21. Понятие и архитектура вычислительных сетей (вс). Топологии вс (стр. 113-117).

Вычислительные сети подразделяются на два основных вида: ЛОКАЛЬНЫЕ СЕТИ (Local Area Networks, LAN) соединяют компьютеры, расположенные в одном помещении или здании, а ГЛОБАЛЬНЫЕ СЕТИ (Wide Area Networks, WAN) связывают компьютеры, находящиеся на значительном расстоянии друг от друга. Наиболее популярный тип локальных сетей называется Ethernet.

Компьютерная сеть представляет собой совокупность компьютеров и сетевого оборудования, объединенных линиями связи для обеспечения интерактивного информационного обмена с целью совместного использования ресурсов сети. Компьютеры, входящие в сеть, называются узлами (клиентами или рабочими станциями) сети. Ресурсы сети представляют собой компьютеры, данные, программы, сетевое оборудование, различные устройства, называемые компонентами сети.

Преимущества объединения компьютеров организации в сеть перед их локальным использованием:

- Использование сетей позволяет разместить все данные организации на одном или нескольких компьютерах, обеспечивая доступ к ним со всех рабочих мест. Такая организация хранения данных в одном месте позволяет повысить эффективность защиты данных и программ за счет обеспечения лучшей безопасности от несанкционированного доступа и создания архивных копий всех используемых данных.

- Управляющие действия на рабочих местах выполняются едиными программными средствами и по единой технологии.

- Информация, выведенная в сеть сразу же становится доступной другим пользователям. Все пользователи работают с одной информацией.

- Сети позволяют всем пользователям совместно использовать различные периферийные устройства: дисковую память, устройства печати, сканеры.

- Обеспечивают разделение ресурсов процессора, что делает возможным использование вычислительных мощностей одного компьютера для обработки данных вместо другого, менее мощного.

- Существенно сокращать бумажные потоки за счет организации обмена информацией в электронном виде.

Под архитектурой сети понимается вариант сети с конкретными компонентами сети, топологией построения и технологией функционирования сети.

Под топологией вычислительной сети понимается изображение сети в виде графа, вершинам которого соответствует компьютеры сети, отдельные виды сетевого оборудования, а ребрам – физические связи между ними.

Существуют три основные базовые топологии: Шина (Bus), или общая, кольцо (Ring) и звезда (Star).

Выбор топологии существенно влияет на многие характеристики сети:

Т ОПОЛОГИЯ «ЗВЕЗДА». Один узел является центральным. Он соединен линиями связи со всеми остальными узлами сети. Благодаря этому связь любой рабочей станции с центральным узлом независима от связей остальных станций. Основное преимущество – работоспособность сети при выходе из строя отдельных рабочих станций и их соединений. В такой топологии проще обнаружить и устранить неисправность. Данная топология является наиболее быстродействующей, т.к. передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел по отдельным линиям. Недостаток – большой расход кабеля. Топология «Звезда» - схема соединения, при которой каждый компьютер подсоединяется к сети при помощи отдельного соединительного кабеля. Один конец кабеля соединяется с гнездом сетевого адаптера, другой подсоединяется к центральному устройству, называемому концентратором (hub). Устанавливать сеть топологии «Звезда» легко и недорого. Число узлов, которые можно подключить к концентратору, определяется возможным количеством портов самого концентратора, однако имеются ограничения по числу узлов (максимум 1024). Рабочая группа, созданная по данной схеме может функционировать независимо или может быть связана с другими рабочими группами.

Достоинства: 1) Подключение новых рабочих станций не вызывает особых затруднений. 2) Возможность мониторинга сети и централизованного управления сетью. 3) При использовании централизованного управления сетью локализация дефектов соединений максимально упрощается. 4)Хорошая расширяемость и модернизация.

Недостатки: 1) Отказ концентратора приводит к отключению от сети всех рабочих станций, подключенных к ней. 2) Достаточно высокая стоимость реализации, т.к. требуется большое количество кабеля.

Т ОПОЛОГИЯ «КОЛЬЦО». Это непрерывная магистраль для передачи данных, не имеющая логической начальной или конечной точки. Каждый компьютер является частью кольца и получая данные предназначенные для другого компьютера, пересылает их по назначению. Продолжительность передачи данных увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в сеть. Основная проблема – каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть становится неработоспособной. Эта топология представляет собой последовательное соединение компьютеров, когда последний соединён с первым. Сигнал проходит по кольцу от компьютера к компьютеру в одном направлении. Каждый компьютер работает как повторитель, усиливая сигнал и передавая его дальше. Поскольку сигнал проходит через каждый компьютер, сбой одного из них приводит к нарушению работы всей сети.

Т ОПОЛОГИЯ «ШИНА». Это наиболее простой способ установки сети. Требует меньше оборудования, кабелей, времени на настройку. Состоит из единственного кабеля, который называется общей шиной, и к которому подключаются все компьютеры сети. Недостаток: ограниченное подключение станций (не более 30) и полное прекращение работы сети при повреждении общего кабеля. Шина проводит сигнал из одного конца сети к другому, при этом каждая рабочая станция проверяет адрес послания, и, если он совпадает с адресом рабочей станции, она его принимает. Если же адрес не совпадает, сигнал уходит по линии дальше. Если одна из подключённых машин не работает, это не сказывается на работе сети в целом, однако если соединения любой из подключенных машин м нарушается из-за повреждения контакта в разъёме или обрыва кабеля, неисправности терминатора, то весь сегмент сети (участок кабеля между двумя терминаторами) теряет целостность, что приводит к нарушению функционирования всей сети.

Достоинства: 1) Отказ любой из рабочих станций не влияет на работу всей сети. 2) Простота и гибкость соединений. 3) Недорогой кабель и разъемы. 4) Необходимо небольшое количество кабеля.5) Прокладка кабеля не вызывает особых сложностей.

Недостатки: 1) Разрыв кабеля, или другие неполадки в соединении может исключить нормальную работу всей сети. 2) Ограниченная длина кабеля и количество рабочих станций. 3) Трудно обнаружить дефекты соединений. 4) Невысокая производительность. 5) При большом объеме передаваемых данных главный кабель может не справляться с потоком информации, что приводит к задержкам.

Следует отметить, что термин топология может употребляться для обозначения двух понятий – физической топологии и логической топологии. Физическая топология – способ физического соединения компьютеров с помощью среды передачи, например, участками кабеля. Логическая топология определяет маршруты передачи данных в сети. Во многих случаях, физическая топология однозначно определяет логическую топологию. Однако существуют такие конфигурации, в которых логическая топология отличается от физической. Например, сеть с физической топологией «звезда» может иметь логическую топологию «шина» – все зависит от того, каким образом устроен сетевой концентратор.

КОМБИНИРОВАННЫЕ ТОПОЛОГИИ:

« Звезда-Шина» - несколько сетей с топологией звезда объединяются при помощи магистральной линейной шины.	Древовидная структура.
«Каждый с каждым»:	Пересекающиеся кольца
«Снежинка»

Локальные сети при разработке, как правило, имеют симметричную топологию, глобальные—неправильную.