Классификация компьютерных сетей

Рис. 5 Шинная топология

4. Древовидная структура ЛВС. Наряду с известными топологиями вычислительных сетей кольцо, звезда и шина, на практике применяется и комбинированная, на пример древовидная структура. Она образуется в основном в виде комбинаций вышеназванных топологий вычислительных сетей (рис.6).

Рис. 6 Древовидная структура

5. Каждый с каждым. При таком соединений каждый компьютер соединяется со всеми компьютерами в сети.
6. Ячеистая сеть - сеть, которая содержит по крайней мере два узла, имеющих два или более пути между ними.
7. Полносвязная сеть - сеть, в которой имеется ветвь между любыми двумя узлами.

 

 

2.1. Классификация сетей.

Классифицировать компьютерные сети можно по различным признакам. По способу управления сетью есть централизованные, децентрализованные и смешанные сети.

По типу организации передачи данных бывают сети:

• С коммутацией⁴ каналов;
• С коммутацией сообщений;
• С коммутацией пакетов;

По характеру функций реализуемых сетью бывают:

• Вычислительные;
• Информационные;
• Смешанные или информационно-вычислительные.   Информационно-вычислительная сеть создается с целью повышения оперативности обслуживания абонентов.

По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на низко-, средне- и высокоскоростные:

• низкоскоростные сети - до 10 Мбит/с;
• среднескоростные сети- до 100 Мбит/с;
• высокоскоростные сети - свыше 100 Мбит/с.

По типу среды передачи сети разделяются на:

• проводные (на коаксиальном кабеле, на витой паре, оптоволоконные);
• беспроводные с передачей информации по радиоканалам или в инфракрасном диапазоне.

По способу организации взаимодействия компьютеров сети делят на одноранговые и с выделенным сервером (иерархические сети).

• Все компьютеры одноранговой сети равноправны. Любой пользователь сети может получить доступ к данным, хранящимся на любом компьютере. ---  Главное достоинство одноранговых сетей – это простота установки и эксплуатации. Главный недостаток состоит в том, что в условиях одноранговых сетей затруднено решение вопросов защиты информации. Поэтому такой способ организации сети используется для сетей с небольшим количеством компьютеров и там, где вопрос защиты данных не является принципиальным.
• В иерархической сети при установке сети заранее выделяются один или несколько серверов - компьютеров, управляющих обменом данных по сети и распределением ресурсов. Любой компьютер, имеющий доступ к услугам сервера называют клиентом сети или рабочей станцией. Сервер в иерархических сетях - это постоянное хранилище разделяемых ресурсов. Сам сервер может быть клиентом только сервера более высокого уровня иерархии. Иерархическая модель сети является наиболее предпочтительной, так как позволяет создать наиболее устойчивую структуру сети и более рационально распределить ресурсы. Также достоинством иерархической сети является более высокий уровень защиты данных. К недостаткам иерархической сети, по сравнению с одноранговыми сетями, относятся:
• 1. Необходимость дополнительной ОС для сервера.
• 2. Более высокая сложность установки и модернизации сети.
• 3. Необходимость выделения отдельного компьютера в качестве сервера

       По технологии использования сервера различают сети с архитектурой файл-сервер и сети с архитектурой клиент-сервер.

• В первой модели используется файловый сервер, на котором хранится большинство программ и данных. По требованию пользователя ему пересылаются необходимая программа и данные. Обработка информации выполняется на рабочей станции.
• В системах с архитектурой клиент-сервер обмен данными осуществляется между приложением-клиентом и приложением-сервером. Хранение данных и их обработка производится на мощном сервере, который выполняет также контроль за доступом к ресурсам и данным. Рабочая станция получает только результаты запроса.

В зависимости от территориального расположения абонентских систем вычислительные сети можно разделить на три основных класса:

• глобальные сети (WAN - Wide Area Network);
• региональные сети (MAN - Metropolitan Area Network);
• локальные сети (LAN - Local Area Network).

Глобальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи, радиосвязи и систем спутниковой связи. Глобальные вычислительные сети позволят решить проблему объединения информационных ресурсов всего человечества и организации доступа к этим ресурсам.

Региональная вычислительная сеть связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Она может включать абонентов внутри большого города, экономического региона, отдельной страны. Обычно расстояние между абонентами региональной вычислительной сети составляет десятки - сотни километров.

Локальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. В настоящее время не существует четких ограничений на территориальный разброс абонентов локальной вычислительной сети. Обычно такая сеть привязана к конкретному месту. К классу локальных вычислительных сетей относятся сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов и т. д. Протяженность такой сети можно ограничить пределами 2-2,5 км.

Объединение глобальных, региональных и локальных вычислительных сетей позволяет создавать многосетевые иерархии. Далее рассмотрим эту классификацию более подробно.

 

 

2.2 Локальные сети.

          Подобная сеть создается, как  правило, для совместного использования  ресурсов ЭВМ или данных в  пределах одной организации или  фирмы. Например, для коллективного использования дорогостоящих периферийных устройств, для коллективного использования некоторой базы данных или архивных данных. Она может использоваться и для передачи сообщений между пользователями.

Локальная сеть – это компьютерная сеть, в которой ЭВМ расположены на небольшом расстоянии друг от друга, не использующая средства связи общего назначения типа телефонных сетей⁵.

Компьютеры локальной сети используют единый комплект протоколов для всех участников. По территориальному признаку локальные сети отличаются компактностью. Они могут объединять компьютеры одного помещения, этажа, здания, компактно расположенных сооружений. Группы сотрудников, работающих над одним проектом в рамках локальной сети, называются  рабочими группами. В рамках одной локальной сети могут работать несколько рабочих групп. У участников рабочих групп могут быть разные права для доступа к общим ресурсам сети. Совокупность приемов разделения и ограничения прав участников компьютерной сети называется политикой сети. Управление сетевыми политиками называется администрированием сети. Лицо, управляющее организацией работы участников локальной сети, называется системным администратором.

Простейшее устройство для соединения между собой двух локальных сетей, использующих одинаковые протоколы, называется мостом. Мост может быть аппаратным или программным. Цель моста – не выпускать за пределы локальной сети данные, предназначенные для внутреннего использования.

Для связи между собой  нескольких локальных сетей, работающих по разным протоколам, служат специальные средства, называемые шлюзами. Шлюзы могут быть как аппаратными, так и программными. Например, это может быть специальный компьютер – шлюзовый сервер, а может быть и компьютерная программа.

При подключении локальной  сети предприятия к глобальной сети важную роль играет понятие сетевой безопасности. В частности, должен быть ограничен доступ в локальную сеть для посторонних лиц извне, а также ограничен выход за пределы локальной сети сотрудников предприятия, не имеющих соответствующих прав. Для обеспечения сетевой безопасности между локальной и глобальной сетью устанавливают брандмауэры. Брандмауэром может быть специальный компьютер или компьютерная программа, препятствующая несанкционированному перемещению данных между сетями.

Существуют различные каналы связи локальных сетей. Канал связи – это физическая среда передачи информации – важнейший компонент сети. Основная характеристика канала связи – пропускная способность, т.е. максимальная скорость передачи информации. В ЛС (локальных сетях) используются следующие виды каналов связи:

• Витая пара – проводной канал связи, содержащий пару скрученных проводников. Обладает малой пропускной способностью до 100 Мбит/с на расстояние до нескольких километров.
• Коаксильный кабель – обладает средней пропускной способностью до 500 Мбит/с.
• Оптоволоконный кабель – обладает высокой пропускной способностью до 100 Гбит/с на расстояние до 50 км с высокой помехозащищенностью.
• Существуют и беспроводные локальные сети:

 – Wi-Fi. В них информация между ЭВМ передается в СВЧ-диапазоне – 2 400-2 483,5 МГц на расстоянии 100 внутри помещения и 500 метров за его пределами. Беспроводная сеть имеет ряд преимуществ – ее функционирование не зависит от повреждения кабеля, не требует прокладки кабеля, что экономически выгодно (можно представить себе, во что обойдется прокладка кабеля под железнодорожным или автодорожным полотном. – С.Р.).

- 3G (в диапазоне 2 000 МГц) со скоростью до 50 Мбит/с, предоставляемая сотовыми операторами, Wi-Max(в диапазоне 2 500 – 2 600 МГц), позволяющая передавать данные на значительные расстояния и с большей скоростью. Активно развивается стандарт LTE – мобильный беспроводной доступ к сети, при котором высокоскоростная связь организуется между подвижными аппаратными компонентами сети (абонентскими устройствами – например, ноутбуками). Досадно, но развитие данных видов связи сдерживается рядом ведомств – Главной комиссией по радиочастотам России, силовыми ведомствами (Минобороны).

 

 

 

2.3. Глобальные сети.

Глобальные сети имеют, как правило, увеличенные географические размеры. Они могут объединять как отдельные компьютеры, так и отдельные локальные сети, в том числе и использующие различные протоколы. Глобальные сети имеют и ряд других особенностей по сравнению с локальными сетями:

1. Глобальные сети, в основном используют в качестве каналов связи телефонные линии – это медленные каналы с высоким уровнем ошибок. Однако в настоящее время все более внедряются высокоскоростные и оптоволоконные каналы связи.
2. ЭВМ подключаются к каналам связи с помощью специальных устройств, называемых модемами.

     Модем – это устройство, позволяющее обмениваться информацией между компьютерами через телефонную сеть путем взаимного преобразования цифровой и аналоговой информации.

Конфигурация таких  сетей может быть различной и в отличие от ЛС нерегулярна. Internet (International Net) — всемирная система объединённых компьютерных сетей, охватывающая весь мир. К середине 2008 г. число пользователей, регулярно использующих Интернет, составило около 1,5 млрд человек (около четверти населения Земли)⁶.Вместе с подключенными к нему компьютерами, Интернет служит основой для развития «информационного общества». Ежемесячно размер сети увеличивается на 7-10%. Internet образует как бы ядро, обеспечивающее связь различных информационных сетей, принадлежащих различным учреждениям во всем мире, одна с другой.   В настоящее время в сети Internet используются практически все известные линии связи от низкоскоростных телефонных линий до высокоскоростных цифровых спутниковых каналов. Операционные системы, используемые в сети Internet, также отличаются разнообразием.

Практически Internet состоит из множества локальных и глобальных сетей, принадлежащих различным компаниям и предприятиям, связанных между собой различными линиями связи. Internet можно представить себе в виде мозаики, сложенной из небольших сетей разной величины, которые активно взаимодействуют одна с другой, пересылая файлы, сообщения и т.п. (Рис. 7 в Приложении).

Внутри каждой сети, входящей в Internet, существуют конкретная структура связи и определенная дисциплина управления. Внутри Internet структура и методы соединений между различными сетями для конкретного пользователя не имеют никакого значения (Рис. 8).

 

Рис. 8 Иерархия компьютерных сетей

Основное, что отличает Internet от других сетей, — это ее протоколы — TCP/IP. Вообще, термин протоколы TCP/IP - это образно говоря, «язык», используемый компьютерами для обмена данными при работе в сети. Чтобы различные компьютеры сети всех стран могли взаимодействовать, они должны «разговаривать» на одном «языке», то есть использовать один и тот же протокол. Проще говоря, протокол — это правила передачи данных между узлами компьютерной сети⁷. Наиболее распространённые интернет-протоколы можно просмотреть в Приложении.