Локальные и глобальные компьютерные сети

     10BASE2 (тонкий коаксиальный кабель);

     10BASE-T (витая пара);

     10BASE-F (оптоволоконный кабель).

     Fast Ethernet – высокоскоростная разновидность сети Ethernet, обеспечивающая скорость передачи 100 Мбит/с. Сети Fast Ethernet совместимы с сетями, выполненными по  стандарту Ethernet. Основная топология сети Fast Ethernet - пассивная звезда.

       Стандарт определяет три типа  среды передачи для Fast Ethernet:

     100BASE-T4 (счетверенная витая пара);

     100BASE-TX (сдвоенная витая пара);  

     100BASE-FX (оптоволоконный кабель).

     Gigabit Ethernet – высокоскоростная разновидность сети Ethernet, обеспечивающая скорость передачи 1000 Мбит/с. Стандарт сети Gigabit Ethernet в настоящее время включает в себя следующие типы среды передачи:

     1000BASE-SX – сегмент на мультимодовом оптоволоконном кабеле с длиной волны светового сигнала 850 нм.

     1000BASE-LX – сегмент на мультимодовом и одномодовом оптоволоконном кабеле с длиной волны светового сигнала 1300 нм.

     1000BASE-CX – сегмент на электрическом  кабеле (экранированная витая пара).

     1000BASE-T – сегмент на электрическом  кабеле (счетверенная неэкранированная  витая пара).

     В связи с тем, что сети совместимы, легко и просто соединять сегменты Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet в единую сеть.

       Сеть Arcnet - это одна из старейших сетей. В качестве топологии сеть Arcnet использует “шину” и “пассивную звезду”. Сеть Arcnet пользовалась большой популярностью. Среди основных достоинств сети Arcnet можно назвать высокую надежность, низкую стоимость адаптеров и гибкость. Основным недостаткам сети является низкая скорость передачи информации (2,5 Мбит/с).

     FDDI (Fber Distributed Data Interface) – стандартизованная спецификация для сетевой архитектуры высокоскоростной передачи данных по оптоволоконным линиям. Скорость передачи – 100 Мбит/с.

       Основные технические характеристики  сети FDDI следующие:

     Максимальное  количество абонентов сети – 1000.

     Максимальная  протяженность кольца сети – 20 км

     Максимальное  расстояние между абонентами сети – 2 км.

     Среда передачи – оптоволоконный кабель

     Meтод доступа – маркерный.

     Скорость  передачи информации – 100 Мбит/с. 

     2.4 Способы построения локальных сетей 

     Компьютерная  сеть – это сложный комплекс взаимосвязанных  и согласованно функционирующих  программных и аппаратных компонентов.

       Компьютерную сеть можно представить  многослойной моделью, состоящей  из слоев:

- компьютеры;

- коммуникационное оборудование;

- операционные системы;

- сетевые приложения.

     Компьютеры

       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. 

     Коммуникационное  оборудование

     Сетевой адаптер – это специальное  устройство, которое предназначено  для сопряжения компьютера с локальной  сетью и для организации двунаправленного обмена данными в сети. Сетевая  карта вставляется в свободный  слот расширения на материнской плате  и  оборудована собственным процессором  и памятью, а для подключения  к сети имеет разъем типа RJ-45. Наиболее распространены карты типа PCI, которые  вставляются в слот  расширения PCI на материнской плате. В зависимости  от применяемой технологии Ethernet, Fast Ethernet или Gigabit Ethernet и сетевой карты скорость передачи данных в сети может быть: 10, 100 или 1000 Мбит/с.

     Сетевые кабели

       В качестве кабелей соединяющих  отдельные ПК и коммуникационное  оборудование в локальных сетях  применяются:

      1. Витая пара – передающая  линия связи, которая представляет  собой два провода, перекрученных  друг с другом с определенным  шагом с целью снижения влияния  электромагнитных полей.

      2. Коаксиальный кабель – кабель, который состоит из одного  центрального проводника в изоляторе  и второго проводника расположенного  поверх изолятора.

      3. Оптический кабель – это  кабель, в котором носителем информации  является световой луч, распространяющийся  по оптическому волокну.

       Кроме того, в качестве передающей  среды в беспроводных локальных  сетях используются радиоволны  в микроволновом диапазоне.

       К коммуникационному оборудованию  локальных сетей относятся: трансиверы, повторители, концентраторы, мосты,  коммутаторы, маршрутизаторы и  шлюзы.

       Часть оборудования (приемопередатчики  или трансиверы, повторители или  репитеры и концентраторы или  hubs) служит для объединения нескольких компьютеров в требуемую конфигурацию сети.

       Другая часть оборудования (мосты,  коммутаторы) предназначены для  логической структуризации сети. Так как локальные сети являются  широковещательными (Ethernet и Token Ring), то с увеличением количества компьютеров в сети, построенной на основе концентраторов, увеличивается время задержки доступа компьютеров к сети и возникновению коллизий.

       Третья часть оборудования предназначена  для объединения нескольких локальных  сетей в единую сеть: маршрутизаторы (routers), шлюзы (gateways). К этой части оборудования можно отнести и мосты (bridges), а также коммутаторы (switches).

     Повторители (repeater) – устройства для восстановления и усиления сигналов в сети, служащие для увеличения ее длины.

     Приемопередатчики (трансиверы) – это устройства, предназначенные  для приема пакетов от контроллера  рабочих станций сети и передачи их в сеть. Трансиверы (конверторы) могут  преобразовывать электрические  сигналы в другие виды сигналов (оптические или радиосигналы) с целью использования  других сред передачи информации.

     Концентраторы или хабы (Hub) – устройства множественного доступа, которые объединяет в одной точке отдельные физические отрезки кабеля, образуют общую среду передачи данных или сегменты сети, т.е. хабы используются для создания сегментов и являются средством физической структуризации сети.

     Мосты (bridges) – это программно – аппаратные устройства, которые обеспечивают соединение нескольких локальных сетей между собой. Мосты предназначены для логической структуризации сети или для соединения в основном идентичных сетей, имеющих некоторые физические различия.

     Коммутаторы (switches) - программно – аппаратные устройства являются быстродействующим аналогом мостов, которые делят общую среду передачи данных на логические сегменты. Логический сегмент образуется путем объединения нескольких физических сегментов с помощью одного или нескольких концентраторов. Каждый логический сегмент подключается к отдельному порту коммутатора. При поступлении данных с компьютера - отправителя на какой-либо из портов коммутатор передаст эти данные, но не на все порты, как в концентраторе, а только на тот порт, к которому подключен сегмент, содержащий компьютер - получатель данных.

     Маршрутизаторы (routers). Эти устройства обеспечивают выбор маршрута передачи данных между несколькими сетями, имеющими различную архитектуру или протоколы. Они обеспечивают сложный уровень сервиса, так как могут выполнять “интеллектуальные” функции: выбор наилучшего маршрута для передачи сообщения, адресованного другой сети; защиту данных; буферизацию передаваемых данных; различные протокольные преобразования. Маршрутизаторы применяют только для связи однородных сетей.

     Шлюзы (gateway) – устройства (компьютер), служащие для объединения разнородных сетей с различными протоколами обмена. Шлюзы выполняют протокольное преобразование для сети, в частности преобразование сообщения из одного формата в другой.

     Эффективность функционирования ЛВС определяется параметрами, выбранными при конфигурировании сети. Конфигурация сети базируется на существующих технологиях и мировом  опыте, а также на принятых во всем мире стандартах построения ЛВС и  определяется требованиями, предъявляемыми к ней, а также финансовыми  возможностями организаций.

       Исходя из существующих условий  и требований, в каждом отдельном  случае выбирается топология  сети, кабельная структура, коммуникационное  оборудование, протоколы и методы  передачи данных, способы организации  взаимодействия устройств, сетевая  операционная система. 

 

     3 Сетевые технологии. Глобальные сети и технологии глобальных сетей

     3.1 Глобальные сети с коммутацией каналов и пакетов 

     Глобальные  сети Wide Area Networks (WAN), которые относятся к территориальными компьютерными сетями, предназначены, как и локальные сети для предоставления услуг, но значительно большему количеству пользователей, находящихся на большой территории.

     Методы  коммутации

     В глобальных сетях существует три  принципиально различные схемы  коммутации:

- коммутация каналов;

- коммутация сообщений

- коммутация пакетов;

     Коммутация  каналов в глобальных сетях –  процесс, который по запросу осуществляет соединение двух или более станций  данных и обеспечивает монопольное  использование канала передачи данных до тех пор, пока не произойдет разъединение. Коммутация каналов подразумевает  образование непрерывного составного физического канала из последовательно  соединенных отдельных канальных  участков для прямой передачи данных между узлами. Отдельные каналы соединяются  между собой специальной аппаратурой  – коммутаторами, которые могут  устанавливать связи между любыми конечными узлами сети.

     Коммутация  сообщений в глобальных сетях  – процесс пересылки данных, включающий прием, хранение, выбор исходного  направления и дальнейшую передачу сообщений без нарушения их целостности. Используются в тех случаях, когда  не ожидается немедленной реакции  на сообщение. Сообщения передаются между транзитными  компьютерами сети с временной буферизацией их на дисках каждого компьютера. Сообщениями  называются данные, объединенные смысловым  содержанием, имеющие определенную структуру и пригодные для  обработки, пересылки или использования.

     Источниками сообщений могут быть голос, изображения, текст, данные. Для передачи звука традиционно используется телефон, изображений – телевидение, текста – телеграф (телетайп), данных – вычислительные сети. Установление соединения между отправителем и получателем с возможностью обмена сообщениями без заметных временных задержек характеризует режим работы online. При существенных задержках с запоминанием информации в промежуточных узлах имеем режим offline.

     Коммутация  пакетов в глобальных сетях –  это коммутация сообщений, представляемых в виде адресуемых пакетов, когда  канал передачи данных занят только во время передачи пакета и по ее завершению освобождается для передачи других пакетов. Коммутаторы сети, в  роли которых выступают шлюзы  и маршрутизаторы, принимают пакеты от конечных узлов и на основании  адресной информации передают их друг другу, а в конечном итоге станции  назначения.

       В глобальных сетях для передачи  информации применяются следующие  виды коммутации: