13.1. Понятие и назначение компьютерной сети

При физическом соединении двух и более компьютеров образуется компьютерная сеть. В общем случае необходимо аппаратное обеспечение (сетевое) и программы работы с сетью.

Одной из первых задач, возникших при развитии вычислительной техники, стала задача обеспечения значительно большей надежности управления процессом, чем могла обеспечить одна ЭВМ, например, управление космическим аппаратом. Другим фактором, оказавшим существенное влияние на развитие локальных сетей, стало создание автоматизированных систем управления (АСУ).

Любая сеть подразумевает её администрирование, т.е. управление сетевыми политиками, т.е. совокупностью приёмов разделения и ограничения прав участников сети.

Компьютерная сеть представляет собой достаточно сложную систему (рис. 13.1) и характеризуется топологией, протоколами, интерфейсами, сетевыми техническими и программными средствами.

Рис. 13.1. Состав компьютерной сети

Топология компьютерной сети отражает структуру связей между её основными функциональными элементами. В зависимости от рассматриваемых компонентов, принято различать физическую и логическую структуры локальных сетей. Физическая структура определяет топологию физических соединений между компьютерами. Логическая структура определяет логическую организацию взаимодействия компьютеров между собой. Дополняя друг друга, физическая и логическая структуры дают более полное представление о компьютерной сети.

Под сетевыми техническими средствами подразумеваются различные физические устройства, обеспечивающие объединение компьютеров в единую компьютерную сеть.

Протоколы представляют собой правила взаимодействия функциональных элементов сети. Интерфейсы – средства сопряжения функциональных элементов сети. Следует обратить внимание, что в качестве функциональных элементов могут выступать как отдельные устройства, так и программные интерфейсы.

Сетевые программные средства осуществляют управление работой компьютерной сети и обеспечивают соответствующий интерфейс с пользователями. К сетевым программным средствам относятся сетевые операционные системы и вспомогательные (сервисные) программы.

13.2. Топология сетей

Простейшее соединение двух компьютеров называют прямым соединением. Как только компьютеров становится больше двух, возникает проблема выбора конфигурации физических связей, или топологии. Топология – конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (компьютеры) и коммуникационное оборудование (маршрутизаторы), а ребрами – электрические и информационные связи между ними.

Под физической топологией компьютерной сети понимают геометрическую форму и физическое расположение компьютеров по отношению друг к другу. Топология позволяет сравнивать и классифицировать различные сети. Логическая топология определяет маршруты передачи данных в сети. Во многих случаях физическая топология однозначно определяет и логическую. Различают три основных типа топологии: с общей шиной, кольцевая и радиальная.

Граф сети с общей шиной представлена на рис. 1,а. Одна ЭВМ служит в качестве системного обслуживающего устройства, обеспечивающего централизованный доступ к общим файлам и базам данных, принтерам и другим ресурсам сети. Особенностью данной типологии является низкая стоимость, высокая гибкость, скорость передачи данных, легкость расширения сети. К недостаткам относят использование сложных протоколов.

Топология «звезда», называемая иначе радиальной, подразумевает подключение каждого компьютера к концентратору отдельным кабелем (рис. 1,б). Часто используются там, где необходим доступ к базе данных, лежащих на центральном сервере. Основная уязвимость: выход из строя центрального (узлового) оборудования влечет падение сети. Также к недостаткам относят большой расход кабеля.

В кольцевой структуре (рис. 1,в) данные передаются по кольцу. Главное достоинство такой структуры заключается в резервировании пути – возникает возможность передачи данных двумя путями. Однако выход двух компьютеров (или их отключение) из работы может нарушить работу сети.

Иногда строят сеть с использованием нескольких концентраторов, соединенных в звезду – получается структура, именуемая деревом (иерархическая структура) (рис. 1,г). Дерево образуется путем соединения нескольких шин, где размещаются самые важные компоненты локальной сети. Данная структура обладает необходимой гибкостью для того, чтобы охватить средствами сети несколько этажей в здании или несколько зданий на одной территории, и реализуется, как правило, в сложных системах, насчитывающих десятки и сотни компьютеров.

В случае использования нескольких видов топологии в одной сети говорят о смешанной (гибридной) топологии.

Рис. 13.1. Типы топологий сети

(а – общая шина, б – радиальная, в – кольцевая, г – иерархическая)