Характеристики и классификация информационных сетей

Тема 2. Информационные сети

2.1. Характеристики и классификация информационных сетей

2.2. Конфигурация ЛВС.

2.3. Базовые сетевые топологии

2.4. Сетевые технологии локальных сетей

2.5. Способы построения информационных сетей

Конфигурация ЛВС

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) представляет собой соединение нескольких ПК с помощью соответствующего аппаратного и программного обеспечения. В локальных сетях скорость передачи данных высока, протоколы в сравнении с протоколами глобальных сетей относительно просты, отсутствует избыточность каналов связи.

Локальные сети в зависимости от административных взаимоотношений между ЭВМ разделяются на:

· иерархические или централизованные сети;

· одноранговые сети (это сети равноправных компьютеров).

Локальные сети в зависимости от физических и логических взаимоотношений между ЭВМ отличаются архитектурой (Ethernet, Token Ring, FDDI и т.д.) и топологией (шинная, кольцевая, звезда и т.д.).

В локальных сетях реализуется технология « клиент – сервер ». Сервер – это объект (компьютер или программа) который предоставляет сервисные услуги, а клиент – это объект (компьютер или программа), который запрашивает сервер предоставить эти услуги.

В одноранговых сетях сервер может быть одновременно и клиентом, т.е. использовать ресурсы другого ПК или того же ПК, которому он сам предоставляет ресурсы.

Сервер в иерархических сетях может быть клиентом только сервера более высокого уровня иерархии. Иерархические сети называются сетями с выделенным сервером. Компьютеры, составляющие локальную сеть, принято называть узлами. Каждый узел может представлять собой сервер или рабочую станцию.

Одноранговая (одноуровневая) локальная сеть

Одноранговая сеть – это сеть равноправных компьютеров (рабочих станций), каждый из которых имеет уникальное имя и пароль для входа в компьютер. Одноранговая сеть не имеют центрального ПК.

Рис. 2.2 Схема одноранговой сети

В одноранговой сети каждая рабочая станция может разделить все ее ресурсов с другими рабочими станциями сети. Рабочая станция может разделить часть ресурсов, а может вообще не предоставлять никаких ресурсов другим станциям. Например, некоторые аппаратные средства (сканеры, принтеры винчестеры, приводы CD-ROM, и др.), подключенные к отдельным ПК, используются совместно на всех рабочих местах.

Каждый пользователь одноранговой сети является администратором на своем ПК. Одноранговые сети применяются для объединения в сеть небольшого числа компьютеров – не более 10-15. Одноранговые сети могут быть организованы, например, с помощью операционной системы Windows Windows XP, , Windows 8, 10 и другими ОС.

Для доступа к ресурсам рабочих станций в одноранговой сети необходимо войти в папку «сетевое окружение» или «сеть», дважды щелкнув на пиктограмме Сетевое окружение и выбрать команду Отобразить компьютеры рабочей группы. После этого на экране будут отображены компьютеры, которые входят в одноранговую сеть, щелкая мышью на пиктограммах компьютеров можно открыть логические диски и папки с общесетевыми ресурсами.

Базовые сетевые топологии

Все компьютеры в локальной сети соединены линиями связи. Геометрическое расположение линий связи относительно узлов сети и физическое подключение узлов к сети называется физической топологией. В зависимости от топологии различают сети: шинной, кольцевой, звездной, иерархической и произвольной структуры.

Различают физическую и логическую топологию. Логическая и физическая топологии сети независимы друг от друга. Физическая топология - это геометрия построения сети, а логическая топология определяет направления потоков данных между узлами сети и способы передачи данных.

В настоящее время в локальных сетях используются следующие физические топологии:

· физическая " шина" (bus);

· физическая “звезда” (star);

· физическое “кольцо” (ring);

· физическая " звезда" и логическое " кольцо" (Token Ring).

Шинная топология

Сети с шинной топологией используют линейный моноканал (коаксиальный кабель) передачи данных, на концах которого устанавливаются оконечные сопротивления (терминаторы). Каждый компьютер подключается к коаксиальному кабелю с помощью Т-разъема (Т - коннектор). Данные от передающего узла сети передаются по шине в обе стороны, отражаясь от оконечных терминаторов. Терминаторы предотвращают отражение сигналов, т.е. используются для гашения сигналов, которые достигают концов канала передачи данных. Таким образом, информация поступает на все узлы, но принимается только тем узлом, которому она предназначается. В топологии логическая шина среда передачи данных используются совместно и одновременно всеми ПК сети, а сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления по среде передачи. Так как передача сигналов в топологии физическая шина является широковещательной, т.е. сигналы распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной.

Рис. 2.4 Схема сети с шинной топологией

Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой Ethernet (классы 10Base-5 и 10Base-2 для толстого и тонкого коаксиального кабеля соответственно).

Преимущества сетей шинной топологии:

· отказ одного из узлов не влияет на работу сети в целом;

· сеть легко настраивать и конфигурировать;

· сеть устойчива к неисправностям отдельных узлов.

Недостатки сетей шинной топологии:

· разрыв кабеля может повлиять на работу всей сети;

· ограниченная длина кабеля и количество рабочих станций;

· трудно определить дефекты соединений

Топология типа “звезда”

В сети, построенной по физической топологии типа “звезда”, каждая рабочая станция подсоединяется кабелем (витой парой) к концентратору (хабу - hub) или коммутатору (свичу - switch). Концентратор обеспечивает параллельное соединение ПК и, таким образом, все компьютеры, подключенные к сети, могут общаться друг с другом.

Рис. 2.5 Схема сети с топологией типа “звезда”

Данные от передающей станции сети передаются через хаб по всем линиям связи всем ПК. Информация поступает на все рабочие станции, но принимается только теми станциями, которым она предназначается. Так как передача сигналов в топологии физическая звезда является широковещательной, т.е. сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной.

Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой 10Base-T Ethernet (Twisted Pair Ethernet - Витая пара Ethernet).

Преимущества сетей топологии звезда:

· легко подключить новый ПК;

· имеется возможность централизованного управления;

· сеть устойчива к неисправностям отдельных ПК и к разрывам соединения отдельных ПК.

Недостатки сетей топологии звезда:

· отказ хаба влияет на работу всей сети;

· большой расход кабеля;

Топология “кольцо”

В сети с топологией кольцо все узлы соединены каналами связи в неразрывное кольцо (необязательно окружность), по которому передаются данные. Выход одного ПК соединяется со входом другого ПК. Начав движение из одной точки, данные, в конечном счете, попадают на его начало. Данные в кольце всегда движутся в одном и том же направлении.

Рис. 2.6 Схема сети с топологией “кольцо”

Принимающая рабочая станция распознает и получает только адресованное ей сообщение. В сети с топологией типа физическое кольцо используется маркерный доступ, который предоставляет станции право на использование кольца в определенном порядке. Логическая топология данной сети - логическое кольцо.

Данную сеть очень легко создавать и настраивать. К основному недостатку сетей топологии кольцо является то, что повреждение линии связи в одном месте или отказ ПК приводит к неработоспособности всей сети.

Как правило, в чистом виде топология “кольцо” не применяется из-за своей ненадёжности, поэтому на практике применяются различные модификации кольцевой топологии.

Топология Token Ring

Эта топология основана на топологии " физическое кольцо с подключением типа звезда". В данной топологии все рабочие станции подключаются к центральному концентратору (Token Ring) как в топологии физическая звезда. Центральный концентратор - это интеллектуальное устройство, которое с помощью перемычек обеспечивает последовательное соединение выхода одной станции со входом другой станции.

Другими словами с помощью концентратора каждая станция соединяется только с двумя другими станциями (предыдущей и последующей станциями). Таким образом, рабочие станции связаны петлей кабеля, по которой пакеты данных передаются от одной станции к другой и каждая станция ретранслирует эти посланные пакеты. В каждой рабочей станции имеется для этого приемо-передающее устройство, которое позволяет управлять прохождением данных в сети. Физически такая сеть построена по типу топологии “звезда”.

Концентратор создаёт первичное (основное) и резервное кольца. Если в основном кольце произойдёт обрыв, то его можно обойти, воспользовавшись резервным кольцом, так как используется четырёхжильный кабель. Отказ станции или обрыв линии связи рабочей станции не влечет за собой отказ сети как в топологии кольцо, потому что концентратор отключает неисправную станцию и замкнет кольцо передачи данных.

Рис. 2.7 Схема сети с топологией " физическая " звезда" и логическое " кольцо" (Token Ring)"

В архитектуре Token Ring маркер передаётся от узла к узлу по логическому кольцу, созданному центральным концентратором. Такая маркерная передача осуществляется в фиксированном направлении (направление движения маркера и пакетов данных представлено на рисунке стрелками синего цвета). Станция, обладающая маркером, может отправить данные другой станции.

Для передачи данных рабочие станции должны сначала дождаться прихода свободного маркера. В маркере содержится адрес станции, пославшей этот маркер, а также адрес той станции, которой он предназначается. После этого отправитель передает маркер следующей в сети станции для того, чтобы и та могла отправить свои данные.

Один из узлов сети (обычно для этого используется файл-сервер ) создаёт маркер, который отправляется в кольцо сети. Такой узел выступает в качестве активного монитора, который следит за тем, чтобы маркер не был утерян или разрушен.

Преимущества сетей топологии Token Ring:

· топология обеспечивает равный доступ ко всем рабочим станциям;

· высокая надежность, так как сеть устойчива к неисправностям отдельных станций и к разрывам соединения отдельных станций.

Недостатки сетей топологии Token Ring: большой расход кабеля и соответственно дорогостоящая разводка линий связи.

Компьютерные платформы

Основой любой локальной сети являются ПК, которые подключаются к сети с помощью сетевой карты. Все компьютеры локальных сетей можно разделить на два класса: серверы и рабочие станции.

Тема 2. Информационные сети

2.1. Характеристики и классификация информационных сетей

2.2. Конфигурация ЛВС.

2.3. Базовые сетевые топологии

2.4. Сетевые технологии локальных сетей

2.5. Способы построения информационных сетей

Характеристики и классификация информационных сетей

Информационная сеть – коммуникационная сеть, в которой продуктом генерирования, переработки, хранения и использования является информация.

Коммуникационной сетью называется сеть, основной задачей которой является передача данных. Коммуникационная сеть, именуемая также сетью передачи данных, является ядром информационной сети, обеспечивающим передачу и некоторые виды обработки данных. На базе одной коммуникационной сети можно создать несколько информационных сетей. Задачей коммуникационной сети является доставка адресатам блоков данных, которые при этом не должны терять своей целостности, доставляться без ошибок и искажения.

Топология коммуникационной сети определяет схему размещения линий связи и коммутаторов относительно узлов (это может быть, например, кольцо). Еще одной важной характеристикой коммуникационной сети является ее пропускная способность, то есть объем данных, которые она способна передавать в секунду.

Вычислительная сеть – это информационная сеть, в состав которой входит вычислительное оборудование. Компонентами вычислительной сети могут быть ЭВМ и периферийные устройства, являющиеся источниками и приемниками данных, передаваемых по сети. Эти компоненты составляют оконечное оборудование данных ( ООД или DTE – Data Terminal Equipment). В качестве ООД могут выступать ЭВМ, принтеры, плоттеры и другое вычислительное, измерительное и исполнительное оборудование автоматических и автоматизированных систем. Собственно пересылка данных происходит с помощью среды и средств, объединяемых под названием среда передачи данных (data transmission environment). Подготовка данных, передаваемых или получаемых ООД от среды передачи данных, осуществляется функциональным блоком, называемым аппаратурой окончания канала данных ( АКД или DCE – Data Circuit Terminating Equipment). АКД может быть конструктивно отдельным или встроенным в ООД блоком. ООД и АКД вместе представляют собой станцию данных, которую часто называют узлом сети. Примером АКД может служить модем. В линиях связи (физической среде, по которой передаются информационные сигналы) могут быть организованы несколько каналов связи.

Рис. 2.1 Схема системы передачи информации (DTE-оконечное оборудование данных, DCE-аппаратурой окончания канала данных)

Для подключения устройств DCE (аппаратуры передачи данных) к аппаратуре к устройствам DTE (терминальному оборудованию), существует несколько стандартных интерфейсов, которые представляют собой стандарты физического уровня.

Система передачи (Transmission System) представляет собой совокупность технических средств, позволяющих организовывать каналы связи для прохождения сигналов в линейном тракте передачи (ЛТП). К числу таких технических средств относятся:

· каналообразующее оборудование, которое устанавливается в пунктах сети, непосредственно соединенных линией связи;

· промежуточное линейное оборудование, устанавливаемое вдоль линии (для проводных линий это необслуживаемые регенеративные пункты, реализуемые в колодцах, подвалах зданий и т. д., для РРЛ - модули верхнего расположения радиорелейных станций совместно с антеннами, устанавливаемые на крышах зданий, мачтах и т. п.);

· различные типы устройств, обеспечивающих стыковку каналообразующего оборудования с коммутационными системами, контроль качества передачи, обнаружение и коррекцию ошибок и др.

В зависимости от вида сигналов, передаваемых в линейном тракте (в каналах связи), системы передачи разделяются на аналоговые и цифровые.

Информационные сети классифицируются по ряду признаков. В зависимости от расстояний между связываемыми узлами различают сети:

− территориальные, охватывающие значительное географическое пространство. Среди территориальных сетей можно выделить сети региональные и глобальные, имеющие соответственно региональные или глобальные масштабы, региональные сети иногда называют сетями MAN (Metropolitan Area Network), а общее англоязычное название для территориальных сетей WAN (Wide Area Network);

− локальные (ЛВС), охватывающие ограниченную территорию (обычно в пределах удаленности станций не более чем на несколько десятков или сотен метров друг от друга, реже на 1...2 км, локальные сети обозначают LAN (Local Area Network);

− корпоративные (масштаба предприятия), это совокупность связанных между собой ЛВС, охватывающих территорию, на которой размещено одно предприятие или учреждение в одном или нескольких близко расположенных зданиях. Локальные и корпоративные вычислительные сети это основной вид вычислительных сетей предприятий.

Особо выделяют единственную в своем роде глобальную сеть Internet и реализованную в ней информационную службу World Wide Web (WWW - всемирная паутина), это сеть сетей со своей технологией. Существует такое понятие как интрасеть (Intranet) – корпоративная сетей в рамках технологии Internet.

Назначение компьютерных сетей:

§ Передача данных;

§ Распределенная обработка данных;

§ Совместное использование ресурсов;

§ Осуществление интерактивной связи;

Конфигурация ЛВС

Локальные сети в зависимости от административных взаимоотношений между ЭВМ разделяются на:

· иерархические или централизованные сети;

· одноранговые сети (это сети равноправных компьютеров).

12 3 Следующая ⇒