Лекция "КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ"

КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ     тема 4 вопрос 1 По степени  территориальной рассредоточенности  основных элементов сети (абонентских систем, узлов связи) различают глобальные, региональные и локальные компьютерные сети. Глобальные   компьютерные   сети  (ГКС)   объединяют   абонентские   системы,   рассредоточенные   на большой территории, охватывающей различные страны и континенты. Они решают проблему объединения информационных   ресурсов   всего   человечества   и   организации   доступа   к   ним.   Взаимодействие   АС осуществляется   на   базе   различных   территориальных   сетей   связи   (ТСС),   в   которых   используются телефонные линии связи, радиосвязь, системы спутниковой связи. Региональные   компьютерные   сети  (РКС)   объединяют   абонентские   системы,   расположенные   в пределах   отдельного   региона   –   города,   административного   района;   функционируют   в   интересах организаций и пользователей региона и, как правило, имеют выход в ГКС. Взаимодействие абонентских систем осуществляется также с помощью ТСС.         Локальные компьютерные сети (ЛКС) объединяют абонентские системы, расположенные в пределах небольшой территории (этаж здания, здание, несколько зданий одного и того же предприятия). К классу ЛКС   относятся   сети   предприятий,   фирм,   банков,   офисов,   учебных   заведений   и   т.д.   Принципиальным отличием ЛКС от других классов сетей является наличие своей штатной системы передачи данных. Отдельный   класс   представляют  корпоративные   компьютерные   сети  (ККС),   которые   являются технической базой компаний, корпораций, организаций и т.д. Такая сеть играет ведущую роль в реализации задач   планирования,   организации   и   осуществления   производственно­хозяйственной   деятельности корпорации.        По способу управления различают сети с централизованным управлением, когда в сети имеется один или несколько управляющих органов, децентрализованным (каждая АС имеет средства для управления сетью)   и   смешанным   управлением,   в   которых   в   определенном   сочетании   реализованы   принципы централизованного   и   децентрализованного   управления   (например,   под   централизованным   управлением решаются только задачи с высшим приоритетом, связанные с обработкой больших объемов информации). По организации передачи информации  различают сети с селекцией информации и маршрутизацией информации.   Первые   строятся   на   основе   моноканала,   взаимодействие   АС   осуществляется   выбором (селекцией) адресованных им блоков данных (кадров): всем АС сети доступны все передаваемые в сети кадры, но копию кадра снимают только АС, которым они предназначены. Вторые используют механизм маршрутизации для передачи кадров (пакетов) от отправителя к получателю по одному из альтернативных маршрутов. По типу организации передачи данных сети с маршрутизацией информации делятся на сети с коммутацией каналов, коммутацией сообщений и коммутацией пакетов. В эксплуатации находятся сети, в которых используются смешанные системы передачи данных. По топологии, т.е. по конфигурации элементов в сети, различают широковещательные сети (рис.1) и  последовательные (рис.2). Широковещательные сети и значительная часть последовательных конфигураций  (кольцо, звезда с «интеллектуальным центром») характерны для ЛКС. Для глобальных и региональных  сетей наиболее распространенной является произвольная (ячеистая) топология. Компьютерная сеть (КС) являет собой систему распределенной обработки информации, которая  составляет как минимум из двух компьютеров, взаимодействующих между собой с помощью специальных  средств связи. Или другими словами сеть являет собой совокупность соединенных друг с другом ПК и  других вычислительных устройств, таких как принтеры, факсимильные аппараты и модемы. Сеть дает  возможность отдельным сотрудникам организации взаимодействовать друг с другом и обращаться к  совместно используемым ресурсам; позволяет им получать доступ к данным, что сохраняется на  персональных компьютерах в удаленных офисах, и устанавливать связь с поставщиками.  Для классификации компьютерных сетей используются разные признаки, выбор которых заключается в том, чтобы выделить из существующего многообразия такие, которые позволили бы обеспечить данной  классификационной схеме такие обязательные качества: ­  возможность классификации всех, как существующих, так и перспективных, КС;­  дифференциацию существенно разных сетей; ­  однозначность классификации любой компьютерной сети; ­ наглядность, простоту и практическую целесообразность классификационной схемы. Определенное несоответствие этих требований делает задание выбору рациональной схемы классификации  КС достаточно сложной, такой, которая не нашла до этого времени однозначного решения. В основном КС  классифицируют за признаками структурной и функциональной организации. По назначению КС распределяются на:  1. вычислительные; 2. информационные; 3. смешанные (информационно­вычислительные).  Вычислительные сети предназначены главным образом для решения заданий пользователей с обменом  данными между их абонентами. Информационные сети ориентированы в основном на предоставление  информационных услуг пользователям. Смешанные сети совмещают функции первых двух. По типа компьютеров, которые входят в состав КС, различают:  1. однородные компьютерные сети, которые состоят из программно общих ЭВМ; 2.  неоднородные, в состав которых входят программно­несовместительные компьютеры.  Особенное значение занимает классификация по территориальному признаку, то есть по величине  территории, что покрывает сеть. И для этого есть весомые причины, потому что отличия технологий  локальных и глобальных сетей очень значительные, невзирая на их постоянное сближение.  Классифицируя сети по территориальному признаку, различают: 1. локальные (LocalAreaNetworks– LAN) сети;  2. глобальные (WideAreaNetworks– WAN) сети;  3. городские (MetropolitanAreaNetworks– MAN) сети.  LAN– сосредоточены на территории не больше 1–2 км; построенные с использованием дорогих  высококачественных линий связи, которые позволяют, применяя простые методы передачи данных,  достигать высоких скоростей обмена данными порядка 100 Мбит/с, предоставленные услуги отличаются  широкой разнообразностью и обычно предусматривают реализацию в режиме on­line.  WAN– совмещают компьютеры, рассредоточенные на расстоянии сотен и тысяч километров. Часто  используются уже существующие не очень качественные линии связи. Больше низкие, чем в локальных  сетях, скорости передачи данных (десятки килобит в секунду) ограничивают набор предоставленных 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.  MAN– занимают промежуточное положение между локальными и глобальными сетями. При достаточно  больших расстояниях между узлами (десятки километров) они имеют качественные линии связи и высоких  скоростей обмена, иногда даже больше высокими, чем в классических локальных сетях. Как и в случае  локальных сетей, при построении MANуже существующие линии связи не используются, а прокладываются  заново.  Также дополнительно выделяют: 4. кампусные сети (Campus Area Network – CAN), которые совмещают значительно удаленные друг от друга  абонентские системы или локальные сети, но еще не требуют отдаленных коммуникаций через телефонные  линии и модемы;  5. широкомасштабные сети (WideAreaNetwork – WAN), которые используют отдаленные мосты и  маршрутизаторы с возможно невысокими скоростями передачи данных.  Отличительные признаки локальной сети:1. высокая скорость передачи, большая пропускная способность;  2. низкий уровень ошибок передачи (или, что то же, высококачественные каналы связи). Допустимая  вероятность ошибок передачи данных должна быть порядку 10­7 – 10­8;  3. эффективный, быстродействующий механизм управления обменом;  4. ограничено, точно определенное число компьютеров, которые подключаются к сети. Глобальные сети отличаются от локальных тем, которые 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 важное 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 принято 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, поделенные  пользователями локальной сети. Следующей не менее распространенной классификацией есть классификация КС по типа топологии. 5.2. КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ   Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по следующим четырём признакам: 1.      по типу среды передачи, то есть физической среды, которая используется для соединения компьютеров; 2.      по скорости передачи информации; 3.      по ведомственной принадлежности; 4.      по территориальной распространенности.   1)  Среда передачи называется еще "линией связи". Информация передается по линиям связи в виде различных сигналов, которые, испытывая сопротивление среды, затухают с расстоянием. Поэтому одной из важнейших характеристик линии связи является максимальная дальность, на которую может быть передана по ней информация без искажения.  В качестве линий связи могут использоваться: ∙         ИК­лучи (обеспечивают передачу информации между компьютерами, находящимися в пределах одной комнаты); ∙        электрические провода (кабель "витая пара" обеспечивает связь между компьютерами на расстояние до 100м, коаксиальные кабели – до 500м); ∙        оптоволоконные кабели (обеспечивают связь на расстояние нескольких десятков километров); ∙         телефонные линии, радиосвязь, спутниковая связь (позволяют соединять компьютеры, находящиеся в любой точке планеты).2) По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на  низкоскоростные  (скорость передачи информации до 10 Мбит/с), среднескоростные (скорость передачи информации до 100 Мбит/с), высокоскоростные (скорость передачи информации свыше 100 Мбит/с). 3)   По   принадлежности   различают  ведомственные  и  государственные  сети.   Ведомственные   сети принадлежат   одной  организации   и   располагаются   на   ее   территории.   Государственные   сети   –   это   сети, используемые в государственных структурах.  4)   По   территориальной   распространенности   сети   могут   быть   локальными,   глобальными   и  Локальными  называются   сети,   расположенные   в   одном   или   нескольких   зданиях. региональными. Региональными  называются   сети,   расположенные   на   территории   города   или   области.  Глобальными называются сети, расположенные на территории государства или группы государств, например, всемирная сеть Интернет. В классификации сетей существует два основных термина: локальная сеть (LAN) и территориально­ распределенная сеть (WAN). Локальная сеть  (Local  Area  Network)   связывает   компьютеры   и   принтеры,   обычно  находящиеся   в одном здании (или комплексе зданий). Каждый компьютер, подключенный к локальной сети, называется рабочей   станцией  или  сетевым   узлом.   Как   правило,   в   локальных   сетях   практикуется   использование высокоскоростных каналов. Локальные сети позволяют отдельным пользователям легко и быстро взаимодействовать друг с другом. Вот лишь некоторые задачи, которые позволяет выполнять локальная сеть: ∙        совместная работа с документами; ∙        передача файлов между компьютерами без использования каких­либо носителей; ∙         упрощение   документооборота:   вы   получаете   возможность   просматривать,   корректировать   и комментировать документы, не покидая своего рабочего места, не организовывая собраний и совещаний; ∙         сохранение и архивирование своей работы на сервере, чтобы не использовать ценное пространство на жестком диске компьютера; ∙        простой доступ к приложениям на сервере; ∙         облегчение   совместного   использования   дорогостоящих   ресурсов,   таких   как   высокопроизводительные принтеры, пишущие дисковые накопители, профессиональные сканеры, жесткие диски большой емкости и программные приложения (например, текстовые процессоры или программное обеспечение баз данных).   Локальные   вычислительные   сети   подразделяются   на   два   кардинально   различающихся   класса: одноранговые (одноуровневые или Peer to Peer) сети и иерархические (многоуровневые). Одноранговая сеть  представляет собой сеть равноправных компьютеров, каждый из которых имеет уникальное имя (имя компьютера) и обычно пароль для входа в сеть во время загрузки операционной системы.   Имя   и   пароль   входа   назначаются   владельцем   компьютера.   Одноранговые   сети   могут   быть организованы с помощью таких операционных систем, как  LANtastic, Windows’3.11,  Novell  NetWare Lite. Одноранговые сети могут быть организованы также на базе всех современных 32­разрядных операционных систем – Windows’95 OSR2, Windows NT Workstation версии, OS/2) и некоторых других.В  иерархических   локальных   сетях  имеется   один   или   несколько   специальных   компьютеров   – серверов, на которых хранится информация, совместно используемая различными пользователями. Сервер в иерархических сетях – это постоянное хранилище разделяемых ресурсов. Сам сервер может быть   клиентом   только   сервера   более   высокого   уровня   иерархии.   Поэтому   иерархические   сети   иногда называются сетями с выделенным сервером. Серверы обычно представляют собой высокопроизводительные компьютеры, возможно, с несколькими параллельно работающими процессорами, с винчестерами большой емкости,   с   высокоскоростной   сетевой   картой   (100   Мбит/с   и   более).   Компьютеры,   с   которых осуществляется доступ к информации на сервере, называются клиентами. 2) Территориально­распределенная  сеть  (Wide  Area  Network)   соединяет   несколько   локальных сетей, географически удаленных друг от друга. Территориально­распределенные сети обеспечивают те же преимущества, что и локальные, но при этом позволяют охватить большую территорию. Обычно для этого используется   коммутируемая   телефонная   сеть   общего   пользования   (PSTN,  Public  Switched  Telephone Network)   с   соединением   через   модем   или   линии   высокоскоростной   цифровой   сети   с   предоставлением комплексных   услуг   (ISDN,  Integrated  Services  Digital  Network).   Линии   ISDN   часто   применяются   для передачи больших файлов, например содержащих графические изображения или видео.   Сетевые технологии Ethernet ­ самая популярная технология построения локальных сетей. Основанная на стандарте IEEE 802.3, Ethernet передает данные со скоростью 10 Мбит/с. В сети Ethernet устройства проверяют наличие сигнала в сетевом канале ("прослушивают" его). Если канал не использует никакое другое устройство, то устройство Ethernet передает данные. Каждая рабочая станция в этом сегменте локальной сети анализирует данные и определяет, предназначены ли они ей.  Технология   Клиент­сервер.  Характер   взаимодействия   компьютеров   в   локальной   сети   принято связывать с их функциональным назначением. Как и в случае прямого соединения, в рамках локальных сетей   используется   понятие   клиент   и   сервер.  Технология   клиент­сервер  —  это   особый   способ взаимодействия компьютеров в локальной сети, при котором один из компьютеров (сервер) предоставляет свои   ресурсы   другому   компьютеру  (клиенту).  В  соответствии   с   этим   различают   одноранговые   сети   и серверные сети. При  одноранговой архитектуре  в сети отсутствуют выделенные серверы, каждая рабочая станция может   выполнять   функции   клиента   и   сервера.   В   этом   случае   рабочая   станция   выделяет   часть   своих ресурсов в общее пользование всем рабочим станциям сети. Как правило, одноранговые сети создаются на базе одинаковых по мощности компьютеров.  Наличие распределенных данных и возможность изменения своих серверных ресурсов каждой рабочей станцией   усложняет   защиту   информации   от   несанкционированного   доступа,   что   является   одним   из недостатков   одноранговых   сетей.   Другим   недостатком   одноранговых   сетей   является   их   более   низкая производительность.   Это   объясняется   тем,   что   сетевые   ресурсы   сосредоточены   на   рабочих   станциях, которым приходится одновременно выполнять функции клиентов и серверов. В  серверных сетях  осуществляется четкое разделение функций между компьютерами: одни их них постоянно являются клиентами, а другие — серверами. Учитывая многообразие услуг, предоставляемых компьютерными сетями, существует несколько типов серверов, а именно: сетевой сервер, файловый сервер, сервер печати, почтовый сервер и др. Сетевой сервер представляет собой специализированный компьютер, ориентированный на выполнение основного объема вычислительных работ и функций по управлению компьютерной сетью.