Назовите типы компьютерных сетей в зависимости от масштабов и территориального деления
-локальные LAN (территория не более 1-2 км; построены с использованием дорогих высококачественных линий связи, высокая скорость; услуги разнообразны, в режиме online).
-корпоративные Enterprise Wide Networks EWN (сети масштаба предприятий; могут связывать, город, регион или континент; большое число пользователей и серверов; не зависит от WAN)
-муниципальные MAN (занимают промежуточное положение; соединяются между локальными сетями в масштабе города; используется оптоволокно; соединяют LAN с WAN; линии прокладываются заново. )
11. Виды локальных сетей. Понятия «сервера» и «клиента»
В зависимости от администрирования взаимоотношений между ЭВМ:
-одноранговые (компы равноправны, нет центрального компа):
Минусы: потеря скорости. Плюсы: каждый пользователь – админ на своем компе, не больше 10-15 компов, на всех операционках.
Сервер – комп, предоставляющий ресурсы в общее пользование.
Клиент - компьютер, пользующий услугами сервера
-все операции проходят на сервере => ЭВМ клиентов могут быть маломощными.
-модернизация сети дешевле
-меньше нагрузка на сеть
-защита устанавливается на сервере
сложная настройка сервера.
12. Построение компьютерной сети: модель и оборудование
Сеть состоит из слоев: аппаратный слой, коммуникационный слой, операционные системы, сетевые приложения.
Коммуникационный слой: сетевая карта, свитч, хаб(концентраторы)
Связь между сетями: Мост (соединяет 2 локальные сети), маршуторизаторы(роутеры), шлюзы (соединяет сети с разными протоками)
Каланы связи: радиосвязь (~100м), ИК-лучи, ИК-лазеры, WiFi (Wireless Fidelity)
Плюсы: отсутствие кабелей, мобильность устройств, возможность удаленной работы
Минусы: проблемы совместимости с другими радиодиапазонами, низкая безопасность, слабая помехозащищенность.
13. ТОПОЛОГИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ
Топология сети – геометрическая форма и физическое расположение компьютеров по отношению к друг другу. Топология сети позволяет сравнивать и классифицировать различные сети. Различают три основных вида топологии:
ШИННАЯ ТОПОЛОГИЯ
Эта топология использует один передающий канал на базе коаксиального кабеля, называемый "шиной". Все сетевые компьютеры присоединяются напрямую к шине. На концах кабеля-шины устанавливаются специальные заглушки - "терминаторы" (terminator). Они необходимы для того, чтобы погасить сигнал после прохождения по шине. К недостаткам топологии "Шина" следует отнести следующее:
•данные, предаваемые по кабелю, доступны всем подключенным компьютерам;
•в случае повреждения "шины" вся сеть перестает функционировать.
ТОПОЛОГИЯ «КОЛЬЦО»
Для топологии кольцо характерно отсутствие конечных точек соединения; сеть замкнута, образуя неразрывное кольцо, по которому передаются данные. Эта топология подразумевает следующий механизм передачи: данные передаются последовательно от одного компьютера к другому, пока не достигнут компьютера-получателя. Недостатки топологии "кольцо" те же, то и у топологии "шина":
•неустойчивость к повреждениям кабельной системы.
ТОПОЛОГИЯ «ЗВЕЗДА»
В сети с топологией "звезда" все компьютеры соединены со специальным устройством, называемым сетевым концентратором или "хабом" (hub), который выполняет функции распределения данных. Прямые соединения двух компьютеров в сети отсутствуют. Благодаря этому, имеется возможность решения проблемы общедоступности данных, а также повышается устойчивость к повреждениям кабельной системы. Однако функциональность сети зависит от состояния сетевого концентратора.
1) Полносвязанная топология
+каждый компьютер связан кабелем с другими
-необходимость множества портов в каждой машине, много проводов
(по краям - заглушки)
+ простота монтажа, низкий расход кабеля, при выходе из строя одного компьютера сеть продолжает работать.
- при повреждении шины сеть перестает работать, сложно выяснить, кто занимает сеть.
В центре - сервер
+ единый центр управления, высокий уровень безопасности, на каждой линии по 2 компьютера - проще обмен информацией
4. Пассивная "звезда". Архитектура аналогична "звезде", в центе - хаб/свитч, на одном из "лучей" - сервер.
+ обрыв кабеля и выход из стоя одной из машин не влияет на работу сети, можно наращивать размер сети, создавая цепочки хабов
- нет центрального компьютера, большой расход кабеля, при поломке хаба вся сеть выходит из строя.
+размер сети до 20км.
- низкая безопасность, потеря скорости передачи данных на расстоянии, сложно подключить новые машины, при выходе из строя одной машины сеть перестает работать.
В центре - соединенные хабы
14. Возникновение и развитие сети Интернет
Интернет - глобальная информационная сеть, части которой логически взаимосвязаны между собой.
1958г. Агенство передовых исследований проектов (ARPA)делает первые разработки глобальной компьютерной сети
1963г. предложена концепция глобальной компьютерной сети
1967г. ARPANET - прародитель интернетов
1968г. появились узлы сети в Калифорнийском и Стенфордском институте
1971. ARPANET насчитывает 15 узлов. 1984 - более 1000 узлов
1971г. Р. Томлинсон создает систему электронной почны.
1 января 1983г - день рождения интернета, день принятия единого протокола TCP-IP
1986г. создана сеть Национального научного фонда США (NSFNET) для связи компьютеров США с 5 "суперкомпьютерами", создана MJLNET - военная часть ARPANET
1993 - к NSFNET подключена Россия. До середины 90х годов только узкому кругу академических сообществ имеет доступ к ней.
1991. Первый браузер "Gopher"
1993 первый графический интерфейс интернетов - браузер Mosaic
1994 Net Navigator.
15. Адресация в сети Интернет. Протоколы Интернета
Протокол - набор согласований и правил, определяющих порядок обмена информацией в компьютерной сети.
TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol — Протокол Управления Передачей/Интернет-Протокол). Именно на этом протоколе основана вся сеть Интернет, состоит из двух протоколов TCP и IP
Протокол TCP — является транспортным протоколом, который обеспечивает гарантированную передачу данных по сети.
Протокол IP — является адресным протоколом, который отвечает за адресацию всей сети
Протоколы служб Интернета
ПротоколFTP (File Transfer Protocol) — протокол передачи файлов,служит для обмена файлами между компьютерами, работает в режимах клиент – клиент , клиент – сервер.
Протокол POP (Post Office Protocol) — протокол почтового отделения используется для получения электронной почты с почтовых серверов.
Домен - это область пространства иерархических имен сети Интернет, которая обслуживается набором серверов доменных имен (DNS) и централизованно администрируется
IP адрес:193(класс сети).162(класс сети).230.115(адрес компа)
Домен - область пространственной иерархии имен сети интернет, которая обслуживается набором серверов доменных имен (DNS)
URL (Uniform Resource Locator) - универсальный адрес сетевого ресурса в интернете.
16. Виды доступа в Интернет
Доступ в Internet, как и любые другие услуги, обычно получают через их поставщиков, которые называются access provider или service provider. Первые — это "сетевые поставщики", вторые — "поставщики услуг"
Компьютерные сети принято классифицировать по типам передачи данных (широковещательные, сети с передачей от узла к узлу) и по размеру (локальные, муниципальные и глобальные сети). Далее эти типы сетей рассматриваются более подробнее.
Классификация компьютерных сетей по типу передачи данных
Если смотреть в общих чертах, существует два типа технологии передачи:
- широковещательные сети;
- сети с передачей от узла к узлу.
Глобальные сети
Распределенная сеть (WAN)
Распределенные сети WAN предназначены для выполнения следующих функций:
- осуществления связи в больших, географически разделенных областях;
- предоставления пользователям возможности коммуникации в реальном времени с другими пользователями;
- непрерывного обеспечения доступа к удаленным ресурсам через соединения с локальными службами;
- обеспечения службы электронной почты, World Wide Web, передачи файлов и средств электронной коммерции в сети Internet.
Типовые технологии распределенных сетей включают в себя:
- соединения через модемы;
- цифровую сеть с комплексным обслуживанием (Integrated Services Digital Network — ISDN);
- цифровые абонентские каналы (Digital Subscriber Line — DSL);
- технологию, основанную на использовании протокола Frame Relay;
- линии носителей T-типа (США) и E-типа (Европа) — T1, E1, T3, E3 и т.д.;
- синхронную оптическую сеть (Synchronous Optical Network — SONET) — синхронный транспортный сигнал 1-го уровня (STS-1) (оптический носитель
- [OC]-1), STS-3 (OC-3) и т.д.
В большинстве глобальных сетей подсеть состоит из двух раздельных компонентов: линий связи и переключающих элементов. Линии связи, также называемые каналамиили магистралями, переносят данные от машины к машине. Переключающие элементы являются специализированными компьютерами, используемыми для соединения трех или более линий связи. Когда данные появляются на входной линии, переключающий элемент должен выбрать выходную линию — дальнейший маршрут этих данных. В прошлом для названия этих компьютеров не было стандартной терминологии. Сейчас их называют маршрутизаторами (router).
В модели, показанной на рис. ниже, каждый хост соединен с локальной сетью, в которой присутствует маршрутизатор, хотя в некоторых случаях хост может быть связан с маршрутизатором напрямую. Набор линий связи и маршрутизаторов (но не хостов) образует подсеть.
Связь хостов и подсети в ЛВС
Следует также сделать замечание по поводу термина «подсеть» (subnet). Изначально его единственным значением являлся набор маршрутизаторов и линий связи, используемый для передачи пакета от одного хоста к другому. Однако спустя несколько лет этот термин приобрел второй смысл, связанный с адресацией в сети. Таким образом, имеется некая двусмысленность, связанная с термином «подсеть». К сожалению, этому термину в его изначальном смысле нет никакой альтернативы, поэтому нам придется использовать его в обоих смыслах. По контексту всегда будет ясно, что имеется в виду.
Большинство глобальных сетей содержат большое количество кабелей или телефонных линий, соединяющих пару маршрутизаторов. Если какие-либо два маршрутизатора не связаны линией связи напрямую, то они должны общаться при помощи других маршрутизаторов. Когда пакет посылается от одного маршрутизатора другому через несколько промежуточных маршрутизаторов, он получается каждым промежуточным маршрутизатором целиком, хранится на нем, пока требуемая линия связи не освободится, а затем пересылается дальше. Подсеть, работающая по такому принципу, называется подсетью с промежуточным хранением (store-and-forward) илиподсетью с коммутацией пакетов (packet-switched). Почти у всех глобальных сетей (кроме использующих спутники связи) есть подсети с промежуточным хранением. Небольшие пакеты фиксированного размера часто называют ячейками (cell).
Маршрутизация пакетов в глобальной компьютерной сети
Не все глобальные сети используют коммутацию пакетов. Второй возможностью соединить маршрутизаторы глобальной сети является радиосвязь с использованием спутников. Каждый маршрутизатор снабжается антенной, при помощи которой он может принимать и посылать сигнал. Все маршрутизаторы могут принимать сигналы со спутника, а в некоторых случаях они могут также слышать передачи соседних маршрутизаторов, передающих данные на спутник. Иногда все маршрутизаторы соединяются обычной двухточечной подсетью, и только некоторые из них снабжаются спутниковой антенной. Спутниковые сети являются широковещательными и наиболее полезны там, где требуется широковещание.
1. PAN (Personal Area Network) — персональная сеть, предназначенная для взаимодействия различных устройств, принадлежащих одному владельцу.
Персональная сеть — это сеть, построенная «вокруг» человека. Данные сети призваны объединять все персональные электронные устройства пользователя (телефоны, карманные персональные компьютеры, смартфоны, ноутбуки, беспроводные гарнитуры и т. п.).
Отсутствие арбитража среды. Это означает, что встроенных средств контроля, как и кто может работать с этим типом сети — нет.
2. LAN (Local Area Network) — локальные сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг. Термин «LAN» может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть уровня большого завода, занимающего несколько сотен гектаров. Зарубежные источники дают даже близкую оценку — около шести миль (10 км) в радиусе. Локальные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешен только ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой сети непосредственно связана с их профессиональной деятельностью.
Локальная вычислительная сеть — компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры). Несмотря на такие расстояния, подобные сети всё равно относят к локальным.
3. CAN (Campus Area Network — кампусная сеть) — объединяет локальные сети близко расположенных зданий.
CAN (англ. Controller Area Network — сеть контроллеров) — стандарт промышленной сети, ориентированный прежде всего на объединение в единую сеть различных исполнительных устройств и датчиков. Режим передачи — последовательный, широковещательный, пакетный.
CAN разработан компанией Robert Bosch GmbH в середине 1980-х и в настоящее время широко распространён в промышленной автоматизации, технологиях «умного дома», автомобильной промышленности и многих других областях. Стандарт для автомобильной автоматики.
Большое распространение технологии, наличие широкого ассортимента продуктов от различных поставщиков.
Отсутствие единого общепринятого стандарта на протокол высокого уровня, однако же, это и достоинство. Стандарт сети предоставляет широкие возможности для практически безошибочной передачи данных между узлами, оставляя разработчику возможность вложить в этот стандарт всё, что туда сможет поместиться. В этом отношении CAN подобен простому электрическому проводу. Туда можно «затолкать» любой поток информации, который сможет выдержать пропускная способность шины. Известны примеры передачи звука и изображения по шине CAN (Россия). Известен случай создания системы аварийной связи вдоль автодороги длиной несколько десятков километров (Германия). (В первом случае нужна была большая скорость передачи и небольшая длина линии, во втором случае — наоборот). Изготовители, как правило, не афишируют, как именно они используют полезные байты в пакете.
4. MAN (Metropolitan Area Network) — городские сети между учреждениями в пределах одного или нескольких городов, связывающие много локальных вычислительных сетей.
Городская вычислительная сеть (Metropolitan area network, MAN) (от англ. «сеть крупного города») — объединяет компьютеры в пределах города, представляет собой сеть по размерам меньшую чем WAN, но большую, чем LAN.
Самым простым примером городской сети является система кабельного телевидения. Она стала правопреемником обычных антенных сетей в тех местах, где по тем или иным причинам качество эфира было слишком низким. Общая антенна в этих системах устанавливалась на вершине какого-нибудь холма, и сигнал передавался в дома абонентов через кабельные сети.
Когда Интернет стал привлекать к себе массовую аудиторию, операторы кабельного телевидения поняли, что, внеся небольшие изменения в систему, можно сделать так, чтобы по тем же каналам в неиспользуемой части спектра передавались (причём в обе стороны) цифровые данные. С этого момента кабельное телевидение стало постепенно превращаться в MAN.
MAN — это не только кабельное телевидение. Недавние разработки, связанные с высокоскоростным беспроводным доступом в Интернет, привели к созданию других MAN, которые описаны в стандарте IEEE 802.16, который описывает широкополосные беспроводные ЛВС.
MAN (Metropolitan Area Network) — опорная сеть провайдера. То есть точки, связанные скоростными каналами. Расстояние — от 1 до 10 км. Это ещё не WAN, но точно MAN-решения.
MAN применяется для объединения в одну сеть группы сетей, расположенных в разных зданиях. В диаметре такая сеть может составлять от 5 до 50 километров.
Как правило, MAN не принадлежит какой-либо отдельной организации, в большинстве случаев её соединительные элементы и прочее оборудование принадлежит группе пользователей или же провайдеру, кто берёт плату за обслуживание. Об уровне обслуживания заранее договариваются и обсуждают некоторые гарантийные обязательства.
MAN часто действует как высокоскоростная сеть, чтобы позволить совместно использовать региональные ресурсы (подобно большой LAN). Это также часто используется, чтобы обеспечить общедоступное подключение к другим сетям, используя связь с WAN.
(Wide Area Network) — глобальная сеть, покрывающая большие географические регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства. Пример WAN — сети с коммутацией пакетов (Frame relay), через которую могут «разговаривать» между собой различные компьютерные сети. Глобальные сети являются открытыми и ориентированы на обслуживание любых пользователей.
(англ. Wide Area Network, WAN) — компьютерная сеть, охватывающая большие территории и включающая в себя большое число компьютеров.
ГКС служат для объединения разрозненных сетей так, чтобы пользователи и компьютеры, где бы они ни находились, могли взаимодействовать со всеми остальными участниками глобальной сети.
Некоторые ГКС построены исключительно для частных организаций, другие являются средством коммуникации корпоративных ЛВС с сетью Интернет или посредством Интернет с удалёнными сетями, входящими в состав корпоративных. Чаще всего ГКС опирается на выделенные линии, на одном конце которых маршрутизатор подключается к ЛВС, а на другом коммутатор связывается с остальными частями ГКС. Основными используемыми протоколами являются TCP/IP, SONET/SDH, MPLS, ATM и Frame Relay. Ранее был широко распространён протокол X.25, который может по праву считаться прародителем Frame Relay.
Связывает компьютеры, рассредоточенные на расстоянии сотен и тысяч километров. Часто используются уже существующие не очень качественные линии связи. Более низкие, чем в локальных сетях, скорости передачи данных (десятки килобит в секунду) ограничивают набор услуг передачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с использованием электронной почты. Для стойкой передачи дискретных данных применяются более сложные методы и оборудование, чем в локальных сетях.
Глобальные сети отличаются от локальных тем, что рассчитаны на неограниченное число абонентов и используют, как правило, не слишком качественные каналы связи и сравнительно низкую скорость передачи, а механизм управления обменом, у них в принципе не может быть гарантировано скорым.
В глобальных сетях намного более важно не качество связи, а сам факт ее существования. Правда, в настоящий момент уже нельзя провести четкий и однозначный предел между локальными и глобальными сетями. Большинство локальных сетей имеют выход в глобальную сеть, но характер переданной информации, принципы организации обмена, режимы доступа к ресурсам внутри локальной сети, как правило, сильно отличаются от тех, что приняты в глобальной сети. И хотя все компьютеры локальной сети в данном случае включены также и в глобальную сеть, специфику локальной сети это не отменяет. Возможность выхода в глобальную сеть остается всего лишь одним из ресурсов, поделенным пользователями локальной сети.
По территориальному признаку компьютерные сети можно разделить на три основных класса:
Локальные сети (Local Area Network) – сети, организованные в пределах существенно ограниченной территории (комната, этаж, здание, соседние здания). Размер локальной сети не превышает нескольких километров.
Глобальные сети (Wide Area Network) – сети, которые простираются на расстояния от десятков до десятков тысяч километров и могут объединять сотни локальных сетей. Протяженность глобальных сетей может составлять тысячи километров и они интегрированы с сетями масштаба страны.
Региональные сети (Metropolitan Area Network) – сети, расположенные на обширном участке местности. Региональная сеть может соединять компьютеры внутри города (их часто называют городские сети или сети мегаполисов), экономической зоны или отдельно взятой страны. Размер региональных сетей – сотни километров, обычно они связывают локальные сети в масштабах города с возможностью выхода в глобальные.
Указанные выше сети различаются следующими параметрами:
1. Методами передачи данных. В локальных сетях, как правило, используются методы, не требующие предварительной установки соединения – данные просто передаются в канал связи без подтверждения готовности их принять. Глобальные сети ориентированы на соединение, т.е. еще до начала передачи данных между компьютерами сети устанавливается соединение, которое подтверждается обменом компьютеров между собой специальными сигналами.
2. Скоростью передачи данных. Локальные сети обеспечивают наивысшую скорость обмена информацией между компьютерами, глобальные сети работают на относительно низких скоростях, а региональные занимают промежуточное положение.
3. Разнообразием услуг. В локальных сетях существует широкий набор услуг, таких как файловые службы, услуги печати, услуги баз данных и т.д. Глобальные сети предоставляют в основном услуги, связанные с поиском информации, почтой и обменом файлами;
4. Масштабируемостью (возможностью расширения при сохранении качества). Локальные сети обладают плохой масштабируемостью. Глобальным сетям присуща хорошая масштабируемость, так как они изначально разрабатывались для неограниченного числа пользователей.
В современном мире большую популярность приобрели корпоративные компьютерные сети, которые могут содержать различные сочетания всех выше перечисленных признаков и представляют собой сложный комплекс технических, системных и программных средств, функционирующих в рамках отдельных предприятий или корпораций. Территориальный признак в них не имеет никакого значения.
Корпоративная сеть – это, как правило, закрытая компьютерная сеть, в состав которой могут входить сегменты локальных сетей малых, средних и крупных отделений корпорации, объединенные с центральным офисом региональными и глобальными компьютерными сетями с использованием сетевых технологий глобальных компьютерных сетей.
Сеть – это соединение между двумя или более компьютерами, позволяющее им разделять ресурсы. Здесь под ресурсами понимаются хранящиеся на компьютере файлы или подключенные к нему устройства (принтеры, модемы и т.д.). Хотя большинство сетей значительно сложнее, все они базируются на принципе предоставления ресурсов в совместное использование. Компьютеры могут соединяться друг с другом как непосредственно, так и через промежуточные узлы связи. Компьютер, подключенный к сети, называют рабочей станцией, а компьютер, предназначенный для управления сетью и концентрацией данных, называют сервером. Часто и рабочую станцию, и сервер называют узлом сети. Учитывая, что в настоящее время организация работы сетей осуществляется в стеке протоколов TCP/IP, то часто используется понятие «хост». Хост – это объект сети, который может передавать и принимать IP-пакеты (например, рабочие станции, маршрутизаторы и т.д.). Иногда ошибочно понимают под хостом какой-либо сервер, однако в рамках концепции IP-сети и рабочая станция, и сервер являются хостами.
Классификация сетей по территориальному признаку.
Для классификации компьютерных сетей используют различные признаки, но чаще всего сети делят на типы по территориальному признаку, т.е. по величине территории, которую покрывают сети. Это объясняется значительным отличием используемых технологий в локальных и глобальных сетях, несмотря на их постоянное сближение.
К локальным вычислительным сетям – ЛВС (Local Area Networks, LAN) относят сети компьютеров, сосредоточенные на небольшой территории (в радиусе 1-2 км.). В общем случае ЛВС представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации. Короткие расстояние в ЛВС дают возможность использовать относительно дорогие, высококачественные линии связи: редко в настоящее время используются коаксиальные кабели, чаще кабели типа «витая пара» и оптоволоконные кабели. Это обеспечивает низкий уровень ошибок и высокую скорость передачи данных по линии связи. В зависимости от типа сетевого кабеля и метода доступа к данным, который определяет суть сетевой технологии, скорость может быть: 10 Мб/с, 16 Мб/с, 100 Мб/с, 1000 Мб/сек.
Глобальные вычислительные сети – ГВС (Wide Area Networks, WAN) объединяют территориально рассредоточенные компьютеры, которые могут находиться в различных городах и странах. Поскольку прокладка высококачественных линий связей на большие расстояния обходится очень дорого, в ГВС используют уже существующие линии связи, предназначенные для других целей. Часто ГВС строят на основе телефонных/телеграфных каналах общего назначение, спутниковых связей и наземных микроволновых систем.
Региональная вычислительная сеть – РВС (Metropolitan Area Networks, MAN) является менее распространенным типом сетей. Они появились сравнительно недавно и предназначены для обслуживания крупного города, мегаполиса. В то время как LAN наилучшим образом подходит для разделения ресурсов на коротких расстояниях, а WAN обеспечивают работу на больших расстояниях, но с ограниченной скоростью, РВС занимают промежуточное положение. Они используют цифровые магистральные линии связи, часто оптоволоконные, и предназначены для связи ЛВС в масштабах города и соединения ЛВС с ГВС. РВС первоначально были разработаны для передачи данных, но сейчас они поддерживают и такие услуги, как видеоконференции и интегральные передачи голоса и текста. Сети мегаполисов являются общественными сетями и поэтому их услуги обходятся дешевле, чем построения собственной (частной) сети в пределах города.
Классификация сетей по масштабу производственного подразделения.
Еще одним популярным способом классификацией сетей является классификация по масштабу производственного подразделения. По этому признаку отличают сети отделов, сети кампусов и корпоративные сети.
Сети отделов – это сети, которые используются небольшой группой сотрудников, работающих в одном отделе, лаборатории, предприятии. Эти сотрудники решают общие задачи, например, решают одну научную проблему, ведут бухгалтерский учет, занимаются маркетингом. Главной задачей сети отделов является разделение локальных ресурсов: приложения, данные, принтеры, модемы и т.д. Обычно сети отделов имеют один или два сервера и, как правило, не более 30 рабочих станций. Сети отделов обычно не разделяются на подсети. В этих сетях локализуется большая часть трафика предприятия.
Трафик – это характеристика нагрузки коммутационной линии. В компьютерной технике – состояние обмена информацией между компьютерами. Выражение «трафик 100 Мбайт/сутки» обозначает, что за данный промежуток времени по данной линии, соединяющей друг с другом две машины, было передано 100 Мбайт информации.
Сети отделов обычно создаются на основе какой-либо одной сетевой технологии. Например, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring и т.д. Для такой сети характерен один или максимум два типа сетевых операционных систем. Например, Windows 2008 Server или UNIX-подобная сетевая система. Задачи управления сетью на уровне отдела относительно просты: добавление новых пользователей, устранение простых отказов, добавление и настройка новых узлов сети, инсталляция новых версий программного обеспечения.
Сети кампусов получили свое название от английского слова «campus», которое означает «студенческий городок». Именно на территории университетских городков часто возникала потребность объединения компьютеров в сеть. Сейчас это название не связывают со студенческим городком, а использую для обозначения сетей любых предприятий. Отметим особенности этого типа сетей:
1. Сети этого типа объединяют множество сетей отдела одного предприятия в пределах отдельного здания или в пределах одной территории, покрывающей площадь в несколько квадратных километров.
2. Глобальные соединения в сетях кампусов не используются.
3. Службы сети кампуса включают взаимодействие между сетями отделов, доступ к общим базам данных предприятии, доступ к общим принтерам и т.д.
4. На уровне сети кампуса возникают проблемы гетерогенности – неоднородности аппаратного и программного обеспечений. Это объясняется тем, что типы компьютеров, сетевые ОС, сетевая аппаратура могут отличаться в каждом отделе. Отсюда порождается проблема – сложность управления сетями кампусов.
Корпоративные сети называют также сетями масштаба предприятия. Эти сети обладают рядом особенностей.
1. Масштабность – 1000 пользовательских компьютеров, 100 серверов, огромные объемы данных, передаваемых по линиям сетей, множество приложений.
2. Высокая степень гетерогенности – типы компьютеров, коммуникационная система, ОС и приложения различны.
3. Использование глобальных связей. Сети филиалов соединятся с помощью телекоммуникационных средств, включая сюда телефонные каналы, радио каналы и спутниковую связь.
Муниципальные, региональные или городские сети
Муниципальные, региональные или городские сети (metropolitan area network — MAN) объединяют компьютеры в пределах города. Самым распространенным примером муниципальной сети является система кабельного телевидения. Она стала правопреемником обычных антенных телесетей в тех местах, где по тем или иным причинам качество эфира было слишком низким. Общая антенна в этих системах устанавливалась на вершине какого-нибудь холма, и сигнал передавался в дома абонентов.
Вначале стали появляться специализированные, разработанные прямо на объектах сетевые структуры. Затем компании-разработчики занялись продвижением своих систем на рынке, начали заключать договоры с городским правительством и в итоге охватили целые города. Следующим шагом стало создание телевизионных программ и даже целых каналов, предназначенных только для кабельного телевидения. Зачастую они представляли какую-то область интересов. Можно было подписаться на новостной канал, спортивный, посвященный кулинарии, сацу-огороду и т. д. До конца 90-х годов эти системы были предназначены исключительно для телевизионного приема.
Когда Интернет стал привлекать к себе массовую аудиторию, операторы кабельного телевидения поняли, что, внеся небольшие изменения в систему, можно сделать так, чтобы по тем же каналам в неиспользуемой части спектра передавались (причем в обе стороны) цифровые данные. С этого момента кабельное телевидение стало постепенно превращаться в муниципальную компьютерную сеть. В первом приближении систему MAN можно представить себе такой, как она изображена на рис. ниже. На этом рисунке видно, что по одним и тем же линиям передается и телевизионный, и цифровой сигналы. Во входном устройстве они смешиваются и передаются абонентам. Мы еще вернемся к этому вопросу позднее.
Муниципальная сеть на базе кабельного ТВ
Впрочем, муниципальные сети — это не только кабельное телевидение. Недавние разработки, связанные с высокоскоростным беспроводным доступом в Интернет, привели к созданию других MAN, которые описаны в стандарте IEEE 802.16.
MAN-сеть может быть создана с использованием беспроводной мостовой технологии путем передачи сигналов через открытые телекоммуникационные инфраструктуры. Широкая полоса пропускания, предоставляемая доступными в настоящее время оптическими каналами, делает MAN-сети более функциональным и экономически доступным средством, чем раньше. MAN-сети отличаются от LAN- и WAN-сетей следующими функциями:
- MAN-сети соединяют друг с другом пользователей, находящихся в географической зоне или области большей, чем область LAN-сети, но меньшей, чем WAN-сети;
- MAN-сети соединяют сети города в одну сеть большего размера (которая может также обеспечивать эффективное соединение с WAN-сетью);
- MAN-сети также используются для соединения между собой нескольких локальных сетей LAN путем создания мостовых соединений через магистральные линии.
Сеть масштаба города
Локальные сети
Локальными сетями (Local Area Network — LAN) называют частные сети, размещающиеся, как правило, в одном здании или на территории какой-либо организации площадью до нескольких квадратных километров. Их часто используют для объединения компьютеров и рабочих станций в офисах компании или предприятия для предоставления совместного доступа к ресурсам (например, принтерам) и обмена информацией. Локальные сети отличаются от других сетей тремя характеристиками:
- размерами,
- технологией передачи данных,
- топологией.
Локальные сети ограничены в размерах — это означает, что время пересылки пакета ограничено сверху и этот предел заранее известен. Знание этого предела позволяет применять определенные типы разработки, которые были бы невозможны в противоположном случае. Кроме того, это упрощает управление локальной сетью.
Локальная сеть на основе концентратора
Локальная сеть создается для того, чтобы:
- функционировать в ограниченной географической области;
- обеспечить доступ многих пользователей к передающей среде с широкой полосой пропускания;
- обеспечить постоянную доступность удаленных ресурсов, подсоединенных к локальным службам;
- обеспечить физическое соединение смежных сетевых устройств.
Типичными технологиями локальных сетей являются следующие:
В локальных сетях часто применяется технология передачи данных, состоящая из единственного кабеля, к которому присоединены все машины. Это подобно тому, как раньше в сельской местности использовались телефонные линии. Обычные локальные сети имеют пропускную способность канала связи от 10 до 100 Мбит/с, невысокую задержку (десятые доли микросекунды) и очень мало ошибок. Наиболее современные локальные сети могут обмениваться информацией на более высоких скоростях, доходящих до 10 Гбит/с.
В широковещательных локальных сетях могут применяться различные топологические структуры. На рис. ниже показаны две из них. В сети с общей шиной (линейный кабель) в каждый момент одна из машин является хозяином шины (master) и имеет право на передачу.
Широковещательные сети: шина (а); кольцо (б)
Все остальные машины должны в этот момент воздержаться от передачи. Если две машины захотят что-нибудь передавать одновременно, то возникнет конфликт, для разрешения которого требуется специальный механизм. Этот механизм может быть централизованным или распределенным. Например, стандарт IEEE 802.3, называемый Ethernet, описывает широковещательную сеть с топологией общей шины с децентрализованным управлением, работающую на скоростях от 10 Мбит/с до 10 Гбит/с. Компьютеры в сети Ethernet могут выполнять передачу в любое время. При столкновении двух или более пакетов каждый компьютер просто ждет в течение случайного интервала времени, после которого снова пытается передать пакет.
Вторым типом широковещательных сетей является кольцо. В кольце каждый бит передается по цепочке, не ожидая остальной части пакета. Обычно каждый бит успевает обойти все кольцо, прежде чем будет передан весь пакет. Как и во всех широковещательных сетях, требуется некая система арбитража для управления доступом к линии. Применяемые для этого методы будут описаны далее в этой книге. Стандарт IEEE 802.5 (маркерное кольцо) описывает популярную кольцевую локальную сеть, работающую на скоростях 4 и 16 Мбит/с. Еще одним примером кольцевой сети является FDDI (оптоволоконная сеть).
В зависимости от способа назначения канала широковещательные сети подразделяются на статические и динамические. При статическом назначении используется циклический алгоритм и все время делится между всеми машинами на равные интервалы, так что машина может передавать данные только в течение выделенного ей интервала времени. При этом емкость канала расходуется неэкономно, так как временной интервал предоставляется машинам независимо от того, есть им что сказать или нет. Поэтому чаще используется динамическое (то есть по требованию) предоставление доступа к каналу.
Методы динамического предоставления доступа к каналу также могут быть централизованными либо децентрализованными. При централизованном методе предоставления доступа к каналу должен существовать арбитр шины, определяющий машину, получающую право на передачу. Арбитр должен принимать решение на основании получаемых запросов и некоего внутреннего алгоритма. При децентрализованном методе каждая машина должна сама решать, передавать ей что-нибудь или нет. Можно подумать, что подобный метод обязательно приводит к беспорядку, однако это не так.
Широковещательные сети
Классификация компьютерных сетей по размеру
Другим признаком классификации сетей является их размер. На рис. ниже приведена классификация мультипроцессорных систем в зависимости от их размеров. В верхней строке таблицы помещаются персональные сети, то есть сети, предназначенные для одного человека. Примером может служить беспроводная сеть, соединяющая компьютер, мышь, клавиатуру и принтер. Устройство типа PDA, контролирующее работу слухового аппарата или являющееся кардиостимулятором, тоже попадает в эту категорию. Далее в таблице следуют более протяженные сети. Их можно разделить на следующие типы: локальные, муниципальные и глобальные сети. И замыкают таблицу объединения двух и более сетей. Хорошо известным примером такого объединения выступает Интернет. Размеры сетей являются весьма важным классификационным фактором, поскольку в сетях различного размера применяется различная техника.
Классификация многопроцессорных систем по размеру
Сети с передачей от узла к узлу
Сети с передачей от узла к узлу, напротив, состоят из большого количества соединенных пар машин. В сети подобного типа пакету, чтобы добраться до пункта назначения, необходимо пройти через ряд промежуточных машин. Часто при этом существует несколько возможных путей от источника до получателя, поэтому алгоритмы вычисления таких путей играют очень важную роль в сетях с передачей от узла к узлу. Обычно (хотя имеются и исключения) небольшие, географически локализованные в одном месте сети используют широковещательную передачу, тогда как в более крупных сетях применяется передача от узла к узлу. В последнем случае имеется один отправитель и один получатель, и такую систему иногда называют однонаправленной передачей.
Читайте также: