Розділ 3. Комп’ютерна мережа

3.1. Поняття мережі. Класифікація мереж

Під обчислювальною мережею (надалі – мережа) розуміють набір апаратних і програмних засобів, що дозволяють об’єднати комп’ютери між собою за певними правилами для спільного використання їхніх ресурсів.

Переваги при використанні мереж:

• поділ ресурсів;

• поліпшення і прискорення доступу до інформації;

• територіальна незалежність при розміщенні та ін.

Мережі прийнято класифікувати за територіальною або корпоративного ознакою.

За територіальною ознакою мережі поділяються на:

• локальні (LAN – local area network) – мережі, розташовані територіально в одному місці (найчастіше в одному будинку) і належать зазвичай одній організації;

• мегаполіснi (MAN – metropolitan area network) – мережі, що з’єднують комп’ютери, а частіше, локальні мережі організацій у межах одного великого міста;

• глобальні (WAN – wide area network) – мережі, що об’єднують територіально віддалені один від одного комп’ютери, локальні й мегаполіснi мережі.

Зa корпоративною ознакою прийнято розглядати:

• мережі рівня відділу – мережа з невеликої (до 150) кількості комп’ютерів, які виконують завдання конкретного підрозділу організації і перебувають у межах однієї будівлі (найчастіше – поверху, офісу);

• мережі кампусів, що об’єднують мережі відділів без використання глобальних з’єднань і територіально розташовані в одній або кількох поряд розташованих будівлях;

• корпоративні мережі (мережі масштабу підприємства), що об’єднують практично всі комп’ютери та мережі відділів і кампусів корпоративної структури незалежно від їхнього територіального розташування (можливо навіть на різних континентах планети).

Основними вимогами, що висуваються до сучасних обчислювальних мереж, є продуктивність, надійність, безпека, розширюваність, масштабованість, підтримка різних видів трафіка, керованість, сумісність.

3.2. Топологія мережі

Граф, вершинам якого відповідають комп’ютери мережі, а ребрам – фізичні зв’язки між ними, прийнято називати топологією мережі. При цьому самі комп’ютери прийнято називати робочими станціями або вузлами мережі. Також потрібно мати на увазі, що ребрам відповідають саме фізичні зв’язки, тобто ті, які визначаються електричними чи іншими зв’язками в мережі для передавання сигналів, на відміну від логічних, що визначають маршрути передавання інформації всередині мережі.

Розглянемо основні види топологій:

1) Повнозв’язна топологія (див. рис. 3.1) – мережа, в якій кожен комп’ютер пов’язаний з усіма іншими. Таке рішення логічно просте, але реалізація його є надто громіздким і неефективним.

Рис. 3.1. Повнозв’язна топологія

Всі інші види топологій є неповнозв’язними і передбачають випадки, коли для обміну даними між двома комп’ютерами може знадобитися проміжна передача через інші вузли мережі.

2) Комірчаста топологія (див. рис. 3.2) – повнозв’язна топологія при відсутності деяких зв’язків. У мережі з комірчастою топологією безпосередньо зв’язуються тільки ті комп’ютери, що інтенсивно ,,спілкуються” між собою, а для обміну даними між комп’ютерами, що не сполучені прямими зв’язками, використовуються передавання через проміжні вузли (транзитні передавання).

Рис. 3.2. Комірчаста топологія

3) Загальна шина (див. рис. 3.3) – широко поширена топологія для локальних мереж. При її використанні комп’ютери під’єднуються до коаксіального кабелю за принципом ,,монтажного АБО”.

Рис. 3.3. Топологія ,,загальна шина”

Топологія ,,зірка” (див. рис. 3.4) – в центрі розташований концентратор, до якого під’єднується кожен комп’ютер мережі окремим кабелем.

Рис. 3.4. Топологія ,,зірка”

У мережах із великою кількістю комп’ютерів використовують топологію ,,ієрархічна зірка” (див. рис. 3.5). Це має місце при наявності в мережі декількох концентраторів, ієрархічно з’єднаних між собою зв’язками типу ,,зірка”. У даний час ієрархічна зірка є найпоширенішим типом топології зв’язків як у локальних, так і глобальних мережах.

Рис. 3.5. Топологія ,,ієрархічна зірка”

У випадку кільцевої топології (див. рис. 3.6) дані в мережах передаються по кільцю від одного комп’ютера до іншого, як правило, в одному напрямку. Кожен комп’ютер перевіряє ці дані і якщо розпізнає їх як свої, то просто копіює їх собі у внутрішній буфер. Дані, зробивши один повний оберт, повертаються до вузла-джерела. Тому цей вузол одночасно перевіряє, чи отримана інформація адресатом. Очевидно, що в цьому випадку необхідно вживати додаткових заходів щодо недопущення переривання каналу зв’язку між станціями на випадок виходу з ладу або від’єднання будь-якої. Властивість вузла-джерела перевіряти інформацію на достовірність доставки вдало використовують при спеціальному тестуванні мережі і пошуку вузла, що ймовірно вийшов з ладу та не може приймати дані.

Рис. 3.6. Топологія ,,кільце”

Можна зазначити, що у невеликих мережах, як правило, намагаються використовувати типову топологію ,,зірка”, кільце або загальна шина, a для мереж із великою кількістю комп’ютерів дуже характерна наявність довільних зв’язків між комп’ютерами. У таких мережах спеціально виділяють окремі фрагменти (підмережі), які, по-перше, пов’язані між собою, а по-друге, мають свою (не обов’язково однакову) типову топологію. У результаті маємо мережу зі змішаною топологією.