Теоретические основы Интернета. Протоколы

Клиент – задача, рабочая станция или пользователь компьютерной сети. В процессе обработки данных клиент формирует запрос на сервер для выполнения сложных процедур: чтение файла, поиск информации   базе данных и т. п. Сервер выполняет запрос, результаты выполнения запроса передаются клиенту. Для подобных систем принята терминология клиент - сервер.

Компьютерные сети подразделяются на два типа: одноранговые сети и сети на основе выделенного сервера. Между этими двумя типами сетей существует принципиальные различия. В одноранговой сети нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и нет единого устройства для хранения данных. Все компьютеры в такой сети равноправны. Пользователю сети доступны все устройства, подключенные к другим станциям. Такая сеть высоконадежна и имеет сравнительно небольшую стоимость. Одноранговые сети, как правило, объединяют не более десятка компьютеров. К недостаткам относятся следующие обстоятельства: эффективность работы сети зависит от количества станций, управлять такой сетью сложно, также сложно обеспечить качественную защиту информации, кроме того, в такой сети трудно модифицировать и обновлять программное обеспечение.

В сетях с выделенным сервером один из компьютеров (сервер) выполняет функции хранения данных, управления взаимодействием между рабочими станциями и ряд сервисных функций. На сервере устанавливается сетевая операционная система, к нему подключаются все выделяемые внешние устройства – жесткие диски, принтеры, модемы. Взаимодействие между рабочими станциями устанавливается через сервер. В такой сети возможно построить надежную систему защиты информации, она обеспечивает высокое быстродействие, просто управляема, в ней отсутствует ограничение на число рабочих станций. К недостаткам надо отнести высокую стоимость сети, зависимость быстродействия и надежности работы сети от сервера, меньшую гибкость системы по сравнению с одноранговой сетью.

По территории, где расположена ЛВС, вычислительные машины могут быть расположены самым причудливым образом.   С точки   зрения   методов   управления ЛВС взаимное расположение ЭВМ имеет большое значение.

Топология ЛВС – это усредненная геометрическая схема соединения узлов сети. Для ЛВС типичными являются четыре топологии: шинная, звездообразная, кольцевая и ячеистая. Компьютерная сеть рассматривается как совокупность узлов сети, а узел – это любое устройство, подключенное к передающей среде сети.

Рис.1 Топология шина

Шинная топология самая простая. В ней используется один кабель, называемый магистралью или сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры (см. рис.1). Данные распространяются по кабелю в обе стороны. Промежуточные узлы не транслируют поступающих сообщений. Информация поступает на все узлы, но принимается только там, куда адресована. Для гашения сигналов на концах кабеля устанавливаются терминаторы. Сеть имеет высокое быстродействие и устойчива к неисправностям отдельных узлов. К недостаткам относятся малая протяженность сети, невозможность использования различных типов кабеля в пределах сети. Шина – пассивная топология: компьютеры только слушают передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Выход некоторых компьютеров из строя никак не сказывается на работе сети.

Рис.2 Топология звезда

Звездообразная топология требует выделения центрального узла, к которому подключаются все остальные. Этот узел называется концентратором (hub). Информация передается через центральный узел, который ретранслирует, переключает и маршрутизирует всю информацию в сети (см. рис.2). Взаимодействие станций здесь простое, но работоспособность сети зависит целиком от центрального узла. Главное преимущество этой топологии – более высокая надежность. Выход из строя нескольких компьютеров на работу сети не влияет.

Рис.3 Топология кольцо

Кольцевая топология предусматривает соединение узлов замкнутой кривой – кабелем передающей среды (см. рис.3). Информация передается от узла к узлу. Это активная топология. Каждый промежуточный узел между передатчиком и прёемником ретранслирует посланное сообщение. Принимающий узел сам распознает и получает адресованное ему сообщение. Эта топология – лучшая для небольших сетей, занимающих очень ограниченное пространство. В этой сети нет центрального узла. Из недостатков следует отметить небольшое быстродействие и необходимость специальных мер для сохранения целостности тракта передачи информации. Выход из строя хотя бы одного компьютера приводит к падению сети.

Рис.4 Ячеистая топология

Сеть с ячеистой топологией (см. рис.4) обладает высокой избыточностью. В ней каждый компьютер соединен с каждым другим отдельным кабелем. Разрыв кабеля не сказывается на работоспособности сети, т. к. сообщение может дойти до адресата другим маршрутом. Основной недостаток сети – большие затраты на прокладку кабеля и высокая стоимость системы в целом.

На практике кроме базовых технологий применяются их комбинации - комбинированные технологии, чаще всего звезда-шина и звезда-кольцо.

Локальные вычислительные сети могут объединяться. Самый простой способ – объединение одинаковых сетей в пределах ограниченного пространства. Для этого используют мосты. Мост – это устройство, соединяющее две сети, использующие одинаковые методы передачи данных. Мост может соединять сети разных топологий, но работающие под управлением однотипных сетевых операционных систем.

Сеть сложной конфигурации, представляющая собой соединение нескольких сетей, нуждается в специальном устройстве. Задача этого устройства – отправить сообщение в нужную сеть. Такое устройство называется маршрутизатором или роутером. Маршрутизатор – устройство, соединяющее сети разного типа, но использующие одну операционную систему. Кроме того, маршрутизатор обеспечивает балансировку нагрузки в сети, перенаправляя потоки сообщений по свободным каналам связи.

Для объединения ЛВС совершенно различного типа, работающих по существенно отличающимся друг от друга протоколам, предусмотрены специальные устройства – шлюзы. Шлюз - устройство, позволяющее организовать обмен данными между двумя сетями, использующими различные протоколы взаимодействия. Шлюз осуществляет свои функции на уровне выше сетевого. С помощью шлюзов можно локальную сеть подключить к глобальной. Мосты, маршрутизаторы и шлюзы конструктивно выполняются в виде плат, которые устанавливаются на компьютерах.

Список литературы

1. Билл Дизель Outlook 2002 для "чайников" = Outlook(r) 2002 For Dummies(r). — М.: «Диалектика», 2003. — С. 288.
2. Шапорев С.Д. Информатика. Теоретический курс и практические занятия.: Издательство «БХВ-Петербург», 2008.-480с.
3. http://nemakova.narod.ru/Lek_5.htm
4. http://neyron.at.tut.by/