной конфигурации – общая шина, дерево, звезда с пассивным центром.

Главные достоинства ЛВС с общей шиной – простота расширения сети, простота используемых методов управления, минимальный расход кабеля. ЛВС с топологией типа дерево – это более развитый вариант сети с шинной топологией. Дерево образуется путем соединения нескольких шин активными повторителями или пассивными размножителями (хабами), каждая ветвь дерева представляет собой сегмент. Отказ одного сегмента не приводит к выходу из строя остальных. В ЛВС с топологией типа звезда в центре находится пассивный соединитель или активный повторитель — достаточно простые и надежные устройства.

Рисунок 5.4– Широковещательные конфигурации сетей:

а — общая шина; б — дерево; в — звезда с пассивным центром

В последовательных конфигурациях, характерных для сетей с маршрутизацией информации, передача данных осуществляется последовательно от одной PC к соседней, причем на различных участках сети могут использоваться разные виды физической передающей среды. К передатчикам и приемникам здесь предъявляются более низкие требования, чем в широковещательных конфигурациях. К последовательным конфигурациям относятся произвольная (ячеистая), иерархическая, кольцо, цепочка, звезда с «интеллектуальным центром». В ЛВС наибольшее распространение получили общая шина, кольцо и звезда, а также смешанные конфигурации: звездно – кольцевая, звездно – шинная.

В ЛВС с кольцевой топологией сигналы передаются только в одном направлении, обычно против часовой стрелки. Каждая PC имеет память объемом до целого кадра. При перемещении кадра по кольцу каждая PC принимает кадр, анализирует его адресное поле, снимает копию кадра, если он адресован данной PC, ретранслирует кадр.

Рисунок 5.5 – Последовательные конфигурации сетей:

а – произвольная (ячеистая); б – иерархическая; в – кольцо; г – цепочка;

д – звезда с «интеллектуальным» центром

Кольцевая структура обеспечивает довольно широкие функциональные возможности ЛВС при высокой эффективности использования моноканала, низкой стоимости, простоте методов управления, возможности контроля работоспособности моноканала.

В широковещательных и большинстве последовательных конфигураций (за исключением кольца) каждый сегмент кабеля должен обеспечивать передачу сигналов в обоих направлениях, что достигается:

– в полудуплексных сетях связи – использованием одного кабеля для поочередной передачи в двух направлениях;

– в дуплексных сетях – с помощью двух однонаправленных кабелей; в широкополосных системах – применением различной несущей частоты для одновременной передачи сигналов в двух направлениях.

Типы данных в ВС

При обмене данными как между ПК в ЛВС, так и между ЛВС любое

информационное сообщение разбивается программами передачи данных на небольшие блоки данных, которые называются пакетами (рисунок 5.6).

Связано это с тем, что данные обычно содержатся в больших по размерам файлах, и если передающий компьютер пошлет его целиком, то он надолго заполнит канал связи и «свяжет» работу всей сети, т. е. будет препятствовать взаимодействию других участников сети. Кроме этого, возникновение ошибок при передаче крупных блоков вызовет большие затраты времени, чем на его повторную передачу

Рисунок 5.6 – Информационное сообщение

Пакет – основная единица информации в компьютерных сетях. при разбиении данных на пакеты скорость их передачи возрастает на столько, что каждый компьютер сети получает возможность принимать и передавать данные практически одновременно с остальными ПК.

При разбиении данных на пакеты сетевая ОС к собственно передаваемым данным добавляет специальную добавляющую информацию:

– заголовок, в котором указывается адрес отправителя, а также информация по сбору блоков данных в исходное информационное сообщение при их приеме получателем;

– трейлер, в котором содержится информация для проверки безошибочности в передаче пакета. При обнаружении ошибки передача пакета должна повториться.