8. Понятие о компьютерной сети. Концепции построения сети. Назначение компьютерной сети. Типы сетей. Характеристики основных типов сетей. Выбор типа сети. Топология сети. Топология характеристики сети. Базовые топологии. Комбинированные топологии. Выбор топологии сети.

Компьютерная сеть (вычислительная сеть, сеть передачи данных) — система связи компьютеров или компьютерного оборудования (серверы, маршрутизаторы и другое оборудование). Для передачи информации могут быть использованы различные физические явления, как правило — различные виды электрических сигналов, световых сигналов или электромагнитного излучения.

Основное назначение компьютерных сетей - совместное использование ресурсов и осуществление интерактивной связи как внутри одной фирмы, так и за ее пределами. Ресурсы (resources) - это данные, приложения и периферийные устройства, такие, как внешний дисковод, принтер, мышь, модем или джойстик. Понятие интерактивной связи компьютеров подразумевает обмен сообщениями в реальном режиме времени.

До появления компьютерных сетей каждый пользователь должен был иметь свой принтер, плоттер и другие периферийные устройства. Чтобы совместно использовать принтер, существовал единственный способ - пересесть за компьютер, подключенный к этому принтеру. Сети позволяют целому ряду пользователей одновременно ``владеть'' данными на носителях прямого доступа и периферийными устройствами. Если нескольким пользователям надо распечатать документ, все они могут обратиться к сетевому принтеру.

Самая простая сеть (network) состоит как минимум из двух компьютеров, соединенных друг с другом кабелем. Это позволяет им использовать данные совместно. Все сети (независимо от сложности) основываются именно на этом простом принципе. Рождение компьютерных сетей было вызвано практической потребностью - иметь возможность для совместного использования данных. Персональный компьютер - прекрасный инструмент для создания документа, подготовки таблиц, графических данных и других видов информации, но при этом Вы не можете быстро поделиться своей информацией с другими. Когда не было сетей, приходилось распечатывать каждый документ, чтобы другие пользователи могли работать с ним, или в лучшем случае - копировать информацию на дискеты. Одновременная обработка документа несколькими пользователями исключалась. Подобная схема работы называется работой в автономной среде.

Сетью называется группа соединенных компьютеров и других устройств. А концепция соединенных и совместно использующих ресурсы компьютеров носит название сетевого взаимодействия. Компьютеры, входящие в сеть, могут совместно использовать:

• данные;

• принтеры;

• факсимильные аппараты;

• модемы;

• другие устройства.

Данный список постоянно пополняется, так как возникают новые способы совместного использования ресурсов.

Назначение компьютерных сетей очень просто, оно заключается в обеспечении общего совместного доступа к разнородным ресурсам.

Значение слова «ресурс» можно трактовать с любой стороны. Его смысл будет зависеть от назначения сети. Ресурсы разделяются на три типа. Первый это аппаратный, второй – программный и третий – информационный. К примеру, устройство для печати, принтер, служит аппаратным ресурсом. Емкость жесткого диска так же выступает аппаратным ресурсом. В случае, когда все учащиеся небольшого формата компьютерной сети пользуются одни принтером, значит, они разделяют этот ресурс. Такую полосу сравнения можно провести и к сети, которая имеет один сервер с большой емкостью жесткого диска, где все пользователи хранят свои файлы в зашифрованном виде.

Компьютерные сети направлены на совместное использование программных ресурсов. Данные, которые хранятся на компьютерах отдаленных сетей, пользуются и составляют информационный ресурс. Они нашли свою реализацию в гигантской информационно-справочной системе, как Интернет. Если компьютер работает в любой установленной сети, то сразу могут использоваться все три виду ресурсов.

Компьютерные сети бывают двух типов – одноранговые и сети на основе сервера. Одноранговая сеть больше подходит тем людям, которые не имеют возможности организовать крупную сеть, но желают проверить, как все-таки она работает и какую пользу приносит. Что касается сети на основе сервера, то она обычно используется для контроля всех рабочих мест.  На самом деле эти два типа компьютерных сетей практически не отличаются основами функционирования, а это дает возможность достаточно легко и быстро осуществлять переходы от одноранговой сети к сети на основе сервера.  Одноранговая сеть Создание одноранговой сети – это достаточно простой процесс, и основной характеристикой такой сети является то, что все компьютеры, находящиеся в ней, функционируют самостоятельно.  Одноранговая сеть фактически представляет собой несколько компьютеров, которые соединены между собой посредством одного из распространенных типов связи. Именно по причине отсутствия сервера в данном типе сети, она считается более простой и доступной. Но также следует заметить, что в одноранговой сети компьютеры должны быть максимально мощными, так как им придется самостоятельно справляться не только с основной работой, но и с различными неполадками .  В такой сети нет компьютера, который играет роль сервера, а потому любой из рабочих компьютеров может быть таковым. За ним обычно следит сам пользователь, и в этом кроется главный недостаток одноранговой сети: пользователь должен не только осуществлять работу на компьютере, но и выполнять функции администратора. Также он должен отвечать за устранение неполадок в работе компьютера, обеспечивать максимальную защиту компьютера от вирусных атак.  Одноранговая сеть поддерживает любую операционную систему, поэтому это может быть и Windows 95, к примеру.  Обычно одноранговая сеть строится для объединения небольшого количества компьютеров (до 10) посредством кабеля и в тех случаях, когда нет необходимости в строгой защите данных. И все же один некомпетентный пользователь сети может поставить под угрозу не только ее работоспособность, но и существование!  Сеть на основе сервера Сеть основе сервера – это самый распространенный тип сети.  В ней может использоваться один или более серверов, которые контролируют рабочие места. Сервер отличает мощность и быстродействие, он очень быстро обрабатывает запросы пользователей и за его работой следит обычно один человек, называемый системным администратором. Системный администратор следит за обновлением антивирусных баз, устраняет неполадки в сети, а также обрабатывает общие ресурсы. Что касается количества рабочих мест в такой сети, то оно неограниченно. Лишь для сохранения нормальной работы сети по необходимости устанавливаются дополнительные серверы. 

 Серверы отличаются в зависимости от вида выполняемой ими работы. 

 Файл – сервер используется для хранения различной информации в файлах и папках. Такой сервер управляется любой ОС по типу Windows NT 4.0. 

 Принт-сервер занимается обслуживанием сетевых принтеров и обеспечивает доступ к ним. 

 Сервер базы данных обеспечивает максимальную скорость поиска и записи необходимых данных в базу данных. 

 Сервер приложений выполняет запросы, которые требуют высокой производительности. 

 Существуют также и другие серверы: почтовые, коммуникационные и т.д.  Сеть на основе сервера предоставляет намного больше возможностей и услуг, чем одноранговая, она отличается высокой производительностью и надежностью. 

Топологии сетей: виды, особенности, достоинства и недостатки.

Прежде чем тянуть сети необходимо знать такое понятие, как топология сетей.

Прежде, чем начинать учебу в новом разделе Сети, который подразумевает большие и достаточно сложные уроки, необходимо, как я считаю, для начала дать понятие того, что такое сети и какие они бывают. Поэтому этот краткий ликбез будет полезен ну практически всем, кто интересуется организацией сетей.

Топология сети – это классификационный признак сети, который определяет принцип соединения компьютеров (рабочих станций, машин) в единую сеть. Существует несколько топологий: линия, каждый с каждым (многосвязная), звезда, шина, кольцо (двойное кольцо), дерево (иерархия). Рассмотрим каждую в частности.

Линия

В такой сети все компьютеры находятся на одной линии и при повреждении линии, вся сеть приходит в непригодность, так же и при отключении одного из компьютеров, т.к. исключается связующее звено. Отправленное с одного компьютера сообщение может пройти через все компьютеры в сети, пока попадет на целевую машину.

Вообще данный тип построения сети уже, наверное, нигде и не используется, т.к. данная схема крайне ненадежна и сложна в настройке.

Шина

Шина представляет собой единый кабель, который выполняет роль магистрали, к которой посредством Т-коннекторов подключены компьютеры. На концах шины расположены терминаторы (согласующий резистор), которые не позволяют сигналу отражаться, что исключает информационные шумы в сети. При построении больших магистральных сетей необходимо учитывать, что например технология Ethernetпозволяет использовать кабель длинной не более 185 метров, именно поэтому надо ставить либо повторители, либо концентраторы, чтобы увеличить длину.

Отправляемое рабочей станцией сообщение распространяется на все компьютеры сети. Каждая машина проверяет — кому адресовано сообщение и если ей, то обрабатывает его. Для того, чтобы исключить одновременную посылку данных, применяется либо «несущий» сигнал, либо один из компьютеров является главным и «даёт слово» остальным машинам.

Достоинствами такой топологии является то, что ее просто установить и настроить, а количество кабеля затрачивается гораздо меньше, чем в других сетях, а так же при выходе из строя одного из компьютеров сеть продолжает функционировать.

Но как только возникают любые неполадки в сети, будь то выход из строя терминатора или повреждение на линии – вся сеть сразу приходит в негодность, а сложная локализация повреждений порой создает большие проблемы. Плюс ко всему, чем больше рабочих станций завязано на шину, тем медленнее работает сеть.

Кольцо (Двойное кольцо)

Как видно из рисунка очень сильно напоминает сеть Линия, но есть некоторые все же особенности. В такой сети все компьютеры подключены последовательно друг к другу, чем образовывают замкнутую сеть.

В кольце, в отличие от других топологий (звезда, шина), не используется конкурентный метод посылки данных, компьютер в сети получает данные от стоящего предыдущим в списке адресатов и перенаправляет их далее, если они адресованы не ему. Список адресатов генерируется компьютером, являющимся генератором маркера. Сетевой модуль генерирует маркерный сигнал (обычно порядка 2-10 байт во избежание затухания) и передает его следующей системе (иногда по возрастанию MAC-адреса). Следующая система, приняв сигнал, не анализирует его, а просто передает дальше. Это так называемый нулевой цикл.

Сигнал в такой сети всегда двигается в одну сторону, но допустим если использовать двойное кольцо, то два сигнала будут независимо друг от друга двигаться в разных направлениях.

Достоинствами такой сети является то, что ее просто установить и собрать с использованием минимального количества оборудования, а так же устойчивая работа сети.

Но как только из строя выходит одна из машин, или происходит порыв на линии вся сеть приходит в негодность и такие проблемы достаточно сложно найти и устранить, а конфигурирование и настройка такой сети вызывает массу хлопот.