Лекция 6. Компьютерные сети

Компьютерная сеть – совокупность компьютеров и сетевого оборудования, связанных между собой каналами связи для обмена данными и совместного использования ресурсов (оборудование, программы, базы данных).

Выделяют следующие основные функции компьютерных сетей:

1. совместное использование ресурсов (предоставление доступа к программам, обору­дованию и данным для любого пользователя сети);

2. обеспечение высокой надежности (при помощи альтернативных источников информации);

3. экономия средств (небольшие компьютеры об­ладают значительно лучшим соотношением цена-производи­тельность, нежели большие);

4. масштабируемость (способность увели­чивать производительность системы по мере роста нагрузки);

5. ускорение передачи информации.

Классификация и типы сетей

Имеется два важнейших параметра классификации сетей: техно­логия передачи и размеры.

Существуют два типа технологии передачи:

1. Широковещательные сети – обладают единым каналом связи, со­вместно используемым всеми машинами сети.

Короткие сообщения, называемые пакетами, посылаемые одной машиной, принимаются всеми машинами. Поле адреса в пакете указывает, кому направляет­ся сообщение. При получении пакета машина проверяет его адрес­ное поле. Если пакет адресован этой машине, она обрабатывает па­кет. Пакеты, адресованные другим машинам, игнорируются.

2. Сети с передачей от узла к узлу – состоят из большого количества соединенных пар машин.

Пакету необходимо пройти через ряд промежуточных машин, чтобы добраться до пункта назна­чения. Часто при этом существует несколько возможных путей от источника к получателю.

Размеры сетей являются важным классификационным фактором, поскольку в сетях различного размера применяется различная техника. По размеру сети можно разделить на следующие:

1. Локальная вычислительная сеть (ЛВС, LAN – Local Area Network) – сеть, в которой элементы соединены специальными высокоскоростными каналами связи и находятся недалеко друг от друга (в одном здании или на территории организации).

2. Муниципальные (региональные) сети (MAN – Metropolitan AN) являются увеличенными версиями локальных сетей (может объединять несколько предприятий корпорации или город).

3. Глобальные сети (ГВС, WAN – Wide AN) охватывают значительную территорию, часто целую страну или даже континент.

4. Объединение двух и более сетей (Internet).

Сети подразделяются на два типа:

1. Одноранговая сеть – сеть, в которой все компьютеры равноправны. Нет отдель­ного компьютера, ответственного за администрирование всей сети. Пользователи сами решают, какие ресурсы на своем компьютере сде­лать доступными в сети.

2. Сеть на основе выделенного сервера (компьютер, кото­рый функционирует только как сервер). Он специально оптимизирован для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и обеспечивает за­щиту файлов и каталогов.

Выбор типа сети зависит от многих факторов: размера предприятия и вида его деятельности, необходимого уровня безопасности, доступности административной поддержки, объема сетевого трафика, потребностей сетевых пользователей, финансовых возможностей.

Топология сетей

Топология сети – способ организации фи­зических связей компьютеров и других сетевых компонентов.

Выбор той или иной топологии влияет на состав необходимого сетевого оборудования, возможности расширения сети и способ управления сетью.

Все сети строятся на основе следующих базовых топологий:

1. Шина – используется один кабель, называемый магистралью, вдоль которого подключены все компьютеры.

В сети с топологией шина данные в виде электрических сигна­лов передаются всем компьютерам сети, но принимает их тот, адрес которого совпадает с адресом получателя, зашифрованном в этих сигналах. Причем в каждый момент времени передачу может вести только один компьютер. Поэтому производительность такой сети зависит от количества компьютеров, подключенных к шине.

Шина – пассивная топология: компьютеры только слушают пе­редаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому выход одного или нескольких компьютеров из строя никак не сказывается на работе сети.

Электрические сигналы распространяются по всему кабелю – от одного конца к другому. Сигналы, достигшие концов кабеля, отра­жаются от них. Возникает наложение сигналов, находящихся в раз­ных фазах, и, как следствие, их искажение и ослабление. Поэтому сигналы, достигшие конца кабеля, следует погасить. Для гашения сигналов на концах кабеля устанавливают терминаторы. При разрыве кабеля или отсутствии терминаторов функционирование сети прекра­щается.

2. Звезда – компьютеры с помо­щью кабеля подключаются к центральному устройству, называемому концентратором (hub). Сигналы от передающего ком­пьютера поступают через концентратор ко всем остальным.

Недостатки этой топологии: дополнительный расход кабеля, ус­тановка концентратора. Главное преимущество этой топологии пе­ред шиной – более высокая надежность. Любые неприят­ности с кабелем касаются лишь того компьютера, к которому этот кабель присоединен, и только неисправность концентратора приво­дит к падению сети.

3. Кольцо – компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо. Сигналы передаются по кольцу в одном направле­нии и проходят через каждый компьютер. В отличие от пассивной топологии шина, здесь каждый компьютер выступает в роли репитера (повторителя), усиливая сигналы и передавая их следующему ком­пьютеру. Поэтому выход из строя хотя бы одного компьютера при­водит к падению сети.

4. Ячеистая топология – каждый компьютер соединен с каждым другим отдельным кабелем. Сигнал от компьютера-отправителя до компьютера-получателя может проходить по разным маршрутам, поэтому разрыв кабеля не сказывается на работоспособности сети. Основной недо­статок – большие затраты на прокладку кабеля, что компенсируется высокой надежностью и простотой обслуживания.

5. Комби­нированные топологии: звезда-шина (к концентратору подключены ком­пьютеры, а сами концентраторы соединены шиной) и звезда-кольцо (кон­центраторы подсоединены к главному концентратору, внутри кото­рого физически реализовано кольцо).