48. Локальные и глобальные вычислительные сети. Топологии сетей.

К локальным сетям - Local Area Networks (LAN) - относят сети компьютеров, сосредоточенные на небольшой территории (обычно в радиусе не более 1-2 км). В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации. Из-за коротких расстояний в локальных сетях имеется возможность использования относительно дорогих высококачественных линий связи, которые позволяют, применяя простые методы передачи данных, достигать высоких скоростей обмена данными порядка 100 Мбит/с. В связи с этим услуги, предоставляемые локальными сетями, отличаются широким разнообразием и обычно предусматривают реализацию в режиме on-line.

Глобальные сети - Wide Area Networks (WAN) - объединяют территориально рассредоточенные компьютеры, которые могут находиться в различных городах и странах. Так как прокладка высококачественных линий связи на большие расстояния обходится очень дорого, в глобальных сетях часто используются уже существующие линии связи, изначально предназначенные совсем для других целей. Например, многие глобальные сети строятся на основе телефонных и телеграфных каналов общего назначения. Из-за низких скоростей таких линий связи в глобальных сетях (десятки килобит в секунду) набор предоставляемых услуг обычно ограничивается передачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с использованием электронной почты. Для устойчивой передачи дискретных данных по некачественным линиям связи применяются методы и оборудование, существенно отличающиеся от методов и оборудования, характерных для локальных сетей. Как правило, здесь применяются сложные процедуры контроля и восстановления данных, так как наиболее типичный режим передачи данных по территориальному каналу связи связан со значительными искажениями сигналов.

Принято различать три основных вида топологии сети.

1. Топология «звезда» (star) - к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует отдельную линию связи Информация от периферийного компьютера передается только центральному компьютеру, от центрального - одному или нескольким периферийным.

Центр может быть как активным, так и пассивным устройством. Активный центр начинает открытие некоторой передачи, а пассивный центр просто обеспечивает связь между сетевыми устройствами.

Преимущества данного вида топологии:

а) высокий уровень защиты данных в центральном узле;

б) простая адресация, которая контролируется центральным узлом;

в) упрощены процессы поиска неисправностей.

Недостатки вида:

а) зависимость сети от надежности центрального узла, т.к. его отказ приводит к отказу всей сети;

б) сложность центрального узла, на который возложено большинство сетевых функций.

2. Топология «кольцо» (ring) - компьютеры последовательно объединены в кольцо. Передача информации в кольце всегда производится только в одном направлении. Каждый из компьютеров передает информацию только одному компьютеру, следующему в цепочке за ним, а получает информацию только от предыдущего в цепочке компьютера. В кольцевой топологии нет выделенного узла, который управляет передачей сообщений. Передача сигнала происходит в большинстве случаев через повторители, к которым подключены узлы сети. Повторитель может быть пассивным или активным устройством. Если доступ в кольце производится через активный повторитель, то он выполняет следующие функции:

– принимает пакет от узла источника и усиливает сигналы;

– делает пакет доступным узлу приемнику;

– разрешает узлу передавать собственный пакет;

– отправляет пакет к следующему узлу или выполняет его буферизацию.

Пассивный повторитель дает узлу лишь возможность соединения со средой передачи.

Преимущества данного вида топологии:

а) используется простая маршрутизация пакетов;

б) легко идентифицируются неисправные узлы и выполняется реконфигурация в случае сбоя или неисправности.

Недостатки вида:

а) выход из строя хотя бы одного компьютера может привести к выходу из строя всей сети.

б) надежность сети существенно зависит от надежности кабельной системы;

в) усложняется решение задачи защиты информации, поскольку данные проходят через узлы сети.

3. Шиннаятопология (bus) - все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи. Информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам

Шина - это незамкнутая физически в кольцо среда передачи. Все узлы подключаются к шине одинаковым образом через усилители - повторители сигналов, поскольку сигналы в шине передаются с потерями, то есть затухают.

Сигналы в шине от передающего узла распространяются во все стороны к другим узлам. Так как все принимающие узлы получают предающее сообщение практически одновременно, то необходимо решать проблему права доступа к среде путем применения методов разрешения сетевых коллизий либо путем организации логического кольца узлов.

Преимущества данного вида топологии:

а) легкость подключения новых узлов и их доступность;

б) простота реализации широковещательной передачи;

в) приспособленность к передаче сообщений с резкими колебаниями интенсивности потока сообщений.

Недостатки вида:

а) среда передачи пассивна, поэтому необходимо усиление сигналов, затухающих в среде;

б) затруднена защита информации, так как можно легко присоединяться к сети;

в) при большом числе узлов возможно насыщение среды передачи (резкое снижение пропускной способности);

г) в некоторых случаях отсутствует оптимальный механизм доступа к среде, когда при разрешении, например, коллизий, отдельные узлы сети имеют приоритет.