Классы вычислительных сетей (ВС)

Различные классы ВС характеризуются следующими параметрами.

1. Размерами.

2. Назначением.

3. Составом оборудования и программного обеспечения.

Локальные ВС.

1. Занимают ограниченные пространства от одной комнаты до десятков тысяч квадратных метров. Обычно протяжённость по длине не более 2,5 км. В настоящее время являются самыми широко распространёнными сетями на планете. Их количество исчисляется миллионами.

2. Предназначены для совместного использования ресурсов с целью автоматизации задач отдельных предприятий, фирм, иногда подразделений. Могут насчитывать от нескольких единиц до нескольких сотен ПК

3. Состав оборудования и программного обеспечения ориентирован на обработку характерных для данного предприятия задач (привести примеры: завод, больница, налоговая инспекция, коммерческая фирма)

Глобальные ВС

1. Связывают между собой компьютерные системы, расположенные в разных странах и континентах.

2. Предназначены для совместного использования ресурсов с целью обмена информацией в рамках планетарного масштаба между широкими кругами коллективных и индивидуальных пользователей.

3. Состав оборудования и программного обеспечения ориентирован на обеспечение удалённого доступа к ресурсам с применением средств телекоммуникаций и беспроводных технологий. Сюда относятся телефонные линии связи, радиосвязи, системы спутниковых связей. Провайдеры ГВС представляют различные услуги как коллективным, так и отдельным клиентам.

Корпоративные ВС

1. Являются по своему «масштабу» определённого рода «разновидностью» глобальных сетей.

2. Предназначены для совместного использования ресурсов с целью информационного обмена между предприятиями, входящими в крупную корпорацию, как правило, имеющую филиалы, заводы и / или представительства не только в различных странах, но и в разных частях света.

3. Состав оборудования в значительной степени подобен оборудованию ГВС, однако, специализированное программное обеспечение ограничивает виды и права доступа в сеть для различных абонентов, в зависимости от их статуса. Поэтому свободный доступ к ресурсам данной сети имеют только сотрудники корпорации, а для всех остальных пользователей Интернет предоставляются информационные и рекламные материалы на специализированных сайтах компании.

В настоящее время само понятие несколько «размывается» и иногда корпоративной называют обычную ЛВС.

Региональные ВС и / или сети масштаба города

1. По масштабу занимают среднее положение между ЛВС и ГВС

2. Предназначены для информационного объединения абонентов внутри некоторой экономической зоны (большого города, области и т.д.). Особую роль играют в административном и хозяйственном управлении, так как позволяют осуществлять оперативную связь между территориальными органами власти, силовыми структурами, коммунальными службами, энергетическими комплексами и организациями, распределяющими ресурсы. Особо следует подчеркнуть, что в региональную сеть входят далеко не все предприятия региона, а только те, от которых зависит его жизнедеятельность (связь, теплоснабжениие, энергообеспечение и т.п.). Являются активными потребителями новых информационных технологий, в том числе ГИС-ов – Географических информационных систем. До определённого времени основными информационными потребителями ГИС-ов были представители военных ведомств, и географические карты были рассчитаны именно на эти структуры. ГИС позволяет с высокой точностью осуществить цифровую привязку всех существующих объектов, в том числе линий электропередачи, кабельных коммуникаций, водоводов, трансформаторных подстанций и других зданий и сооружений к реальному плану местности. Из-за отсутствия цифровой привязки важных технических объектов к местности теряются очень большие материальные и финансовые ресурсы. Порыв оптоволоконного кабеля при раскопках (такой случай несколько лет назад был в Чусовском районе) или длительный поиск места разрыва трубы водовода, когда из-за характеристик почвы вода выходит на поверхность в десятках метрах от места разрыва – характерные примеры таких потерь. Состав оборудования может включать в себя средства телекоммуникаций и позволяет обеспечить доступ к сети пользователей всех зарегистрированных организаций. Программное обеспечение гарантирует защиту ресурсов от посторонних пользователей и накладывает необходимые ограничения на права и привилегии участников сети, обеспечивая требуемый уровень безопасности.

Кампусные сети

1. По своему масштабу в некоторой степени подобны корпоративным сетям и в определённой степени их действительно можно назвать «особого рода» корпоративными сетями.

2. Предназначены для обеспечения информационного обмена и управления учебными и научно-исследовательскими процессами внутри крупных университетских городков. Последние, как правило, могут иметь филиалы, и / или представительства не только в различных странах, но и в разных частях света, что также накладывает свои особенности на административный персонал сети.

3. Особенностью сетей является специализированная настройка оборудования и ПО не только на управление учебным заведением, как коммерческим предприятием (экономические функции), но и информационное, а также организационное обеспечение учебных процессов в высших учебных заведениях. Кроме того, по специальным соглашениям из кампусных сетей вузов организован особый доступ к ресурсам смежных университетов и академий, а также крупнейших мировых библиотек, музеев и других хранилищ информации, которые закрыты для других типов сетей.

В настоящее время кроме классического понятия кампусных сетей в обиход вошло «бытовое» понятие, когда кампусной сетью именуют любую отдельно расположенную локальную сеть. В связи с этим во всех случаях необходимо чётко определяться о каком понятии в том или ином случае идёт речь, иначе может возникнуть путаница.

Компоновка сети

Понятие топология характеризует физическое расположение компьютеров в сети (существуют также термины карта, диаграмма).

Топология обуславливает

Состав сетевого Характеристики Возможности

оборудования оборудования расширения

Способы управления сетью

Базовые топологии

Шина Звезда Кольцо

КОЛЬЦО

Р

РС, желающий передать информацию, должен дождаться маркера и заменить его своим кадром

еально «чистое» кольцо почти не используется, только Звезда-Кольцо

РС подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо.

При отключении питания РС, информация обходит его через контакты реле

РС 1 РС 2

Т Каждый РС выступает в

Направ- роли репитера, т

опология ление движения активная

маркера

РС 3

Недостатки. 1) высокая стоимость; 2) средняя скорость; 3) затруднена локализация проблем.

Достоинства. 1) равный доступ для всех РС; 2) число РС не сильно влияет на производите-льность; 3)устойчивость к перегрузкам

РС3 РС 4

Нормально замкнутый контакт

Нормально разомкнутый контакт

ШИНА

Компьютеры подключены вдоль одного кабеля

РС1 РС2 РС3 РС4

Данные адресуются

конкретному пользователю

• Так как данные передаются лишь одним РС, то если число РС растёт, то производительность падает. Однако зависимость не прямая, т.к. существует множество факторов (частота, общая длина среды передачи, характеристики оборудования и т.п.).

• Основные достоинства шины – 1) простота монтажа; 2) низкая стоимость; 3) выход из строя одного РС не скажется на работе остальных.

• Шина - пассивная топология. РС только “слушают” кабель, а не перемещают данные по сети. Принимает данные только тот РС, которому он адресованы, остальные РС их «отбрасывают».

• Недостатки: 1) невысокая надёжность; 2) весьма ограниченное число подключаемых РС; 3) невысокая скорость передачи данных (10 мб/сек); 4) невысокая эргономичность.

• Коаксиальный кабель (КК) и его структура

1 2 3 4 1- внешняя оболочка; 2 - экран из медных прово-

дов или алюминиевый кожух, который заземляется ; 3 - изоляция жилы (поливинилхлорид, тефлон); 4 - проводящая жила (сплошная или витая).

Кабель может иметь ещё слой фольги, то есть двойное экранирование.

• Помехоустойчивость у КК выше, чем у витой пары и затухание сигнала в нём меньше. Существуют два основных типа КК :

• тонкий КК;

• толстый КК.

Основные характеристики и базовые понятия

Затухание сигнала. При распространении сигнала по кабелю амплитуда его уменьшается из-за падения напряжения на сопротивлении токопроводящей жилы. Поэтому существует понятие «эффективная длина» кабеля, то есть такая длина, на которую сигнал (по стандарту) может распространяться без существенного изменения его амплитуды.

• Тонкий КК - волновое сопротивление - 50 ом (волновое – сопротивление переменному току); «эффективная длина» - 185 м. Относится к группе, которая называется RG-58.

• Толстый КК - волновое сопротивление тоже 50 ом, иногда его называют «стандартный Ethernet», «эффективная длина» - 500м. Для подключения к нему применяют трансивер с коннектором типа «зуб вампира». К сетевому адаптеру трансивер подключается с помощью AUI кабеля с разъёмом DB15.

Для подключения тонкого КК применяют BNC - коннекторы.

1 2 3 4

1. BNC - коннектор

2. BNC - барел-коннектор

3. BNC - терминатор

4. BNC - Т- коннектор

BNC-коннектор «одевается» с двух сторон на отрезок кабеля, и кабель прокладывается между двумя соседними компьютерами. Внутренняя часть BNC-коннектора соединяется с токопроводящей жилой, а наружная – с экранной сеткой. Каждый BNC-коннектор присоединяется к:

B

3

4

5

NC - Т- коннектору на его «горизонтальную» часть. «Вертикальная» часть BNC - Т- коннектора присоединяется к плате сетевого адаптера РС. Таким образом, число отрезков кабеля, необходимых для подсоединения n РС равняется n – 1.

О тражение сигнала. Это эффект, свойственный так называемым «конечным» линиям связи, то есть таким линиям, которые заканчиваются как бы «повисанием в воздухе». Отражённый от конца линии сигнал начинает распространяться в обратном направлении, накладывается на «прямой» сигнал, и в результате практически вся информация становится нечитабельной. Для предотвращения этого эффекта в топологии шина применяют специальные устройства, называемые BNC - терминаторами.

B

50 ом

NC - терминаторы подсоединяются к BNC - Т- коннекторам, установленным на крайних РС. Они имеют внутри согласующие сопротивления 50 ом.

к токоведущей жиле

Т аким образом, сигнал, доходя до конца кабеля, через согласующий резистор уходит в землю. Разрыв кабеля (отсутствие контакта в любом его соединении) приводит к полной неработоспособности топологии именно из-за эффекта отражения (показать на примере). BNC - барел-коннектор (на рисунке Б-К) служит для увеличения длины отрезка кабеля, если расстояние между 2-мя соседними РС оказывается больше, чем длина имеющихся в нашем распоряжении отрезков

РС

РС

короткий кабель Б-К короткий кабель

К одному участку тонкого КК можно подсоединить 30 РС. Это ограничение связано с тем, что каждое соединение увеличивает общий импеданс линии (контакты не бывают идеальными). Отсюда следует вывод: применение каждого Б-К уменьшает общее число подключаемых к участку РС на 1. Минимальная длина отрезка КК между РС – 2 м. В противном случае в кабеле появляются условия для возникновения так называемых «стоячих волн».

Р епитер. Если общая длина линии на основе тонкого КК превышает 185 м, или при толстом КК 500 м, то используются повторители, называемые репитерами, которые восстанавливают ослабленный сигнал. репитер

185 м \ 185 м

Существует правило 5 – 4 – 3, которое гласит:

Разрешается соединять не более 5 участков кабеля с помощью 4 репитеров (на рисунке Р1 – Р4). При этом только к 3 из 5 участков могут быть подключены РС. Значит общее количество РС, подключаемых к топологии шина на базе тонкого КК, ограничено числом 90.

Р2

1-й участок 2-й участок 3-й участок

Р1

Р3

Р4

5-й участок 4-й участок

Определить корректные варианты подключения РС

1-2-4; 1-3-5; 2-3-4; 1-4-5; 1-2-3; 1-2-5; 2-4-5.