Классификация и основные характеристики компьютерных сетей

По территориальной распространенности сети могут быть:

локальными, глобальными, и региональными.

Локальнаясеть (LAN - LocalAreaNetwork) – сеть в пределах предприятия, учреждения, одной организации.

Региональнаясеть (MAN - MetropolitanAreaNetwork) – сеть в пределах города или области.

Глобальнаясеть (WAN - WideAreaNetwork) – сеть на территории государства или группы государств.

По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на низко-, средне- и высокоскоростные.

Низкоскоростные сети – это сети со скоростью передачи информации до 10 Мбит/с.

Среднескоростные сети – это сети со скоростью передачи информации до 100 Мбит/с.

Высокоскоростные сети – это сети, в которых скорость передачи информации свыше 100 Мбит/с.

По типу среды передачи сети разделяются на:

- Проводные сети, в которых в качестве среды передачи информации используется коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно.

- Беспроводные сети с передачей информации по радиоканалам или в инфракрасном диапазоне.

По способу организации взаимодействия компьютеров сети делят на одноранговые и свыделеннымсервером(иерархические сети).

Все компьютеры одноранговойсети равноправны. Любой пользователь сети может получить доступ к данным, хранящимся на любом компьютере. Главное достоинствоодноранговых сетей – это простота установки и эксплуатации. Главный недостаток состоит в том, что в условиях одноранговых сетей затруднено решение вопросов защиты информации. Поэтому такой способ организациисети 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 серверов. Серверы – это компьютеры, управляющие обменом данных по сети и распределением ресурсов. Любой компьютер, имеющий доступ к услугам сервера называют клиентомсети или рабочейстанцией.

Сервер в иерархических сетях – это постоянное хранилище разделяемых ресурсов. Сам сервер может быть клиентом только сервера более высокого уровня иерархии. Серверы обычно представляют собой высокопроизводительные компьютеры, возможно, с несколькими параллельно работающими процессорами, винчестерами большой емкости и высокоскоростной сетевой картой.

Иерархическая модель сети является наиболее предпочтительной, так как позволяет создать наиболее устойчивую структуру сети и более рационально распределитьресурсы. Также достоинствомиерархической сети является более высокий уровень защиты данных. К недостаткамиерархической сети, по сравнению с одноранговыми сетями, относятся:

1. Необходимость особой сетевой операционной системы для сервера.

2. Более высокая сложность установки и модернизации сети.

3. Необходимость выделения отдельного компьютера в качестве сервера.

По технологии использования сервера различают сети с архитектурой:

– файл-сервер;

– клиент-сервер.

В сетях первой архитектуры используется файловый сервер, на котором хранится большинство программ и данных. По требованию пользователя ему пересылаются необходимая программа и данные. Обработка информации выполняется на рабочей станции.

В системах с архитектурой клиент-сервер обмен данными осуществляется между приложением-клиентом и приложением-сервером. Хранение данных и их обработка производится на мощном сервере, который выполняет также контроль за доступом к ресурсам и данным. Рабочая станция получает только результаты запроса.

К основным характеристикам сетей относятся:

Пропускная способность – максимальный объем данных, передаваемых сетью в единицу времени. Пропускная способность измеряется в Мбит/с.

Время реакции сети – время, затрачиваемое программным обеспечением и устройствами сети на подготовку к передаче информации по данному каналу. Время реакции сети измеряется в миллисекундах.

Топология сетей

Топологией сети называется физическую или электрическую конфигурацию кабельной системы и соединений сети.

В топологии сетей применяют несколько специализированных терминов:

- узел сети – компьютер, либо коммутирующее устройство сети;

- ветвь сети – путь, соединяющий два смежных узла;

- оконечный узел – узел, расположенный в конце только одной ветви;

- промежуточный узел – узел, расположенный на концах более чем одной ветви;

- смежные узлы – узлы, соединенные, по крайней мере, одним путём, не содержащим никаких других узлов.

Существует всего пять основных типов топологии сетей: общая шина, звезда, кольцо, ячеистая топология, смешанная топология.

В случае топологии"общая шина" подключение и обмен данными производится через общий канал связи (кабель), на концах которого устанавливают терминаторыТерминаторы – резисторы-заглушки сопротивлением 50 Ом, поглощающие распространяющиеся по кабелю сигналы и препятствующие возникновению отраженных сигналов.

Рис.Топология "общая шина".

Общая шина является очень распространенной топологией для локальных сетей. Передаваемая информация может распространяться в обе стороны.

Основными преимуществами такой схемы являются дешевизна и простота разводки кабеля по помещениям. Самый серьезный недостатокобщей шины заключается в ее низкой надежности: любой дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъемов полностью парализует всю сеть. Другим недостаткомобщей шины является ее невысокая производительность, так как при таком способе подключения в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные в сеть. Поэтому пропускная способность канала связи всегда делится здесь между всеми узлами сети.

Топология“звезда” предполагает, что каждый компьютер подключается отдельным кабелем к общему устройству, называемому концентратором, который находится в центре сети (рис.9.3).

Рис. Топология “звезда”.

В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем другим компьютерам сети. Главное преимущество этой топологии перед общей шиной – существенно большая надежность. Любые неприятности с кабелем касаются лишь того омпьютера, к которому этот кабель присоединен, и только неисправность концентратора может вывести из строя всю сеть. Кроме того, концентратор может играть роль интеллектуального фильтра информации, поступающей от узлов в сеть, и при необходимости блокировать запрещенные администратором передачи.

К недостаткам топологии типа звезда относится более высокая стоимость сетевого оборудования из-за необходимости приобретения концентратора. Кроме того, возможности по наращиванию количества узлов в сети ограничиваются количеством портов концентратора. Выходом из данной ситуации является построение сети с использованием нескольких концентраторов, иерархически соединенных между собой связями типа звезда. Получаемую в результате структуру называют иерархической звездой. В настоящее время иерархическая звезда является самым распространенным типом топологии связей, как в локальных, так и глобальных сетях.

В сетях с кольцевой топологией данные в передаются последовательно от одной рабочейстанции к другой по кольцу, как правило, в одном направлении (рис.9.4).

Рис. Топология "кольцо".

При такой топологии узлы сети образуют виртуальное кольцо, т.к. концы кабеля соединены друг с другом. Эту топологию активно продвигает фирма IBM (сети TokenRing). Преимуществом кольцевой топологии является ее высокая надежность, за счет избыточности связей, поскольку каждый узел сети соединен с двумя соседними. Однако стоимость такой сети достаточно высока за счет расходов на адаптеры, кабели и дополнительные приспособления.

Для ячеистой топологии характерна схема соединения компьютеров, при которой физические линии связи установлены практически со всеми компьютерами, входящими в состав сети

Рис.Ячеистая топология.

В сети с ячеистой топологией непосредственно связываются только те компьютеры, между которыми происходит интенсивный обмен данными, а для обмена данными между компьютерами, не соединенными прямыми связями, используются транзитные передачи через промежуточные узлы. Ячеистая топология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна, как правило, для глобальных сетей. Достоинства данной топологии в ее устойчивости к отказам и перегрузкам, т.к. имеется несколько способов обойти отдельные узлы.

В то время как небольшие сети, как правило, имеют топологию типа звезда, кольцо или общая шина, для крупных сетей характерно наличие произвольных связей между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие одну из указанных типовых топологий. Поэтому их называют сетями со смешанной топологией