Классификация компьютерных сетей

Классификация компьютерных сетей

Классификация компьютерных сетей

Лекция 9.

Классификация компьютерных сетей.

Компьютерная сеть – система передачи данных, которая связывает компьютерные системы, находящиеся в различных местах.

Сеть является модульной и адаптируемой коммутационной системой, которую можно настроить в соответствии с самыми различными требованиями.

Ее модульность облегчает добавление новых компонентов или перемещение существующих, а адаптивность упрощает внесение изменений и усовершенствований.

Сеть может быть составлена из любой комбинации локальных вычислительных сетей (LAN), средних сетей (MAN) или больших сетей (WAN).

Локальная вычислительная сеть (Local Area Network или LAN). Сеть передачи данных, обслуживающая область в несколько квадратных километров или меньше. Т. к. сеть покрывает малую область, скорость передачи данных может быть до 100 мегабит в секунду.

ОбщегородскаяСеть (Metropolitan Area Network или MAN). Сеть передачи данных, предназначенная обслуживать область, размером с большой город. Такие сети строятся с использованием новейших технологий, типа прокладки оптического волокна через туннели подземки.

Широкомасштабная Сеть (Wide Area Network или WAN). Сеть, обычно создаваемая с последовательными линиями (например, телефонными), которая покрывает большую географическая область.

Глобальная Сеть (Internet). Самая большая сеть в мире, другими словами глобальная сеть. Она имеет трёхуровневую структуру. Верхний уровень – backbone, средний уровень – mid-level network и сети низшего уровня – stubnetwork. В Интернет применяются различные протоколы.

· Backboneосновное или магистральное сетевое соединение образующие Internet. Сети этого уровня cвязывают компоненты или узлы(см. ниже) сети в единое целое. В своем составе содержат высокоскоростные телефонные линии Т3, соединяющие удалённые концы сети и сети одну с другой.

Телефонная линия типа ТЗ является цифровой несущей, используемой для передачи цифрового сигнала со скоростью 44.746 Мбит в секунду (для сравнения телефонная линия типа Т1передает цифровой сигнал со скоростью 1.544 Мбит в секунду).

Термин backboneтакже используется для высокоскоростной центральной сети, соединяющей между собой региональные сети. Когда говорят об американской части Интернет – это NSFNET, сеть национального научного фонда NationalScienceFoundation (NSF).

Американское правительственное агентство, цель которого – поддержка развития науки. NSF финансирует исследователей, научные проекты и инфраструктуру, чтобы улучшить качество научных исследований. NSFNET – сеть, финансируемая NSF, была существенной частью академической и исследовательской системы связи. Это была быстродействующая, иерархическая “сеть сетей”.

На верхнем уровне, это базовая сеть узлов, пропускная способность 45Мбит/сек, покрывающая континентальную часть США. К ней подсоединялись сети среднего уровня, к которым, в свою очередь, – сети университетских городков и локальные сети.

· Mid-level network (Сети среднего уровня или региональные) образуют второй уровень иерархии Интернет.

Это транзитные сети (transit network), которые соединяют сети нижнего уровня с магистральными сетями. Транзитная сеть транслирует пакеты между сетями в дополнение к трафику(см.

ниже) собственных хостов (см. ниже). Эти сети должны иметь подключения как минимум к двум другим сетям.

· Sbubnetwork (Сеть низшего уровня). Сеть низшего уровня занимается только доставкой пакетов к и от локальных хостов. Даже если есть пути к другой локальной сети, такая сеть не занимается связью с другими сетями.

Локальные компьютерные сети.

Как уже говорилось выше, локальные сети – это сети, располагающиеся локально, т. е. на небольшой территории. Сети этого типа имеют свою классификацию, топологию и архитектуру.

В этой главе мы обсудим такие типы сетей как Ethernet и Token Ring, которые отличает следующая традиционная топология:

· Сети Ethernet используют топологию линейной шины, толстый/тонкий коаксиальный кабель или кабель типа “витая пара”.

· Сети Token Ring комбинирую звездообразную и кольцевую топологию, используют метод доступа с передачей маркера и коаксиальный кабель.

В общем случае сети Ethernet и Token Ring могут комбинировать аппаратное и программное обеспечения со своей конкретной топологией, методом доступа и критериями построения. Поэтому точно определить такие сети бывает сложно.

Классификация локальных сетей.

Локальные сети можно классифицировать по наличию в ее составе серверов и по среде передачи.

Если классифицировать сеть по наличию серверов, можно выделить два типа сетей:

· Одноранговые сети. В одноранговых сетях все компьютеры равны, нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного сервера.

Как правило, каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер; иначе говоря, нет отдельного компьютера, ответственного за администрирование сети или предоставления ресурса.

Пользователи самостоятельно решают, какие данные на своем компьютере сделать общедоступными по сети.

· Сети на основе сервера. Эти сети также называют – сети с выделенным сервером.

Этот тип сетей применяют в том случае, если локальная сеть довольно большая и использование одноранговой сети не целесообразно из-за возможной недостаточной производительности компьютера в двух ролях одновременно. Поэтому большинство сетей используют выделенный сервер (dedicateserver).

Выделенным называется такой сервер, который функционирует только как сервер (исключая функции клиента или рабочей станции). Они специально оптимизированны для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и для управления защитой файлов и каталогов.

Сети на основе сервера стали промышленным стандартом, и именно они будт приводиться обычно в качестве примера в этом пособии. С увеличением размеров сети и объема сетевого трафика необходимо увеличивать количество серверов.

Распределение задач среди нескольких серверов гарантирует, что каждя задача будет выполняться самым эффективным способом из всех возможных.

Специализированные серверы.

Круг задач, которые должны выполнять серверы, многообразен и сложен. Чтобы приспособиться к возрастающим потребностям пользователей, серверы в больших сетях стали специализированными (specialized). Например, в сети Windows существуют следующие типы серверов.

· Файл-серверы и принт-серверы, управляют доступом пользователей соответственно к файлам и принтерам. Например, чтобы работать с текстовым процессором, Вы прежде всего должны запустить его на своем компьютере.

Документ текстового процессора, хранящийся на файл-сервере, загружается в память Вашего компьютера и, таким образом, можно работать с этим документом на своем компьютере.

Другими словами, файл-сервер предназначен для хранения файлов и данных.

· Серверы приложений выполняются прикладные части клиент-серверных приложений, а также хранят данные, доступные клиентам. Например, чтобы упростить извлечение данных, серверы хранят большие объемы информации в структурированном виде. Эти серверы отличаются от файл – и прин- серверов.

В последних файл или данные целиком копируются на запрашивающий компьютер. А в сервере приложений на запрашивающий компьютер пересылаются только результаты запроса. Приложение-клиент на удаленном компьютере получает доступ к данным, хранимым на сервере приложений.

Однако вместо всей базы данных на Ваш компьютер с сервера загружаются только результаты запроса.

· Почтовые серверы, управляют передачей электронных сообщений между пользователями сети.

· Факс-серверы, управляют потоком входящих и исходящих факсимильных сообщений через один или несколько факс-модемов.

· Коммуникационные серверы, управляют потоком данных и почтовых сообщений между этой сетью и другими сетями, мэйнфреймами или удаленными пользователями через модем и телефонную линию.

В расширенной сети использование серверов разных типов приобретает особую актуальность, поэтому необходимо учитывать все возможные нюансы, которые могут проявиться при разрастании сети с тем, чтобы изменение роли определенного сервера в дальнейшем не отразилось на работе всей сети.

Классификация компьютерных сетей по среде передачи.

Среда передачи – это некая физическая субстанция, посредством которой можно передать сигнал.

По среде передачи компьютерные сети можно разделить на три категории:

· Проводные сети. Как понятно из названия, в качестве среды передачи в этих сетях используется провод, или точнее сказать кабель. В сетях используют кабели следующих типов:

– коаксиальный кабель (coaxial cable);

– витая пара (twisted pair);

– оптоволоконный кабель (fiber optic);

· Беспроводные сети. Сети, которые для обмена данными не используют соединяющего кабеля, а используют следующие способы передачи данных:

– инфракрасное излучение (infrared);

– лазер (laser);

– радиоканал (radio channel);

· Гибридные сети. Сети, которые в своем составе имеют устройства, как проводного, так и беспроводного способа передачи данных.

Топология сетей (net topology) – это геометрическая форма локальной вычислительной сети или другой системы связи.

Имеется три принципиальные топологии, используемые в локальных вычислительных сетях.

· Шина (bus).Все устройства подключаются к центральному кабелю, который называется шиной или основой (backbone). Схемы коммуникаций относительно недороги и просты, поэтому часто используются для малых сетей.

· Кольцо (ring). Все устройства соединены друг с другом в форме замкнутого кольца так, что каждый соединен непосредственно с двумя другими. Кольцевая топология относительно дорога и трудна для установки, но она обеспечивает высокую пропускную способность и может работать на большие расстояния.

· Звезда (star): Все устройства соединены с центральным концентратором (hub). Сети со звездной структурой относительно просты для установки и сопровождения, но есть узкое место – все данные должны проходить через концентратор.

Топология может быть смешанной. Например, сеть шина-звезда состоит из высокоскоростной шины, называемой магистралью (backbone), которая соединяет набор низкоскоростных сегментов-звезд.

Сетевая архитектура (networkarchitecture).

Сетевая архитектураэто комбинация стандартов, топологий и протоколов, необходимых для создания работоспособной сети.

Протокол (protocol), согласованный формат для передачи данных между двумя устройствами. Протокол определяет следующее:

    как будет осуществляться проверка на ошибку метод упаковки данных (если упаковка используется) каким образом посылающее устройство сообщает, что оно закончило сообщение каким образом принимающее устройство сообщает, что оно получило сообщение

Имеется ряд стандартных (эталонных) протоколов, из которых можно выбрать подходящий. Каждый протокол имеет свои преимущества и недостатки (неудобства); например, некоторые более простые, чем другие, некоторые более надежны, а некоторые быстрее.

С точки зрения пользователя, единственное, что его должно интересовать в протоколе, – то, что компьютер или устройство должно поддерживать его (протокол) правильно, если Вы хотите связываться с другими компьютерами. Протокол может быть реализован или в оборудовании, т. е.

аппаратно или в программном обеспечении, т. е. програмно.

Скорость передачи данных (data transfer rate) – это скорость, с которой данные могут передаваться от одного устройства на другое. Скорость передачи данных часто измеряется в мегабитах (миллион бит) или мегабайтах (миллион байт) в секунду. Принятые сокращения – Mbps и MBps, соответственно.

Пропускная способность(throughput) – это количество данных, обрабатываемых или передаваемых из одной точки в другую в заданный промежуток времени.

Скорость передачи данных для дисковых устройств и сетей измеряется в терминах пропускной способности.

Пропускная способность измеряется в Kbps (килобитах в секунду), Mbps (мегабитах в секунду) и Gbps (гигабитах в секунду).

Кадр или пакет. При передаче данных по сети, данные (файлы) разбиваются на пакеты (или кадры), формат которых отличается в разных сетях. Кадры представляют собой блоки информации, представленные как единое целое. Каждый кадр содержит управляющую информацию и имеет общую с другими кадрами организацию.

Кадр сети Ethernet

Кадр сети TokinRing

Кадр сети FDDI

Сетевые архитетктуры. Существует несколько сетевых архитектур, разработанных разными производителями, однако наибольшее распространение получили архитектуры :

· Ethernet

· token-ring network

Архитектура Ethernet. Эта архитектура использует топологию «шина» или «звезда» и поддерживает скорость передачи данных 10 Мбит/сек (Mbps). Ethernet использует метод доступа, позволяющий обработку одновременных запросов.

Более новая версия Ethernet, называемая 100Base-T (или Fast Ethernet – быстрый Ethernet), поддерживает скорости передачи данных до 100 Мбит/сек. (Mbps). А самая новая версия, GigabitEthernet поддерживает скорость 1 гигабит (gigabit) (1,000 мегабит) в сек.

Архитектура token-ring network (маркерная кольцевая сеть), разрабатывалась фирмой IBM с целью обеспечить простоту монтажа кабеля – витой пары, соединяющего компьютер с сетью через настенную розетку.

Компьютерная сеть, в которой все компьютеры соединены кольцом. По кольцу циркулирует маркер (token) – битовый пакет специального вида.

Функционирование сети осуществляется следующим образом – когда включается первый компьютер, он генерирует в сеть маркер, который переходит от компьютера к компьютеру до тех пор, пока один из них не сообщит о готовности передать данные.

С этого момента управление маркером берет на себя компьютер-отправитель. Когда маркер захвачен одним из компьютеров, другие компьютеры не могут осуществлять передачу и являются компьютерами-получателями.

Захватив маркер, компьютер отправляет кадр данных в сеть, который двигается по кольцу до тех пор, пока не достигнет узла с адресом, соответствующим адресу приемника в кадре.

Компьютер-получатель копирует кадр в буфер приема и делает пометку в поле статуса кадра о получении информации, после чего кадр с новой пометкой передается по кольцу к компьютеру-отправителю, который, получив кадр обратно и удостоверившись, что передача прошла успешно, изымает кадр из кольца и возвращает туда “пустой” маркер.

В сети этого типа может передаваться только один маркер, причем только в одном направлении!

Передача маркера – детерминистический процесс, это означает, что самостоятельно начать передачу данных в сети компьютер не может. Он будет передавать данные лишь после получения маркера, при этом каждый компьютер работает как однонаправленный репитер.

Компьютер, который первым начал работу, наделяется архитектурой Token Ring особыми полномочиями – он должен осуществлять контроль за работой всей сети. Он проверяет корректность отправки и получения кадров, отслеживая кадры, проходящие по кольцу более одного раза. Кроме того, он гарантирует, что в кольце одновременно находится лишь один-единственный маркер.

Источник: https://pandia.ru/text/79/499/25610.php

Типы компьютерных сетей (классификация компьютерных сетей) – Компьютерные сети от Емченко Анастасии

Классификация компьютерных сетей

Компьютерные сети принято классифицировать по типам передачи данных (широковещательные, сети с передачей от узла к узлу) и по размеру (локальные, муниципальные и глобальные сети). Далее эти типы сетей рассматриваются более подробнее.

Если смотреть в общих чертах, существует два типа технологии передачи:

  • широковещательные сети;
  • сети с передачей от узла к узлу.

Широковещательные сети

Широковещательные сети обладают единым каналом связи, совместно используемым всеми машинами сети. Короткие сообщения, называемые в некоторых случаях пакетами, которые посылаются одной машиной, получают все машины.

Поле адреса в пакете указывает, кому направляется сообщение. При получении пакета машина проверяет его адресное поле. Если пакет адресован этой машине, она его обрабатывает. Пакеты, адресованные другим машинам, игнорируются.

В качестве иллюстрации представьте себе человека, стоящего в конце коридора с большим количеством комнат и кричащего: «Ватсон, идите сюда. Вы мне нужны».

И хотя это сообщение может быть получено (услышано) многими людьми, ответит только Ватсон. Остальные просто не обратят на него внимания.

Другим примером может быть объявление в аэропорту, предлагающее всем пассажирам рейса 644 подойти к выходу номер 12.

Широковещательные сети также позволяют адресовать пакет одновременно всем машинам с помощью специального кода в поле адреса. Когда передается пакет с таким кодом, его получают и обрабатывают все машины сети.

Такая операция называетсяшироковещательной передачей. Некоторые широковещательные системы также предоставляют возможность посылать сообщения подмножеству машин, и это называется многоадресной передачей.

Одной из возможных схем реализации этого может быть резервирование одного бита для признака многоадресной передачи. Оставшиеся n-1 разрядов адреса могут содержать номер группы. Каждая машина может «подписаться» на одну, несколько или все группы.

Когда пакет посылается определенной группе, он доставляется всем машинам, являющимся членами этой группы.

Сети с передачей от узла к узлу

Сети с передачей от узла к узлу, напротив, состоят из большого количества соединенных пар машин. В сети подобного типа пакету, чтобы добраться до пункта назначения, необходимо пройти через ряд промежуточных машин.

Часто при этом существует несколько возможных путей от источника до получателя, поэтому алгоритмы вычисления таких путей играют очень важную роль в сетях с передачей от узла к узлу.

Обычно (хотя имеются и исключения) небольшие, географически локализованные в одном месте сети используют широковещательную передачу, тогда как в более крупных сетях применяется передача от узла к узлу. В последнем случае имеется один отправитель и один получатель, и такую систему иногда называют однонаправленной передачей.

Классификация компьютерных сетей по размеру

Другим признаком классификации сетей является их размер. На рис. ниже приведена классификация мультипроцессорных систем в зависимости от их размеров. В верхней строке таблицы помещаются персональные сети, то есть сети, предназначенные для одного человека.

Примером может служить беспроводная сеть, соединяющая компьютер, мышь, клавиатуру и принтер. Устройство типа PDA, контролирующее работу слухового аппарата или являющееся кардиостимулятором, тоже попадает в эту категорию. Далее в таблице следуют более протяженные сети.

Их можно разделить на следующие типы: локальные, муниципальные и глобальные сети. И замыкают таблицу объединения двух и более сетей. Хорошо известным примером такого объединения выступает Интернет.

Размеры сетей являются весьма важным классификационным фактором, поскольку в сетях различного размера применяется различная техника.

Классификация многопроцессорных систем по размеру

Локальные сети

Локальными сетями (Local Area Network — LAN) называют частные сети, размещающиеся, как правило, в одном здании или на территории какой-либо организации площадью до нескольких квадратных километров.

Их часто используют для объединения компьютеров и рабочих станций в офисах компании или предприятия для предоставления совместного доступа к ресурсам (например, принтерам) и обмена информацией.

Локальные сети отличаются от других сетей тремя характеристиками:

  • размерами,
  • технологией передачи данных,
  • топологией.

Локальные сети ограничены в размерах — это означает, что время пересылки пакета ограничено сверху и этот предел заранее известен. Знание этого предела позволяет применять определенные типы разработки, которые были бы невозможны в противоположном случае. Кроме того, это упрощает управление локальной сетью.

Локальная сеть на основе концентратора

Локальная сеть создается для того, чтобы:

  • функционировать в ограниченной географической области;
  • обеспечить доступ многих пользователей к передающей среде с широкой полосой пропускания;
  • обеспечить постоянную доступность удаленных ресурсов, подсоединенных к локальным службам;
  • обеспечить физическое соединение смежных сетевых устройств.

Типичными технологиями локальных сетей являются следующие:

  • Ethernet;
  • Token Ring;
  • FDDI.

В локальных сетях часто применяется технология передачи данных, состоящая из единственного кабеля, к которому присоединены все машины. Это подобно тому, как раньше в сельской местности использовались телефонные линии.

Обычные локальные сети имеют пропускную способность канала связи от 10 до 100 Мбит/с, невысокую задержку (десятые доли микросекунды) и очень мало ошибок.

Наиболее современные локальные сети могут обмениваться информацией на более высоких скоростях, доходящих до 10 Гбит/с.

В широковещательных локальных сетях могут применяться различные топологические структуры. На рис. ниже показаны две из них. В сети с общей шиной (линейный кабель) в каждый момент одна из машин является хозяином шины (master) и имеет право на передачу.

Широковещательные сети: шина (а); кольцо (б)

Все остальные машины должны в этот момент воздержаться от передачи. Если две машины захотят что-нибудь передавать одновременно, то возникнет конфликт, для разрешения которого требуется специальный механизм. Этот механизм может быть централизованным или распределенным. Например, стандарт IEEE 802.

3, называемый Ethernet, описывает широковещательную сеть с топологией общей шины с децентрализованным управлением, работающую на скоростях от 10 Мбит/с до 10 Гбит/с. Компьютеры в сети Ethernet могут выполнять передачу в любое время.

При столкновении двух или более пакетов каждый компьютер просто ждет в течение случайного интервала времени, после которого снова пытается передать пакет.

Вторым типом широковещательных сетей является кольцо. В кольце каждый бит передается по цепочке, не ожидая остальной части пакета. Обычно каждый бит успевает обойти все кольцо, прежде чем будет передан весь пакет.

Как и во всех широковещательных сетях, требуется некая система арбитража для управления доступом к линии. Применяемые для этого методы будут описаны далее в этой книге. Стандарт IEEE 802.

5 (маркерное кольцо) описывает популярную кольцевую локальную сеть, работающую на скоростях 4 и 16 Мбит/с. Еще одним примером кольцевой сети является FDDI (оптоволоконная сеть).

В зависимости от способа назначения канала широковещательные сети подразделяются на статические и динамические.

При статическом назначении используется циклический алгоритм и все время делится между всеми машинами на равные интервалы, так что машина может передавать данные только в течение выделенного ей интервала времени.

При этом емкость канала расходуется неэкономно, так как временной интервал предоставляется машинам независимо от того, есть им что сказать или нет. Поэтому чаще используется динамическое (то есть по требованию) предоставление доступа к каналу.

Методы динамического предоставления доступа к каналу также могут быть централизованными либо децентрализованными. При централизованном методе предоставления доступа к каналу должен существовать арбитр шины, определяющий машину, получающую право на передачу.

Арбитр должен принимать решение на основании получаемых запросов и некоего внутреннего алгоритма. При децентрализованном методе каждая машина должна сама решать, передавать ей что-нибудь или нет.

Можно подумать, что подобный метод обязательно приводит к беспорядку, однако это не так.

Муниципальные, региональные или городские сети

Муниципальные, региональные или городские сети (metropolitan area network — MAN) объединяют компьютеры в пределах города. Самым распространенным примером муниципальной сети является система кабельного телевидения.

Она стала правопреемником обычных антенных телесетей в тех местах, где по тем или иным причинам качество эфира было слишком низким.

Общая антенна в этих системах устанавливалась на вершине какого-нибудь холма, и сигнал передавался в дома абонентов.

Вначале стали появляться специализированные, разработанные прямо на объектах сетевые структуры. Затем компании-разработчики занялись продвижением своих систем на рынке, начали заключать договоры с городским правительством и в итоге охватили целые города.

Следующим шагом стало создание телевизионных программ и даже целых каналов, предназначенных только для кабельного телевидения. Зачастую они представляли какую-то область интересов. Можно было подписаться на новостной канал, спортивный, посвященный кулинарии, сацу-огороду и т. д.

До конца 90-х годов эти системы были предназначены исключительно для телевизионного приема.

Когда Интернет стал привлекать к себе массовую аудиторию, операторы кабельного телевидения поняли, что, внеся небольшие изменения в систему, можно сделать так, чтобы по тем же каналам в неиспользуемой части спектра передавались (причем в обе стороны) цифровые данные.

С этого момента кабельное телевидение стало постепенно превращаться в муниципальную компьютерную сеть. В первом приближении систему MAN можно представить себе такой, как она изображена на рис. ниже. На этом рисунке видно, что по одним и тем же линиям передается и телевизионный, и цифровой сигналы.

Во входном устройстве они смешиваются и передаются абонентам. Мы еще вернемся к этому вопросу позднее.

Муниципальная сеть на базе кабельного ТВ

Впрочем, муниципальные сети — это не только кабельное телевидение. Недавние разработки, связанные с высокоскоростным беспроводным доступом в Интернет, привели к созданию других MAN, которые описаны в стандарте IEEE 802.16.

MAN-сеть может быть создана с использованием беспроводной мостовой технологии путем передачи сигналов через открытые телекоммуникационные инфраструктуры.

Широкая полоса пропускания, предоставляемая доступными в настоящее время оптическими каналами, делает MAN-сети более функциональным и экономически доступным средством, чем раньше.

MAN-сети отличаются от LAN- и WAN-сетей следующими функциями:

  • MAN-сети соединяют друг с другом пользователей, находящихся в географической зоне или области большей, чем область LAN-сети, но меньшей, чем WAN-сети;
  • MAN-сети соединяют сети города в одну сеть большего размера (которая может также обеспечивать эффективное соединение с WAN-сетью);
  • MAN-сети также используются для соединения между собой нескольких локальных сетей LAN путем создания мостовых соединений через магистральные линии.

Сеть масштаба города

Глобальные сети

Глобальная сеть (wide area network — WAN) охватывает значительную географическую область, часто целую страну или даже континент. Она объединяет машины, предназначенные для выполнения программ пользователя (то есть приложений).

Мы будем следовать традиционной терминологии и называть эти машины хостами. Хосты соединяются коммуникационными подсетями, называемыми для краткости просто подсетями.

Хосты обычно являются собственностью клиентов (то есть просто клиентскими компьютерами), в то время как коммуникационной подсетью чаще всего владеет и управляет телефонная компания или поставщик услуг Интернета.

Задачей подсети является передача сообщений от хоста хосту, подобно тому как телефонная система переносит слова от говорящего слушающему. Таким образом, коммуникативный аспект сети (подсеть) отделен от прикладного аспекта (хостов), что значительно упрощает структуру сети.

Распределенная сеть (WAN)

Распределенные сети WAN предназначены для выполнения следующих функций:

  • осуществления связи в больших, географически разделенных областях;
  • предоставления пользователям возможности коммуникации в реальном времени с другими пользователями;
  • непрерывного обеспечения доступа к удаленным ресурсам через соединения с локальными службами;
  • обеспечения службы электронной почты, World Wide Web, передачи файлов и средств электронной коммерции в сети Internet.

Типовые технологии распределенных сетей включают в себя:

  • соединения через модемы;
  • цифровую сеть с комплексным обслуживанием (Integrated Services Digital Network — ISDN);
  • цифровые абонентские каналы (Digital Subscriber Line — DSL);
  • технологию, основанную на использовании протокола Frame Relay;
  • линии носителей T-типа (США) и E-типа (Европа) — T1, E1, T3, E3 и т.д.;
  • синхронную оптическую сеть (Synchronous Optical Network — SONET) — синхронный транспортный сигнал 1-го уровня (STS-1) (оптический носитель
  • [OC]-1), STS-3 (OC-3) и т.д.

В большинстве глобальных сетей подсеть состоит из двух раздельных компонентов: линий связи и переключающих элементов. Линии связи, также называемые каналамиили магистралями, переносят данные от машины к машине.

Переключающие элементы являются специализированными компьютерами, используемыми для соединения трех или более линий связи. Когда данные появляются на входной линии, переключающий элемент должен выбрать выходную линию — дальнейший маршрут этих данных.

В прошлом для названия этих компьютеров не было стандартной терминологии. Сейчас их называют маршрутизаторами (router).

В модели, показанной на рис. ниже, каждый хост соединен с локальной сетью, в которой присутствует маршрутизатор, хотя в некоторых случаях хост может быть связан с маршрутизатором напрямую. Набор линий связи и маршрутизаторов (но не хостов) образует подсеть.

Связь хостов и подсети в ЛВС

Следует также сделать замечание по поводу термина «подсеть» (subnet). Изначально его единственным значением являлся набор маршрутизаторов и линий связи, используемый для передачи пакета от одного хоста к другому.

Однако спустя несколько лет этот термин приобрел второй смысл, связанный с адресацией в сети. Таким образом, имеется некая двусмысленность, связанная с термином «подсеть».

К сожалению, этому термину в его изначальном смысле нет никакой альтернативы, поэтому нам придется использовать его в обоих смыслах. По контексту всегда будет ясно, что имеется в виду.

Большинство глобальных сетей содержат большое количество кабелей или телефонных линий, соединяющих пару маршрутизаторов. Если какие-либо два маршрутизатора не связаны линией связи напрямую, то они должны общаться при помощи других маршрутизаторов.

Когда пакет посылается от одного маршрутизатора другому через несколько промежуточных маршрутизаторов, он получается каждым промежуточным маршрутизатором целиком, хранится на нем, пока требуемая линия связи не освободится, а затем пересылается дальше.

Подсеть, работающая по такому принципу, называется подсетью с промежуточным хранением (store-and-forward) илиподсетью с коммутацией пакетов (packet-switched).

Почти у всех глобальных сетей (кроме использующих спутники связи) есть подсети с промежуточным хранением. Небольшие пакеты фиксированного размера часто называют ячейками (cell).

О принципе организации сетей с коммутацией пакетов стоит сказать еще несколько слов, поскольку они используются очень широко.

В общем случае, когда у процесса какого-нибудь хоста появляется сообщение, которое он собирается отправить процессу другого хоста, первым делом отправляющий хост разбивает последовательность на пакеты, каждый из которых имеет свой порядковый номер.

Пакеты один за другим направляются в линию связи и по отдельности передаются по сети. Принимающий хост собирает пакеты в исходное сообщение и передает процессу. Продвижение потока пакетов наглядно показано на рис. ниже.

Маршрутизация пакетов в глобальной компьютерной сети

На рисунке видно, что все пакеты следуют по пути АСЕ, а не ABDE или ACDE. В некоторых сетях путь всех пакетов данного сообщения вообще является строго определенным. В других сетях путь пакетов может прокладываться независимо.

Решения о выборе маршрута принимается на локальном уровне. Когда пакет приходит на маршрутизатор А, именно последний решает, куда его перенаправить — на В или на С. Метод принятия решения называется алгоритмом маршрутизации. Их существует огромное множество.

Не все глобальные сети используют коммутацию пакетов. Второй возможностью соединить маршрутизаторы глобальной сети является радиосвязь с использованием спутников. Каждый маршрутизатор снабжается антенной, при помощи которой он может принимать и посылать сигнал.

Все маршрутизаторы могут принимать сигналы со спутника, а в некоторых случаях они могут также слышать передачи соседних маршрутизаторов, передающих данные на спутник. Иногда все маршрутизаторы соединяются обычной двухточечной подсетью, и только некоторые из них снабжаются спутниковой антенной.

Спутниковые сети являются широковещательными и наиболее полезны там, где требуется широковещание.

Источник: https://www.sites.google.com/site/kompanyemch/home/tipividi

Компьютерные сети и их классификация

Классификация компьютерных сетей

Компьютернаясеть(Computer NetWork) – это совокупность компьютерови других устройств, соединенных линиямисвязи и обменивающихся информациеймежду собой в соответствии с определеннымиправилами – протоколом.

Протоколиграет очень важную роль, посколькунедостаточно только соединить компьютерылиниями связи. Нужно еще добиться того,чтобы они “понимали” друг друга.

Основнаяцель сети– обеспечить пользователей потенциальнуювозможность совместного использованияресурсов сети. Ресурсами сети называютинформацию, программы и аппаратныесредства.

Преимуществаработы в сети:

  • Разделение дорогостоящих ресурсов – совместное использование периферийных устройств (лучше и дешевле купить один дорогой, но хороший и быстродействующий принтер и использовать его как сетевой чем к каждому компьютеру покупать дешевые, но плохие принтеры), разделение вычислительных ресурсов (возможность использования удаленного запуска программ).
  • Совершенствование коммуникаций (доступ к удаленным БД, обмен информации)
  • улучшение доступа к информации
  • свобода в территориальном размещении компьютеров

Физическаясреда передачи данных –может представлять собой кабель,т.е. набор проводов, изоляционных изащитных оболочек и соединительныхразъемов, а также земнуюатмосферу или космическое пространство,через которые распространяютсяэлектромагнитные волны

В зависимости от среды передачи данных линии связи разделяются на:

Проводные (воздушные) КабельныеРадиоканалы наземной и спутниковой связи
Телефонные или телеграфные линии – провода без каких-либо изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. Плохое качество связиВ компьютерных сетях используют три основных типа кабеля:
  • Витая пара (экранированная и неэкранированная)
  • Коаксиальный кабель
  • Оптоволоконный
беспроводные линии связи

Наиболееперспективным в настоящее время –оптоволокно.

Классификации сетей:

Взависимости от территориальногорасположения абонентов компьютерныесети делятся на:

  • глобальные — вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах. Глобальные вычислительные сети позволяют решить проблему объединения информационных ресурсов человечества и организации доступа к этим ресурсам;
  • региональные — вычислительная сеть связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Она может включать абонентов большого города, экономического региона, отдельной страны;
  • локальные — вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. К классу локальных сетей относятся сети отдельных предприятий, фирм, офисов и т. д.

По топологии физических связей – по способу соединения компьютеров между собой

Подтопологией вычислительной сети понимаетсяконфигурация графа, вершинам которогосоответствуют компьютеры сети (а иногдаи другое оборудование), а ребрами -физические связи между ними.

Полносвязная топология – каждый компьютер связан со всеми остальными. Громоздкий и неэффективный вариант, т.к. каждый компьютер должен иметь большое кол-во коммуникационных портов.
Ячеистая топология – получается из полносвязной путем удаления некоторых связей. Непосредственно связываются только те компьютеры,  между которыми происходит интенсивный обмен данными. Даная топология характерна для глобальных сетей
Общая шина – до недавнего времени самая распространенная топология для локальных сетей. Компьютеры подключаются к одному коаксиальному кабелю. Дешевый и простой способ, недостатки – низкая надежность. Дефект кабеля парализует всю сеть. Дефект коаксиального разъема редкостью не является
Кольцевая топология – данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому, если компьютер распознает данные как свои, он копирует их себе во внутренний буфер.
Топология Звезда – каждый компьютер отдельным кабелем подключается к общему устройству – концентрат (хаб). Главное преимущество перед общей шиной – большая надежность. Недостаток – высокая стоимость оборудования и ограниченное кол-во узлов в сети (т.к. концентрат имеет ограниченное число портов)
Иерархическая Звезда (древовидная топология, снежинка) – топология типа звезды, но используется несколько концентратов, иерархически соединенных между собой связями типа звезда. Самый распространенный способ связей как в локальных сетях, так и в глобальных.

Выбортопологии электрических связейсущественно влияет на многие характеристикисети. Например, Наличие резервных связейповышает надежность сети.

Базовыетребования компьютерных сетей:

  • открытость — возможность включения дополнительных компьютеров, терминалов, узлов и линий связи без изменения технических и программных средств существующих компонентов;
  • живучесть — сохранение работоспособности при изменении структуры;
  • адаптивность — допустимость изменения типов компьютеров, терминалов, линий связи, операционных систем;
  • эффективность — обеспечение требуемого качества обслуживания пользователей при минимальных затратах;
  • безопасность информации. Безопасность — это способность сети обеспечить защиту информации от несанкционированного доступа.

Базовыепринципы организации компьютернойсети:

  • операционные возможности — перечень основных действий по обработке данных. Абоненты сети имеют возможность использовать память и процессоры многих компьютеров для хранения и обработки данных;
  • производительность — представляет собой суммарную производительность компьютеров, участвующих в решении задачи пользователя;
  • время доставки сообщений — определяется как статистическое среднее время от момента передачи сообщения в сеть до момента получения сообщения адресатом;
  • стоимость предоставляемых услуг.

Источник: https://studfile.net/preview/5239228/

Топология сетей

Топологией сетиназывается 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.

Любую компьютерную сеть можно рассматривать как совокупность узлов. Конфигурация физических связей определяется электрическими соединениями компьютеров между собой и может отличаться от конфигурации логических связей между узлами сети. Логические связи представляют собой маршруты передачи данных между узлами сети, образуются путем соответствующей настройки оборудования.

Существует три основных типа физической топологии локальных вычислительных сетей:

Кольцевая топология предусматривает соединение узлов сети замкнутой кривой, т.е. кабелем передающей среды. В такой сети к каждому узлу присоединены две и только две ветви. Информация по кольцу передаётся от узла к узлу, как правило, в одном направлении. Каждый промежуточный узел между передатчиком и приемником ретранслирует посланное сообщение.

Принимающий узел распознаёт и получает только адресованные ему сообщения. В сети с кольцевой топологией необходимо принимать специальные меры, чтобы в случае выхода из строя или отключения какой-либо станции не прервался канал связи между остальными станциями. Преимущество данной топологии – простота управления, недостаток – возможность отказа всей сети при сбое в канале между двумя узлами.

Шинная топология одна из наиболее простых, реализуется с помощью кабеля, к которому подключаются все компьютеры. Все сигналы, передаваемые любым компьютером в сеть, идут по шине в обоих направлениях ко всем остальным компьютерам.

Топология звезда использует отдельный кабель для каждого компьютера, проложенный от центрального устройства, называемого хабом (hub) или концентратором.

Концентратор транслирует сигналы, поступающие на любой из его портов, на все остальные порты, в результате чего сигналы, посылаемые одним узлом, достигают остальных компьютеров. В такой сети имеется только один промежуточный узел.

Сеть на основе «звезды» более устойчива к повреждениям по сравнению сетью на базе шинной архитектуры, так как повреждение кабеля затрагивает непосредственно только тот компьютер, к которому он соединен, а не всю сеть.

В то время как небольшие сети, как правило, имеют типовую топологию – звезда, кольцо или общая шина, для крупных сетей характерно наличие произвольных связей между компьютерами.

В таких сетях можно выделить отдельные произвольно подсети, имеющие типовую топологию, поэтому их называют сетями со смешанной топологией.

Выбор той или иной топологии определяется областью применения сети, географическим расположением ее узлов и размерностью сети в целом.

Модель взаимосвязи открытых систем.

 Основной задачей, решаемой при создании компьютерных сетей, является обеспечение совместимости оборудования по электрическим и механическим характеристикам и обеспечение совместимости информационного обеспечения (программ и данных) по системе кодирования и формату данных. Решение этой задачи относится к области стандартизации. Одним из примеров решения данной задачи является так называемая модель взаимосвязи открытых систем OSI (Model of Open System Interconnections).

Согласно модели OSI архитектуру компьютерных сетей следует рассматривать на разных уровнях (общее число уровней – до семи). Самый верхний уровень – прикладной. На этом уровне пользователь взаимодействует с вычислительной системой. Caмый нижний уровень – физический.

Он обеспечивает обмен сигналами между устройствами.

Обмен данными в системах связи происходит путем их перемещения с верхнего уровня на нижний, затем транспортировки и, наконец, обратным воспроизведением на компьютере клиента в результате перемещения с нижнего уровня на верхний.

Рассмотрим, как в модели ОSI происходит обмен данными между пользователями, находящимися на разных континентах.

1. На прикладном уровне с помощью специальных приложений пользователь создает документ (сообщение, рисунок и т. п.).

2. На уровне представления операционная система его компьютера фиксирует, где находятся созданные данные (в оперативной памяти, в файле на жестком диске и т. п.), и обеспечивает взаимодействие со следующим уровнем.

3. На сеансовом уровне компьютер пользователя взаимодействует с локальной или глобальной сетью. Протоколы этого уровня проверяют права пользователя на «выход в эфир» и передают документ к протоколам транспортного уровня.

4. На транспортном уровне документ преобразуется в ту форму, в которой положено передавать данные в используемой сети. Например, он может нарезаться на небольшие пакеты стандартного размера.

5. Сетевой уровень определяет маршрут движения данных в сети. Так, например если на транспортном уровне данные были «нарезаны» на пакеты, то на сетевом уровне каждый пакет должен получить адрес, по которому он должен быть доставлен независимо от прочих пакетов.

6. Уровень соединения (Канальный уровень) необходим для того, чтобы промодулировать сигналы, циркулирующие на физическом уровне, в соответствии с данными, полученным с сетевого уровня. Например в компьютере эти функции выполняет сетевая карта или модем.

Реальная передача данных происходит на физическом уровне. Здесь нет ни документов, ни пакетов, ни даже байтов — только биты, то есть, элементарные единицы представления данных. Восстановление документа из них произойдет постепенно, при переходе с нижнего на верхний уровень на компьютер клиента.

Средства физического уровня лежат за пределами компьютера. В локальных сетях это оборудование самой сети. При удаленной связи с использованием телефонных модемов это линии телефонной связи, коммутационное оборудование телефонных станций и т. п.

На компьютере получателя информации происходит обратный процесс преобразования данных от битовых сигналов до документа.

Разные уровни протоколов сервера и клиента не взаимодействуют друг с другом напрямую, но они взаимодействуют через физический уровень.

Постепенно переходя с верхнего уровня на нижний, данные непрерывно преобразуются, «обрастают» дополнительными данными, которые анализируются протоколами соответствующих уровней на сопредельной стороне.

Это создает эффект виртуального взаимодействия уровней между собой.

Чтобы различные компьютеры сети могли установить связь друг с другом, они должны “разговаривать” на одном языке, то есть использовать один и тот же протокол. Протокол – это “язык”, используемый для обмена данными при работе в сети.

Существует множество протоколов, каждый из них выполняет различные задачи. На разных уровнях модели OSI используются различные протоколы.

Ethernet – это протокол Уровня соединения, используемый большинством современных локальных сетей.

Протокол Ethernet обеспечивает унифицированный интерфейс к сетевой среде передачи, который позволяет операционной системе использовать для приема и передачи данных несколько протоколов Сетевого уровня одновременно.

Token Ring – это альтернатива «классическому» протоколу Ethernet на Уровне соединения.

Для возможности передачи информации по сетевым каналам связи необходимо установить протокол обмена сообщениями (пакетами). Существует несколько таких протоколов.

Наиболее широко используются следующие: NetBEUI, IPX/SPX, TCP/IPПротоколы NETBEUI и IPX/SPX – используется в локальных сетях.

Протоколы TCP/IP являются базовыми протоколами глобальной сети Интернет.

Сетевое оборудование

Основными компонентами сети являются рабочие станции, серверы, передающие среды (кабели) и сетевое оборудование.

Рабочими станциями называются компьютеры сети, на которых пользователями сети реализуются прикладные задачи.

Серверы сети – это аппаратно-программные системы, выполняющие функции управления распределением сетевых ресурсов общего доступа. Сервером может быть это любой подключенный к сети компьютер, на котором находятся ресурсы, используемые другими устройствами сети. В качестве аппаратной части сервера используется достаточно мощные компьютеры.

Выделяют следующие видысетевого оборудования:

Сетевые кабели (коаксиальные, состоящие из двух изолированных между собой концентрических проводников, из которых внешний имеет вид трубки; кабели на витых парах, образованные двумя переплетёнными друг с другом проводами; оптоволоконные и др.).

Сетевые карты (Сетевые интерфейсные адаптеры) – это контроллеры, подключаемые к материнской плате компьютера, предназначенные для передачи сигналов в сеть и приема сигналов из сети. К разъёмам адаптеров подключается сетевой кабель.

Концентраторы (Hub) – это центральные устройства кабельной системы или сети физической топологии “звезда”, которые при получении пакета на один из своих портов пересылает его на все остальные. Хаб с набором разнотипных портов позволяет объединять сегменты сетей с различными кабельными системами. К порту хаба можно подключать как отдельный узел сети, так и другой хаб или сегмент кабеля.

Для соединения локальных сетей друг с другом используются следующие устройства:

Мосты (Bridge) – устройства сети, которые соединяют два отдельных сегмента, ограниченных своей физической длиной. Мосты также усиливают и конвертируют сигналы для кабеля другого типа. Это позволяет расширить максимальный размер сети.

Мосты передают данные между сетями в пакетном виде, не производя в них никаких изменений. Ниже на рисунке показаны три локальные сети, соединённые двумя мостами. Кроме этого, мосты могут фильтровать пакеты, охраняя всю сеть от локальных потоков данных и пропуская наружу только те данные, которые предназначены для других сегментов сети.

Шлюзы (Gateway) – программно-аппаратные комплексы, соединяющие разнородные сети или сетевые устройства. Шлюзы позволяет решать проблемы различия протоколов или систем адресации.

Шлюз, в отличие от моста, применяется в случаях, когда соединяемые сети имеют различные сетевые протоколы. Поступившее в шлюз сообщение от одной сети преобразуется в другое сообщение, соответствующее требованиям следующей сети.

Маршрутизаторы (Router) – стандартные устройства сети, работающие на сетевом уровне и позволяющее переадресовывать и маршрутизировать пакеты из одной сети в другую.

Он позволяет, например, расщеплять большие сообщения на более мелкие порции, обеспечивая тем самым взаимодействие локальных сетей с разным размером пакета.

Маршрутизатор может пересылать пакеты на конкретный адрес (мосты могут только отфильтровывают ненужные пакеты), выбирать лучший путь для прохождения пакета.

Межсетевые экраны (firewall, брандмауэры) – это программный и/или аппаратный барьер между двумя сетями, позволяющий устанавливать только авторизованные межсетевые соединения, реализующий контроль за поступающей в локальную сеть и выходящей из нее информацией, и обеспечивающие защиту локальной сети посредством фильтрации информации.

Большинство межсетевых экранов построено на классических моделях разграничения доступа, согласно которым субъекту (пользователю, программе, процессу или сетевому пакету) разрешается или запрещается доступ к какому-либо объекту (файлу или узлу сети) при предъявлении некоторого уникального, присущего только этому субъекту, элемента. В большинстве случаев этим элементом является пароль. Для сетевого пакета таким элементом являются адреса или флаги, находящиеся в заголовке пакета, а также некоторые другие параметры.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/18_42527_klassifikatsiya-kompyuternih-setey.html

Классы компьютерных сетей

Компьютерная сеть или сеть передачи данных представляет собой некоторую совокупность узлов (компьютеров, рабочих станций или другого оборудования), соединенных коммуникационными каналами, а также набор оборудования, который обеспечивает соединение станций и передачу между ними информации.

На сегодня существует огромное количество компьютерных сетей различного назначения, построенных на основе различных компьютерных и коммуникационных технологий и обусловленных использованием той или иной сетевой архитектуры.

Сетевая архитектура — это совокупность сетевых аппаратных и программных решений, методов доступа и протоколов обмена информациею. Архитектура и номенклатура сетевого оборудования современных компьютерных сетей является результатом развития технических средств и вызваны необходимостью пользователей компьютерной техники обмениваться между собой данными.

Обратимся к истокам компьютерных сетей. Первые компьютеры 50-х годов XX века были громоздкими и дорогими, они предназначались для небольшого круга пользователей. Довольно часто такие компьютеры занимали целые здания и были предназначены для использования в режиме пакетной обработки, а не для интерактивной работы пользователей.

Системы пакетной обработки, как правило, строились на базе мейнфрейма — мощного и надежного компьютера универсального назначения. Пользователи подготавливали перфокарты с данными и командами программ и передавали их в вычислительный центр.

Операторы вводили эти карты в компьютер, а распечатанные результаты пользователи получали, как правило, только на следующий день. Таким образом, ошибка в перфокарте означала как минимум суточную задержку.

Конечно, для пользователей интерактивный режим работы, при котором можно с терминала оперативно руководить процессом обработки своих данных, был бы удобнее.

Разработчики компьютерных сетей в то время в значительной мере не учитывали интересы пользователей, поскольку пытались достичь наибольшей эффективности работы самого дорогого устройства вычислительной машины — процессора.

По мере удешевления процессоров в начале 60-х годов XX века появились новые способы организации вычислительного процесса, которые позволили учесть интересы пользователей. Начали развиваться интерактивные многотерминальные системы распределения времени.

В таких системах каждый пользователь получал собственный терминал, с помощью которого он мог вести диалог с компьютером.

Количество одновременно работающих с компьютером пользователей зависела от его мощности, а время реакции вычислительной системы было незначительным, и пользователю не очень заметна была параллельная работа с компьютером других пользователей.

Терминалы, выйдя за пределы вычислительного центра, рассредоточились по всему предприятию. И хотя вычислительная мощность оставалась полностью централизованной, некоторые функции — такие, как ввод и вывод данных, стали распределенными. Подобные многотерминальные централизованные системы внешне уже были очень похожи на локальные вычислительные сети.

Действительно, обычный пользователь воспринимал работу за терминалом мейнфрейма примерно так же, как сейчас он воспринимает работу с подключенным к сети персональным компьютером.

Пользователь мог получить доступ к общим файлам и периферийному оборудованию, при этом у него поддерживалась полная иллюзия единоличного владения компьютером, так как он мог запустить нужную ему программу в любой момент и почти сразу получить результат.

Однако до появления локальных сетей нужно было пройти еще большой путь, потому что многотерминальные системы, хотя и имели внешние черты распределенных систем, все еще поддерживали только централизованную обработку данных.

С другой стороны, и потребность предприятий в создании локальных сетей в это время еще не возникла — в одном здании просто нечего было объединять в сеть, так как из-за высокой стоимости вычислительной техники предприятия не могли себе позволить роскошь приобретения нескольких компьютеров.

В этот период был справедлив закон, который эмпирически отражал уровень технологии того времени.

Согласно этому закону быстродействие компьютера была пропорциональна квадрату его стоимости, отсюда следовало, что за ту же сумму было выгоднее купить одну мощную машину, чем две менее мощные, так как их суммарная мощность была значительно меньше быстродействие дорогой машины.

В начале 70-х годов XX века в результате технологического прорыва в сфере производства компьютерных компонентов появились большие интегральные схемы (БИС).

Их сравнительно невысокая стоимость и хорошие функциональные возможности привели к созданию мини-компьютеров, которые стали реальными конкурентами мейнфреймов.

Десяток мини-компьютеров, имея ту же стоимость, что и один мейнфрейм, решали некоторые задачи намного быстрее.

Даже небольшие подразделения предприятий получили возможность иметь собственные компьютеры.

Мини-компьютеры решали задачи управления технологическим оборудованием, составом и другие задачи на уровне отдела предприятия.

Таким образом, появилась концепция распределения компьютерных ресурсов по всему предприятию. Однако при этом все компьютеры одной организации по-прежнему продолжали работать автономно.

Со временем потребности пользователей в быстродействии компьютерной техники росли. Их уже не удовлетворяла изолированная работа на собственном компьютере, пользователям хотелось обмениваться компьютерными данными с пользователями других подразделений в автоматическом режиме.

Ответ на эту потребность пришел в виде появления первых локальных вычислительных сетей.

В общем представлены локальные сети представляют собой объединение компьютеров, сосредоточенных на небольшой территории, как правило, в радиусе не более 1-2 км, хотя в отдельных случаях локальная сеть может иметь и большие размеры, например, несколько десятков километров. В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежит одной организации.

Сначала для соединения компьютеров друг с другом использовались нестандартные сетевые технологии.

Сетевая технология — это согласованный набор программных и аппаратных средств (например, драйверов, сетевых адаптеров, кабелей и разъемов) и механизмов передачи данных по линиям связи, достаточных для построения вычислительной сети.

Первые локальные сети оснащались различными устройствами соединения, которые использовали собственные способы представления данных на линиях связи, свои типы кабелей и т.д. Эти устройства могли соединять только конкретные модели компьютеров, для которых они и были разработаны.

Со временем появилась необходимость унификации оборудования и технологий компьютерных сетей. Первые стандартные технологии локальных сетей опирались на принципы коммутации, который был с успехом опробован и доказал свои преимущества при передаче трафика данных в глобальных компьютерных сетях.

В середине 80-х годов XX века утвердились стандартные сетевые технологии объединения компьютеров в сеть — Ethernet, ArcNet, Token Ring, Token Bus, чуть позже – FDDI.

Стандартные сетевые технологии превратили процесс построения локальной сети из искусства в рутинную работу.

Для создания сети достаточно было приобрести стандартный кабель, сетевые адаптеры международного стандарта (например, Ethernet), установить адаптеры в компьютеры, присоединить их к кабелю стандартными соединителями и установить на компьютеры одну из популярных сетевых операционных систем (например, Novell NetWare).

Простые алгоритмы работы определили низкую стоимость оборудования Ethernet.

Широкий диапазон иерархии скоростей позволял рационально строить локальную сеть, выбирая ту технологию семейства, которая в наибольшей степени отвечала задачам предприятия и потребностям пользователей.

Важно также, что все технологии Ethernet очень близки друг к другу принципами работы, что упрощало обслуживание и интеграцию этих сетей.

Классы IP адресов компьютерных сетей

Для классификации компьютерных сетей используются различные признаки, но чаще всего сети делят на типы по территориальному признаку, то есть по величине территории, которую покрывает сеть. И для этого есть веские причины, поскольку различия технологий локальных и глобальных сетей очень значительны, несмотря на их постоянное сближение.

К локальным сетям Local Area Networks (LAN) относят сети компьютеров, сосредоточенные на небольшой территории (обычно в радиусе не более 1-2 км). В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежит одной организации.

Через короткие расстояния в локальных сетях имеется возможность использования относительно дорогих высококачественных линий связи, которые позволяют, применяя простые методы передачи данных, достигать высоких скоростей обмена данными порядка 1000 Мбит/с.

В связи с этим услуги, предоставляемые локальными сетями, отличаются широким разнообразием и обычно предусматривают реализацию в режиме on-line.

Глобальные сети Wide Area Networks (WAN) объединяют компьютеры, территориально рассредоточились, которые могут находиться в разных городах и странах.

Поскольку прокладка высококачественных линий связи на большие расстояния обходится очень дорого, в глобальных сетях часто используются уже существующие линии связи, изначально предназначенные совсем для других целей. Например, многие глобальные сети строятся на основе телефонных и телеграфных каналов общего назначения (ADSL технология).

Из-за сравнительно низких скоростей таких линий связи в глобальных сетях (десятки мегабит в секунду) набор услуг обычно ограничивается передачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с использованием электронной почты.

Для устойчивой передачи дискретных данных по некачественным линиям связи применяются методы и оборудование, существенно отличные от методов и оборудования, характерных для локальных сетей. Как правило, здесь применяются процедуры контроля и восстановления данных, поскольку наиболее типичный режим передачи данных по территориальному каналу связи связан со значительными искажениями сигналов.

Городские сети (или сети мегаполисов) Metropolitan Area Networks (MAN) являются менее распространенным типом сетей. Эти сети появились сравнительно недавно. Они предназначены для обслуживания территории крупного города мегаполиса.

В то время как локальные сети наилучшим образом подходят для разделения ресурсов на коротких расстояниях и широковещательных передач, а глобальные сети обеспечивают работу на больших расстояниях, но с ограниченной скоростью и небогатым набором услуг, сети мегаполисов занимают некоторое промежуточное положение.

Они используют цифровые магистральные линии связи, часто оптоволоконные, со скоростями от 100 Мбит/с, и предназначены для связи локальных сетей в масштабах города и соединения локальных сетей с глобальными. Эти сети первоначально были разработаны для передачи данных, но сейчас они поддерживают и такие услуги, как конференции и интегральную передачу голоса и текста.

Развитие технологии сетей мегаполисов осуществлялся местными телефонными компаниями. Исторически сложилось так, что местные телефонные компании всегда обладали слабыми техническими возможностями и поэтому не могли привлечь крупных клиентов.

Чтобы преодолеть свою отсталость и занять достойное место в мире локальных и глобальных сетей, местные предприятия связи занялись разработкой сетей на основе самых современных технологий, например технологии коммутации ячеек SMDS или АТМ. Сети мегаполисов являются общественными сетями, и поэтому их услуги обходятся дешевле, чем построение собственной (частной) сети в пределах города.

Общие принципы построения сетей

Изучение конкретных технологий для сетей LAN, WAN и MAN, таких как Ethernet, IP или ATM, показало, что в этих технологий есть много общего. При этом они не являются тождественными, в каждой технологии и протоколе есть свои особенности, так что нельзя механически перенести знания по одной технологии к другой.

Система принципов построения сетей передачи данных появилась в результате решения ряда ключевых проблем, многие из которых являются общими для телекоммуникационных сетей любого типа.

Одной из основных, если не сказать главных, проблем построения сетей является коммутация. Каждый узел выполняет транзитную передачу трафика, должен уметь его коммутировать, то есть обеспечивать взаимодействие пользователей сети.

На технологию коммутации непосредственно влияет принцип выбора маршрута передачи информационных потоков по сети. Маршрут, то есть последовательность транзитных узлов сети, которые должны пройти данные, чтобы попасть к получателю, должен выбираться так, чтобы одновременно достигались две цели.

При этом, во-первых, данные каждого пользователя должны передаваться как можно быстрее, с минимальными задержками на пути; во-вторых, ресурсы сети должны использоваться максимально эффективно, так чтобы сеть за единицу времени передавала больше данных, поступающих от всех пользователей сети.

Задача состоит в том, чтобы добиться сочетания этих целей (эгоистической цели отдельного пользователя и коллективной цели сети как единой системы). Компьютерные сети традиционно решали эту проблему неэффективно, в пользу индивидуальных потоков, и только в последнее время появились более продуманные методы маршрутизации.

Источник: https://www.polnaja-jenciklopedija.ru/nauka-i-tehnika/klassy-kompyuternyh-setej.html

Vse-referaty
Добавить комментарий