Локальные вычислительные сети.
Локальные вычислительные сети (ЛВС) являются основной ячейкой компьютерных сетей. Все ЛВС делятся на 2 типа:
одноранговые;
с централизованным управлением.
В одноранговой сети все компьютеры равноправны, это означает, что каждый компьютер может быть и клиентом и сервером. Эти сети, как правило, небольшие (до 10 компьютеров). В такой нет администратора – лица, ответственного за настройку и поддержания политики безопасности.
Политика безопасности – это совокупность настроек, определяющих права пользователей сети на доступ к общим ресурсам. В одноранговой сети каждый пользователь ведет свою собственную политику безопасности, определяя, каким образом другие пользователи могут использовать его общие ресурсы. По мере увеличения компьютеров система становится трудно управляемой, так как управление децентрализовано.
В сетях с централизованным управлением политика безопасности общая для всех пользователей. В операционных системах Microsoft Windows сетевая структура, состоящая из серверов и пользовательских компьютеров, совместно использующих общую политику безопасности , называется доменом. Помимо политики безопасности домен хранит базу данных пользовательских бюджетов. Бюджет содержит информацию, которая определяет права пользователей в сети. Эта информация включает имя и пароль пользователя, необходимые для регистрации в сети, их права и полномочия.
Существует много способов объединения компьютеров в сети.
Введем понятие «топологии сети». Топология ЛВС – это геометрическая схема соединения узлов в сети. Существует 4 основных вида топологии сети:
кольцо
шина
звезда
иерархическая.
Топология «кольцо» впервые была реализована в простых одноранговых сетях (рисунок 40).
Рисунок 40.
Данные передаются от узла к узлу кадрами (рисунок 41), содержащими пакеты данных.
А1 – адрес компьютера-отправителя;
А2 – адрес компьютера-получателя;
ПУ – поле управления;
Data – пакет данных;
КС – контрольные символы, служащие для проверки на сбой передаваемых данных.
Рисунок 41.
Данные передаются только в одном направлении. Каждый узел работает как ретранслятор, принимая и отвечая на адресованные ему кадры, и передавая остальные кадры следующему узлу, расположенному “ниже по течению”.
Достоинство – можно предсказать время передачи пакета адресату.
К недостаткам относятся:
при большом количестве узлов интервал задержки существенно возрастает;
при выходе из строя одного узла сеть рушится.
Топологию «шина» поясняет рисунок 42.
Рисунок 42.
В этом случае узлы соединены последовательно вдоль сетевого кабеля. Передача данных осуществляется по шине в обоих направлениях. Однако, информацию принимает лишь тот узел, адрес которого соответствует адресу получателя. Так как в каждый момент времени в сети передачу может вести только один узел, то производительность сети зависит от количества узлов, подключенных к шине. Чем их больше, тем больше узлов, ожидающих передачи данных, тем ниже производительность сети. Однако, нельзя указать прямую зависимость пропускной способности сети от количества узлов, так как на нее влияют также:
характеристики аппаратного обеспечения;
частота, с которой узлы передают сообщения;
тип работающих сетевых приложений;
тип кабеля и расстояние между узлами в сети.
Недостаток – возникновение конфликтов в случае обращения многих узлов к одному и тому же.
Достоинство – узлы в этом случае только “слушают ” передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если один из узлов выйдет из строя, это никак не скажется на работе всей сети.
В настоящее время соединение типа «шина» может быть организовано с помощью коммутаторов (Hub).
В топологии «звезда» каждый узел подключен к центральному узлу и не имеет связи с другими (рисунок 42).
Рисунок 42.
В качестве центрального узла раньше использовались компьютеры, сейчас есть специальные переключатели Switch.
Передаваемые кадры направляются к центральному узлу, а он направляет их к месту назначения.
Достоинство – повреждение одного или нескольких узлов (кроме центрального) не приводит к повреждению сети.
Недостаток – нарушение работы сети при повреждении центрального узла.
Топология типа «дерево» показана на рисунке 43.
Рисунок 43.
Сами по себе основные топологии целесообразно использовать только в небольших локальных сетях. Это объясняется тем, что возможность расширения сетей основных топологий чрезвычайно ограничена.
Гораздо выгоднее создать сложную топологию, объединив для этого в одну локальную сеть сегменты различных топологий.
Разновидность сложных топологий представляют иерархические топологии, предполагающие использование более одного уровня переключателей (рисунок 44).
Рисунок 44.
Простейшая из сложных топологий последовательно соединяет все переключатели цепи (рисунок 45).
Рисунок 45.