Перейдем к тому, как можно классифицировать компьютерные сети
По территориальному признаку
Классификация по территориальному признаку, то есть по величине территории, что покрывает сеть. И для этого есть весомые причины, потому что отличия технологий локальных и глобальных сетей очень значительные, невзирая на их постоянное сближение.
Классифицируя сети по территориальному признаку, различают:
1. Локальные (LocalAreaNetworks– LAN) сети
Локальная сеть (LAN) связывает ПК и принтеры, обычно находящиеся в одном здании (или комплексе зданий). Локальные сети (ЛС) представляющие собой самую элементарную форму сетей, соединяют вместе группу ПК или связывают их с более мощным компьютером, выполняющим роль сетевого сервера. Все ПК в локальной сети могут использовать специализированные приложения, хранящиеся на сетевом сервере, и работать с общими устройствами: принтерами, факсами и другой периферией. Каждый ПК в локальной сети называется рабочей станцией или сетевым узлом.
Локальные сети позволяют отдельным пользователям легко и быстро взаимодействовать друг с другом. Вот лишь некоторые задачи, которые позволяет выполнять ЛС:
• совместная работа с документами;
• упрощение документооборота: вы получаете возможность просматривать, корректировать и комментировать документы, не покидая своего рабочего места, не организовывая собраний и совещаний, отнимающих много времени;
• сохранение и архивирование своей работы на сервере, чтобы не использовать ценное пространство на жестком диске ПК;
• простой доступ к приложениям на сервере;
• облегчение совместного использования в организациях дорогостоящих ресурсов, таких как принтеры, накопители CD-ROM, жесткие диски и приложения (например, текстовые процессоры или программное обеспечение баз данных).
Локальные вычислительные сети (более точно будет в данной работе употребление термина «локальные компьютерные сети») подразделяются на два кардинально различающихся класса: одноранговые (одноуровневые или Peer to Peer) сети и иерархические (многоуровневые):
• Одноранговая сеть представляет собой сеть равноправных компьютеров, каждый из которых имеет уникальное имя (имя компьютера) и обычно пароль для входа в него во время загрузки ОС. Имя и пароль входа назначаются владельцем ПК средствами ОС. Одноранговые сети могут быть организованы с помощью различных разновидностей операционных систем Windows (Windows 9x, Windows NT Workstation, Windows 2000 Professional, Windows XP).
• В иерархических локальных сетях имеется один или несколько специальных компьютеров (серверов), на которых хранится информация, совместно используемая различными пользователями. Сервер в иерархических сетях — это постоянное хранилище разделяемых ресурсов. Сам сервер может быть клиентом только сервера более высокого уровня иерархии. Поэтому иерархические сети иногда называются сетями с выделенным сервером. Серверы обычно представляют собой высокопроизводительные компьютеры, возможно, с несколькими параллельно работающими процессорами, с винчестерами большой емкости, с высокоскоростной сетевой картой (100 Мбит/с и более). Компьютеры, с которых осуществляется доступ к информации на сервере, называются станциями или клиентами.
ЛКС классифицируется по назначению:
• Сети терминального обслуживания. В них включается ЭВМ и периферийное оборудование, используемое в монопольном режиме компьютером. К которому оно подключается, или быть общесетевым ресурсом.
• Сети, на базе которых построены системы управления производством и управленческой деятельности. Они объединяются группой стандартов MAP/TOP. В MAP описываются стандарты, используемые в промышленности. ТОР описывают стандарты для сетей, применяемых в офисных сетях.
• Сети, объединяющие системы автоматизации, проектирования. Рабочие станции таких сетей обычно базируются на достаточно мощных персональных ЭВМ, например фирмы Sun Microsystems.
• Сети, на базе которых построены распределенные вычислительные системы.
По классификационному признаку локальные компьютерные сети делятся на:
• Кольцевые
• Шинные
• Звездообразные
• древовидные
По признаку скорости сети делятся на:
• низкоскоростные (до 10 Мбит/с)
• среднескоростпые (до 100 Мбит/с)
• высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с).
По типу метода доступа подразделяются на:
• Случайные
• Пропорциональные
• гибридные.
По типу физической среды передачи:
• на витую пару
• коаксиальный или оптоволоконный кабель
• инфракрасный канал
• радиоканал.
2. Глобальные (WideAreaNetworks– WAN) сети
Объединяют компьютеры, рассредоточенные на расстояние сотен тысяч километров. Часто используются не очень качественные линии связи. Скорость передачи данных ниже, чем в локальных сетях. Для устойчивой передачи данных применяются более сложные методы и оборудование.
3. Городские (MetropolitanAreaNetworks– MAN) сети.
Промежуточное положение между л.с. и г.с. Обладают качественными линиями связи, скорость обмена иногда даже выше, чем в классических локальных сетях.
По физической топологии
Топология сети характеризует взаимосвязи и пространственное расположение друг относительно друга компонентов сети – сетевых компьютеров, рабочих станций, кабелей и других активных и пассивных устройств. Топология влияет на состав и характеристики оборудования сети, возможности расширения сети и способ управления сетью. Логическая топология сети – это конфигурация информационных потоков между компьютерами сети
1) Полносвязная и ячеистая топологии
компьютерами в сети. Полносвязная топология применяется редко, так как требует большого количества оборудования (коммуникационных портов компьютеров и физических линий связи между ними).
Ячеистая топология получается путем удаления некоторых связей из полносвязной топологии (см. рис. 1.4, б), причем непосредственные связи остаются между двумя компьютерами только в том случае, если между ними происходит интенсивный обмен данными.
2) Все локальные сети строятся, как правило, на основе трех базовых топологий: шина (bus), звезда (star) и кольцо (ring).
2.1) Шинная топология (bus)
При помощи кабеля каждый узел сети (рабочая станция, сервер) соединяется с другими узлами сети (см. рис. 1.5). Кабель проходит от узла к узлу,
последовательно соединяя все рабочие станции и все файловые серверы. Шинная топология использует состязательный метод доступа к среде передачи данных. Это означает, что информация поступает на все компьютеры, но принимает ее только тот компьютер, адрес которого соответствует адресу получателя, зашифрованному в передаваемых сигналах. Остальные компьютеры отбрасывают сообщение. Перед передачей данных компьютер должен ожидать освобождения шины. Если несколько компьютеров начинают передачу одновременно, возникает столкновение (коллизия) сигналов в среде передачи и требуется повторить попытку передачи, что снижает производительность сети. Используются различные методы ослабления эффекта коллизий, но, тем не менее чем больше машин подключено к шине, тем больше возникает коллизий, что выражается в снижении реальной пропускной способности сети до уровня 0,3 от номинальной. Другой недостаток шинной топологии – сеть трудно диагностировать. Разрыв кабеля или неправильное функционирование одной из станций может привести к нарушению работоспособности всей сети.
2.2) Звездообразная топология (star)
Каждый компьютер в сети с топологией типа "звезда" (“star”) взаимодействует с центральным узлом (см. рис. 1.6). В качестве центрального узла может использоваться:
· концентратор (hub);
коммутатор (switch, switched hub).
В звездообразной сети на основе концентраторов также используется состязательный метод доступа к среде передачи. В звездообразной сети с коммутацией коммутатор передает сообщение только компьютеру-адресату.
Достоинства топологии “звезда”:
· Центральный узел звездообразной сети удобно использовать для диагностики. Интеллектуальные концентраторы (устройства с микропроцессорами, добавленными для повторения сетевых сигналов) обеспечивают также измерение параметров (мониторинг) и управление сетью.
· Отказ одного компьютера не обязательно приводит к останову всей сети. Концентратор способен выявлять отказы и изолировать такую машину или сетевой кабель, что позволяет остальной сети продолжать работу.
· В одной сети допускается применение нескольких типов кабелей (если их позволяет использовать концентратор).
Недостатки сети со звездообразной топологией:
· При отказе центрального концентратора вся сеть становится неработоспособной.
· Все компьютеры должны соединяться с центральным узлом, это увеличивает расход кабеля, следовательно, такие сети обходятся дороже, чем сети с иной топологией.
2.3) Кольцевая топология
На рис. 1.7 показан пример топологии ЛВС, в которой каждая рабочая станция соединена с двумя другими рабочими станциями. Такая топология
называется кольцом (ring). Кольцевая топология применяется преимущественно для сетей, требующих выделения определенной части полосы пропускания для критичных по времени средств (например, для передачи видео и аудио), в высокопроизводительных сетях, а также при большом числе обращающихся к сети клиентов (что требует ее высокой пропускной способности). В сети с кольцевой топологией каждый компьютер соединяется со следующим компьютером, ретранслирующим ту информацию, которую он получает от первой машины. Благодаря такой ретрансляции, сеть является активной и в ней не возникают проблемы потери сигнала, как в сетях с шинной топологией. Кроме того, поскольку «конца» в кольцевой сети нет, никаких оконечных нагрузок не нужно.
Некоторые сети с кольцевой топологией, например Token Ring, используют метод доступа к среде на основе маркера (метод эстафетной передачи).
Достоинства сети с кольцевой топологией:
· Поскольку всем компьютерам предоставляется равный доступ к маркеру, никто из них не сможет монополизировать сеть.
· Снижение производительности в случае увеличения числа пользователей не так заметно, как в шинной топологии.
Недостатки сети с кольцевой топологией:
· Отказ одного компьютера в сети может повлиять на работоспособность всей сети.
· Кольцевую сеть трудно диагностировать.
· Добавление или удаление компьютера вынуждает разрывать сеть.
3) Смешанные топологии
На основе трех базовых топологий можно создавать так называемые гибридные или смешанные топологии. Например, расширить звездообразную сеть можно путем подключения вместо одного из компьютеров еще одного
концентратора и подсоединения к нему дополнительных станций, в результате чего получается иерархическая звезда (см. рис. 1.8, а), которая характерна для сетей Ethernet 10BaseT и 10BaseT на витой паре. В общем случае можно построить смешанную топологию на основе трех базовых топологий (см. пример на рис. 1.8, б). Шинно-звездообразная топология комбинирует сети типа «звезда» и «шина», связывая несколько концентраторов шинными магистралями. Если один из компьютеров отказывает, концентратор может выявить отказавший узел и Рис. 1.8 а) б) изолировать неисправную машину. При отказе концентратора соединенные с ним компьютеры не смогут взаимодействовать с сетью, а шина разомкнется на два не связанных друг с другом сегмента. В звездообразно-кольцевой топологии (которую называют также кольцом с соединением типа «звезда») сетевые кабели прокладываются аналогично звездообразной сети, но в центральном концентраторе реализуется кольцо. С внутренним концентратором можно соединить внешние, тем самым расширив петлю внутреннего кольца. Большие объединенные сети используют топологию самого общего вида – ячеистую. Узлами ячеистой топологии могут быть самые разнообразные сетевые устройства: повторители, мосты, концентраторы, маршрутизаторы, шлюзы. Протяженность связи, которую обеспечивает вычислительная сеть, может быть различной: в пределах одного помещения, здания, предприятия, региона, континента или всего мира. На рис. 1.9 показан вариант структуры глобальной вычислительной сети. Локальные вычисли
тельные сети (LAN – Local Area Network), позволяют объединять компьютеры
(рабочие станции), расположенные в ограниченном пространстве. Для локальных сетей прокладывается специализированная кабельная система и положение возможных точек подключения абонентов ограничено этой кабельной системой. Локальные сети можно объединять в более крупномасштабные образования:
· корпоративные сети (сеть корпорации, предприятия);
· кампусная сеть, объединяющая “кампус” (“лагерь”, городок), т. е. группу близко расположенных зданий (Campus Area Network – CAN);
· сеть городского масштаба (Metropolitan Area Network – MAN);
· региональная сеть, или широкомасштабная сеть (Wide Area Network – WAN);
· глобальные сети с коммутацией пакетов (Global Area Network – GAN).
По способу администрирования
В зависимости от способа управления разделяемыми ресурсами компьютерная сеть может быть организована следующими способами:
· как одноранговая рабочая группа, в которой каждый компьютер выполняет функцию как сервера, так и клиента, причем каждый пользователь самостоятельно управляет ресурсами своего компьютера;
· как сеть клиент/сервер, в которой функции администрирования сети сосредоточены на центральном компьютере.
Рассмотрим более подробно эти сети. Приведем сначала основные определения терминов:
· Сервер – компьютер, предоставляющий свои ресурсы (данные, программное обеспечение, периферийное оборудование и т.д.) в сеть.
· Клиент – компьютер, получающий доступ к ресурсам сети.
Часто сервер предоставляет (разделяет) только специальный вид ресурсов, поэтому его называют выделенным. Как правило, выделенный сервер – это компьютер с быстродействующим процессором и большим объемом памяти. В больших сетях выделенные серверы выполняют только одну определенную функцию, например, они могут быть одни из следующих видов:
· файловый сервер – сервер, хранящий файлы данных и выполняющий все операции по их обслуживанию;
· сервер печати – компьютер, управляющий одним или несколькими принтерами, распределенными в сеть;
· сервер приложений – компьютер с установленными на нем сетевыми приложениями (предназначенными для выполнения на клиентских машинах);
· регистрационный сервер – предназначен для обеспечения безопасности баз данных. В сетях Windows он называется контроллером домена, на нем содержится информация об учетных записях пользователей;
· сервер Web – выполняет программное обеспечение поддержки протоколов и технологий Internet;
· сервер электронной почты – выполняет обслуживание электронной почты;
· сервер удаленного доступа – предоставляет коммутируемое соединение (с его помощью компьютер получает доступ к сети через телефонную линию);
· телефонный сервер – обслуживает телефонную сеть;
· кластерный сервер – обеспечивает объединение серверов в кластеры, то есть в группы независимых компьютерных систем, работающих вместе как одна система;
· прокси-сервер – выполняет функции промежуточного звена между компьютерами пользователей и Internet;
· факс-сервер – выполняет прием, отправку и распределение поступивших факсов;
· BOOTP-сервер – с помощью протокола BOOTP загружает ОС клиентских машин, не имеющих жестких дисков, и предоставляет информацию о конфигурировании сетевого протокола;
· DHCP-сервер – присваивает IP-адреса и параметры конфигурации TCP/IP протокола клиентским компьютерам.
Термин клиент также может обозначать программы, имеющие доступ к программам сервера.
Термин рабочая станция может обозначать любой настольный компьютер с клиентской ОС, или высокопроизводительный компьютер, на котором выполняются приложения, интенсивно использующие ресурсы сети.
Термин хост обозначает любое сетевое устройство, которому присвоен IP-адрес.
Термин узел обозначает точку соединения в сети.
В общем случае это устройство, запрограммированное или спроектированное для распознавания и обработки запросов на передачу информации другим узлам.
Одноранговая сеть хорошо подходит для небольших сетей, ее стоимость невелика. Конфигурируется такая сеть как рабочая группа, в которой все компьютеры имеют равные права и могут выступать как клиенты, так и как серверы. Пользователь каждого компьютера сам отвечает за администрирование своей машины. Доступ к ресурсам такой сети осуществляется с помощью паролей. Говорят, что в одноранговой сети организована безопасность на уровне ресурсов (т. е. каждому ресурсу присвоен конкретный пароль, который необходимо знать, чтобы получить доступ). Ясно, что при увеличении размеров сети такая система безопасности делает сеть неработоспособной
Недостатков одноранговой сети лишены сети клиент/сервер с централизованным управлением, реализованным на одной из машин сети (сервере). Как правило, сервер в таких сетях предоставляет несколько сетевых возможностей, перечисленных выше. Проблема администрирования, возникающая (при увеличении числа компьютеров) в одноранговой сети, в клиент/серверной сети решается гораздо проще и эффективнее. Однако здесь возникает необходимость в специально подготовленном сетевом администраторе. Кроме того, сервер заведомо должен иметь очень высокую производительность, чтобы иметь возможность обрабатывать все запросы сети
Доступ к ресурсам клиент/серверной сети осуществляется на уровне пользователей, то есть существует специальная база пользователей, в которой прописаны права каждого пользователя, и доступ к ресурсам осуществляется в соответствии с этими назначенными правами.
