Информационные сети и и телекоммуникации Распределения

Информационные сети и и телекоммуникации

Распределения курса по видам занятий Лекции – 3 х 16 = 48 часов Лабораторные работы – 4 х 8 =32 часа Курсовой проект – 60 часов Индивидуальные занятия – 24 часа Консультатции – 5 часов Экзамен – 7, 5 часов

Рекомендуемая литература (1) Основная: В. А. Галкин, Ю. А. Григорьев. Телекоммуникации и сети. Уч. пособие для вузов. М. : МГТУ. 2003 г. 607 с. В. Л. Бройдо. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. Уч. пособие для вузов. 2002 г. 688 с. Олифер В. Г. , Олифер Н. А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учеб. Пособие для вузов. – СПб. : Питер. 2000. -668 с. Компьютерные сети. Учебный курс / Пер. С англ. М. : Издательский отдел «Русская редакция» ТОО, « Channel Trading Ltd. » . — 1997. — 696 с. Кулаков Ю. А. , Луцкий Г. М. Локальные сети. – Киев: ЮНИОР, 1998. -336 с. Кулаков Ю. А. , Омелянский С. В. . Компьютерные сети. Выбор установка, использование и администрирование. – Киев: ЮНИОР, 1999. -537 с. Новиков Ю. В. , Кондратенко С. В. – Локальные сети: архитектура, алгоритмы, проектирование. М. : Издательство ЭКОМ, 2001. -312 с. Пескова С. А. и др. Сети и телекоммуникации. М. ,

Рекомендуемая литература (2) Дополнительная : Олифер В. Г. , Олифер Н. А. Сетевые операционные системы. – СПб. : Питер. 2001. -538 с. Логутенко О. И. Современные модемы. М. : Эко-Трендз 2002 г. 343 с. Сетевые возможности Windows 95. Настольная книга пользователя. 1997. -432 с. Корпоративные территориальные сети. Создание корпоративных сетей. Технические средства связи. 1997. -152 с. Фролов А. В. Фролов Г. В. Локальные сети персональных компьютеров. Монтаж сети, установка программного обеспечения. 2 -е издание, стереотипное. М. : «ДИАЛОГ-МИФИ» , 1994. -176 с. Компьютерная связь через модем. Учеб. пособие / А. Н. Гаврилов. Рязан. гос. радиотехн. акад. Рязань, 1996. — 64 с. Лазарев В. Г. Интеллектуальные цифровые сети. М. : 1996 г. Телекоммуникационные технологии: Методическое пособие. 1997. -220 с. Уайдер С. Справочник по технологиям и средствам связи. 2000. — 429 с. И. В. Прохоров, А. И. Толстой. Телекоммуникационные сети: Уч. Пособие. М. : МИФИ, 1996. -64 с.

Понятие информационных сетей и телекоммуникаций Телекоммуникации (от греческого слова tele – расстояние и слова communication – связь, коммуникация) – системы передачи информации на расстояние. Информационные или телекоммуникационные сети – совокупность технических средств для обмена информацией на расстоянии.

Виды информационных сетей и телекоммуникаций Телефонные сети общего пользования (ТФОП) Сети радиотелефонной связи Системы спутниковой связи Системы сотовой связи Системы пейджинговой связи Системы передачи документации (телеграфная и факсимильная связь – передача графических изображений) Компьютерные сети Телемеханические системы (системы дистанционного контроля и управления распределенными объектами)

Общие сведения о компьютерных сетях

Основные понятия компьютерных сетей Компьютернаясеть ( network ) – это группа компьютеров, объединенных с помощью передающей среды и сетевых технических средств с целью совместного использования данных и сетевых ресурсов. Данные – сообщения, представленные в цифровой форме. Передающаясреда – электрические или оптические кабели, радиоэфир. Сетевыетехническиесредства – кабели, коннекторы, сетевые адаптеры (карты), модемы, репиторы, концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, шлюзы и др. Сетевыересурсы — дисковая память, принтеры, сканеры, плоттеры, модемы, программный продукт.

Эффективное управление современным производством или фирмой невозможно без непрерывного отслеживания производственного процесса, состояний коммерческого и финансового рынков, без оперативной координации деятельности всех филиалов и сотрудников. Реализация этих задач требует совместного участия большого числа различных специалистов, часто территориально удаленных друг от друга. Повысить эффективность взаимодействия этих специалистов и производства или фирмы призваны информационно-вычислительные или компьютерные сети. В настоящее время Интернет – глобальная компьютерная сеть – самый популярный источник информации. Актуальность компьютерных сетей

Назначение компьютерных сетей Основное назначение компьютерных сетей — предоставление информационно-вычислительных услуг пользователям сети путем организации удобного и надежного доступа к ресурсам, распределенным в этой сети. В последние годы подавляющая часть услуг большинства сетей лежит в сфере информационного обслуживания.

Две технологии работы с компьютером Вавтономнойсреде , т. е. с компьютером, который не подключен к сети. Вусловияхсетевоговзаимодействия , т. е. когда компьютер подключен к сети.

Преимущества работы в условиях сетевого взаимодействия возможность передачи файлов с одного компьютера на другой; возможность распределенной обработки информации на нескольких компьютерах; совместное использование дорогостоящей аппаратуры и программных продуктов (сетевых ресурсов). Т. о. , сетевое взаимодействие обеспечивает: дополнительные функциональные возможности (передача данных, распределенная обработка), значительную экономию денежных средств.

Клиент и сервер В компьютерных сетях широко используются понятия клиент и сервер На аппаратном уровне под сервером понимается компьютер, предоставляющий свои ресурсы другим компьютерам, которые называют клиентами или рабочимистанциями. Сам сервер не использует ресурсы других компьютеров. В сети может быть несколько серверов. Не обязательно, что сервер — это самый мощный компьютер. Специфический тип сервера — это сетевой принтер. Сервер может быть выделенным и невыделенным: выделенныйсервер — это сервер, занимающийся только сетевыми задачами; невыделенныйсервер может заниматься помимо обслуживания сети и другими задачами. С рабочих станций пользователи получают доступ к ресурсам компьютерной сети. Каждый компьютер может быть одновременно как клиентом, так и сервером. На программном уровне под сервером и клиентом понимаются программы или приложения, выполняющие, соответственно, функции предоставления и использования сетевыхресурсов.

Серверные и одноранговые сети В одноранговой сети все компьютеры равноправны – могут выполнять как функции клиента, так и сервера. В серверной сети (с централизованным управлением) функции сервера и клиента разделены и принадлежат определенным компьютерам.

Виды компьютерных сетей Компьютерные сети подразделяются на: локальные ( ЛВС — локальные или LAN — Local Area Network); региональные ( РВС или MAN — Metropolitan Area Network); глобальные ( ГВС или WAN — Wide Area Network).

Понятие ЛВС (1) Существуют разные определения локальной сети. В эти определения авторы закладывают разные отличительные признаки, в числе которых: территориальный, количество компьютеров, объединяемых ЛВС, характер среды распространения сигналов (однородная или неоднородная), скорость передачи данных.

Понятие ЛВС (2) Наиболее точно представляется определить ЛВС как систему, которая позволяет не замечать задержек связи, т. е. как систему, в которой компьютеры объединены в один виртуальныйкомпьютер , ресурсы которого могут быть доступны любому пользователю, причем этот доступ не менее удобен, чем доступ к ресурсам собственного компьютера. Под удобством в первую очередь понимается высокая скоростьдоступа , при которой обмен данными между приложениями происходит незаметно для пользователя. Под такое определение не попадают ни глобальные сети, ни медленная связь через последовательный порт компьютера. Из такого определения следует, что скорость передачи по ЛВС должна расти с ростом быстродействия компьютеров. Это и наблюдается на практике. Если раньше приемлемой считалась скорость 1 -10 Мбит/с, то сейчас среднескоростной считается сеть, работающая со скоростью 100 Мбит/с и входят в жизнь сети со скоростью передачи 1000 Мбит/с и более. При меньших скоростях сеть станет узким местом, будет замедлять работу объединенного виртуального компьютера.

Отличительные признаки ЛВС высокая скорость передачи данных; низкий уровень ошибок или высокая достоверность приема (допустимая вероятность ошибок должна быть порядка 10 -7 -10 -8 ); Ограниченное число компьютеров, подключаемых к сети; качественные, специально прокладываемые линии связи (в тоже время в жизнь входят беспроводные ЛВС – wireless network ).

Назначение ЛВС применяются для: совместного использования ресурсов (дисковой память, принтеры, сканеры, выход в глобальную сеть), совместной ( распределенной ) обработки информации, что позволяет многократно ускорить решение сложных математических задач; оперативного обмена информацией; управления сложными технологическими процессами.

Содержательная сторона передаваемой в ЛВС информации По ЛВС может передаваться самая разная информация, представленная в цифровой форме, т. е. данные, а именно: документы, электронные письма, телефонные разговоры, изображения (в том числе и полноцветные динамические) и т. д.

Быстродействие сети и ширина спектра сигналов, представляющих передаваемых по сети данные u(t) – передаваемое непрерывное сообщение, Δ t – шаг дискретизации сообщения u(t) , Δ f – ширина спектра сообщения, u i – дискретный отсчет сообщения (данные) ; B – скорость передачи данных. Увеличениешириныспектрапередаваемогосообщениятребуетувеличенияскорости передачиданных. Bft Bt/1 f. Задача передачи полноцветных динамических изображений предъявляет самые высоки требования к быстродействию ЛВС. Это вытекает из того , что сигналы u(t) , представляющие эти изображения являются быстроменяющимися, а значит широкополосными. Шаг дискретизации таких сигналов мал, и, следовательно, скорость их передачи велика.

Недостатки ЛВС Всегда следует помнить следующее. 1. Установка ЛВС сопряжена с дополнительнымизатратами: на приобретения сетевого оборудования, сетевого программного обеспечения, прокладку сетевого кабеля, обучение персонала, оплату специалиста, занимающегося управлением доступом к ресурсам и обслуживанием сети, а также отвечающего за безопасность информации в сети (сохранность и защиту от несанкционированного доступа) – сетевогоадминистратора. 2. Сеть – прекрасная среда для распространения компьютерныхвирусов. Поэтому следует принимать особые меры для защиты от вирусов. 3. Перемещениекомпьютеров в установленной сети сопряжено с определенными трудностями. Хотя этот недостаток не распространяется на структурированные сети , в которых рабочие станции подключаются к заранее размещенным точкам подключения, и беспроводные ЛВС ( wireless networks ).

Понятие корпоративной сети ЛВС отдельных предприятий, фирм, банков, офисов, корпораций, имеющие пользователей, расположенных в разных помещениях и использующие инфраструктуру глобальной сети Интернет, называют корпоративными сетями или сетями интранет ( intranet ).

Понятие глобальной сети Глобальные сети не отвечают требованиям, предъявляемым к ЛВС. Для них характерно следующее: рассчитаны на неограниченное число абонентов; часто используют низкокачественные каналы связи и низкую скорость передачи данных: десятки — сотни Кбит/с; в глобальных сетях важно не качество связи, а факт ее существования. Т. о. , глобальная сеть – это сеть, охватывающая большую территорию и обладающая вышеуказанными признаками. Примером глобальной сети является сеть Internet , охватывающая весь земной шар, известная по аббревиатуре www – world wide web – «всемирная паутина» .

Региональные сети Иногда выделяют еще один класс компьютерных сетей – региональные или городские сети ( MAN – Metropolitan Area Network ), которые ближе к глобальным, хотя имеют черты локальных сетей – например, высококачественные каналы связи и сравнительно высокая скорость передачи данных. В принципе городская сеть может быть локальной, со всеми ее преимуществами. Региональные сети связывают абонентов города, района, области или даже небольшой страны. Расстояния между абонентами региональной ИВС составляют десятки — сотни километров. По мере развития систем телекоммуникаций все труднее проводить границу между ЛВС и ГВС.

А рхитектура компьютерных сетей (1) Компьютерная сеть не является простым объединением компьютеров, а представляет собой достаточно сложную систему, имеет свою архитектуру , которая определяется такими понятиями как: топология, протоколы, интерфейсы, сетевые аппаратные и программные средства (рис. 1. 1) Топология Аппаратные средства Интерфейсы Протоколы Программные средства Компьютерная сеть Рис. 1. 1. Основные компоненты архитектуры компьютерной сети

Архитектура компьютерных сетей (2) Сетевыеаппаратныесредства – это различные устройства, обеспечивающие объединение компьютеров в единую компьютерную сеть. Интерфейсы – средства сопряжения функциональных элементов сети. В качестве функциональных элементов могут выступать как отдельные устройства, так и программные модули. Соответственно этому, существуют аппаратные и программные интерфейсы. Топология (структура, конфигурация, компановка) компьютерной сети отражает характер физических или логических связей между ее основными элементами.

Архитектура компьютерных сетей (3) Различают физическую и логическую топологии компьютерных сетей. Физическая(аппаратная)топология определяет характер физических, т. е. электрических соединений компьютеров в сети. Иначе – это геометрия сети. Логическаятопология определяет организацию взаимодействия компьютеров между собой, т. е. определяет маршруты передачи данных между компонентами сети и определяется способом работы коммуникационного оборудования Дополняя друга, физическая и логическая топологии дают более полное представление о компьютерной сети.

Архитектура компьютерных сетей (4) Протоколы представляют собой правила взаимодействия функциональных элементов сети. Сетевые программные средства – это сетевые операционные системы (ОС) и вспомогательные (сервисные) программы, осуществляющие управление работой компьютерной сети и обеспечивающие интерфейс ( связь ) с пользователями.

Архитектура компьютерных сетей ( 5 ) Каждая из компонент архитектуры сети характеризует ее отдельные свойства, и только их совокупность определяет всю сеть в целом. Проектирование локальной сети сводится к выбору: топологии, протоколов, аппаратных средств, программного обеспечения (ПО). Эти компоненты относительно независимы. Например, сети с одинаковой топологией могут использовать разные протоколы и сетевое программное обеспечение. В свою очередь, в разных сетях могут использоваться одинаковые протоколы и (или) сетевое ПО. Это, расширяет возможность выбора оптимальной структуры сети, а с другой – усложняет этот процесс.

Топологии локальных сетей Существует различие между топологиями локальных и глобальных сетей. Топология локальных сетей имеет определенную структуру: звездообразную, шинную, кольцевую, древовидную (или комбинированную), полносвязанную (каждый с каждым). Структура связей в ЛВС легко прослеживается. Топология глобальных сетей характеризуется сложной, неоднородной структурой, скрытой от пользователей. Здесь каждый сеанс связи может производиться по своему, отличному от предыдущего сеанса пути.

Базовые топологии локальных сетей (1) Обычно выделяют три базовых (основных) топологии сети: Шинная ( bus ), при которой все рабочие станции подключаются к общей разделяемой (совместно используемой — share ) передающей среде — магистрали (шине) с помощью сетевых адаптеров (устройств сопряжения компьютера с линией связи); конструктивно адаптер представляет собой плату — карту, встраиваемую в компьютер. Аналогичным образом к шине подключаются и другие сетевые устройства ( рис. 1. 2 ). Звездообразная ( star ) или радиальная , при которой к одному центральному узлу присоединяются все остальные компьютеры, причем каждый из них использует свою отдельную линию связи ( рис. 1. 3 ). Сообщения от передающей станции поступают на адаптеры всех рабочих станций, однако воспринимаются только адаптером той станции, которой они адресованы. Кольцевая ( ring ), при которой компьютеры объединены в замкнутое однонаправленное кольцо ( рис. 1. 4 ).

Базовые топологии локальных сетей (2) Шина (магистраль )Рабочая станция Терминатор Рис. 1. 2. Сетевая топология «шина»

Базовые топологии локальных сетей (3) Рис. 1. 3. Сетевая топология «звезда» Сервер (концентратор)

Базовые топологии локальных сетей (4) Рис. 1. 4. Сетевая топология «кольцо»

Шинная топология (1) В шинной топологии сообщения от передающей станции поступают на адаптеры всех рабочих станций, но воспринимаются только адаптером той станции, которой они адресованы. В каждый текущий момент времени передачуданных можетвеститолькооднастанция. В противном случае информация будет искажаться в результате наложения (столкновений, конфликтов, коллизий) передаваемых сигналов. В шине реализуется режим полудуплексного ( half duplex ) обмена, при котором информация передается в обоих (встречных) направлениях поочередно.

Шинная топология (2) Поскольку сигнал посылается по всей сети, он достигает концов кабеля, соединяющего компьютеры. При достижении конца кабеля возникает отраженныйсигнал , который, распространяясь по кабелю, не позволяет станциям начать передачу после завершения работы станции, породившей этот сигнал. Кроме того, возможны коллизии ( collision ), т. е. столкновение передаваемого и отраженного сигналов: обнаружив отраженный сигнал ( collisiondetection ), передающая рабочая станция воспринимает его как сигнал другой станции и прекращает передачу. Следовательно, должны быть приняты меры по устранению возможности распространения отраженного сигнала по сети. Для поглощения отраженного от концов кабеля сигнала применяется устройство, которое устанавливается на концах кабеля. Это устройство представляет собой резистор , сопротивление которого равно волновому сопротивления кабеля, и называется – терминатор ( terminator – гаситель). Один из терминаторов обязательно заземляется. При наличии терминаторов отраженный сигнал поглощается и после окончания работы передающей станции кабель освобождается для работы других станций. .

Шинная топология (3) Шина – пассивнаятопология. Компьютеры на шине только «слушают» передаваемые по сети данные. Они не участвуют в перемещении данных от одного компьютера к другому. Распространение сигнала по линии связи сопровождается его ослаблением и искажением формы. Для увеличения длины сети с шинной топологией сеть делят на сегменты (каждый из которых представляет общую шину), соединяемые с помощью повторителей (репитеров — от repeat) – устройств для восстановления сигналов (рис. 1. 5). Такое наращивание не может быть бесконечным, так как существуют ограничения, связанные с задержкой сигнала — PDV , обусловленной конечной скоростью распространения сигнала по линиям связи (будут рассмотрены позже). Рис. 1. 5. Соединение сегментов сети типа «шина» с помощью репитера Повторитель

Достоинства шинной топологии Требуетминимальноеколичествосоединительного кабеля по сравнению с другими топологиями. Отсутствиецентральногоузла , через который передается вся информация, повышаетнадежность сети (при отказе любого центра перестает работать любая управляемая им система). Добавление новых абонентов в шину достаточно просто и возможно даже вовремяработысети. Если любой из компьютеров выходит из строя, это не приводит к выходу из строя ( «падению» ) сети. Остальные компьютеры продолжают работать.

Недостатки шинной топологии При передаче данных сигналы ослабляются и изменяют свою форму (если нет повторителей), что накладывает жесткие ограничениянасуммарнуюдлинулинийсвязи. Усложнениеприемныхузлов сетевого оборудования, т. к. каждый абонент может получать из сети сигналы разного уровня в зависимости от расстояния до передающего абонента. Разрывкабеля приводит к тому, что на шине «теряется» , по крайней мере, один терминатор. Это создает условие для возникновения отраженного сигнала, а, значит, сетьвыходит изстроя. Разрыв возникает, если кабель на самом деле разорван, либо нарушен контакт в шине. При нарушении контакта кабеля трудноопределитьместо неисправности. Общая передающая среда не позволяет станциям одновременно передавать сообщения, что приводит кзамедлениюработы сетиприбольшомчислеработающихстанций.

Звездообразная (радиальная) топология «Звезда» — это топология с явно выделенным центром, к которому подключаются остальные абоненты. Весь обмен информацией идет через центральный узел. Существуют разные варианты звездообразной топологии.

Активная звезда Центральным узлом здесь может быть компьютер, на который возлагаются все функции по управлению обменом: согласование скоростей обмена данными (разные узлы сети могут иметь разную скорость обмена), преобразование протоколов обмена, что позволяет в рамках одной сети объединять разнотипные рабочие станции. Центральный компьютер является самым мощным. Ничем другим, кроме управления передачей данных по сети, он не занимается. В этом случае говорят, что имеет место активная или истинная звезда (Рис. 1. 3).

Звездообразная топология с разделением функций управления сетью между сервером и коммутатором (1) При подключении большого числа рабочих станций поддержание высокой скорости коммутации требует значительных аппаратных затрат. Кроме того, значительная функциональная нагрузка центрального узла определяет его сложность , что сказывается на надежности. Поэтому в большинстве современных звездообразных сетей функциикоммутации рабочих станций и управление сетью разделены между сервером и коммутатором, как показано на рис. 1. 6. Сервер. Коммутатор Рис. 1. 6.

Звездообразная топология с разделением функций управления сетью между сервером и коммутатором (2) Сетевой сервер подключается к коммутатору как рабочая станция, но с максимальным приоритетом. При этом структура центрального узла сети существенно упрощается , что в сочетании с использованием высокоскоростных каналов позволяет достичь высокой скорости передачи данных. В частности, в звездообразной сети Ultra Net скорость передачи данных составляет 1, 4 Гбит/с.

Пассивная звезда Эта топология распространена больше, чем активная звезда (она используется в самой популярной на сегодняшний день сети Ethernet ). В центре сети с данной топологией (рис. 1. 7) помещается концентратор ( hub — хаб ), выполняющий ту же функцию, что и репитер. Он восстанавливает приходящие сигналы и пересылает их в другие линии связи. Рис. 1. 7.

Достоинства звездообразной топологии Конфликты в сети с топологией «звезда» невозможны , так как управление полностью централизовано. Выходизстрояпериферийногокомпьютеранеотражаетсяна функционировании оставшейся части сети. Обрывлюбогокабеляиликороткоезамыкание в нем при топологии «звезда» не нарушаетработусети. Нарушается только обмен с одним компьютером (подключенным к поврежденному кабелю), а остальные компьютеры могут нормально продолжать работу. В отличие от шины, в звезде накаждойлиниисвязинаходятсятолькодваабонента : центральный и один из периферийных. Чаще всего для их соединения используется две линиисвязи , каждая из которых передает информацию только в одном направлении. Поэтому, накаждойлиниисвязиимеетсятолькоодинприемникиодинпередатчик, что существенноупрощаетсетевоеоборудованиепосравнениюсшиной и избавляет от необходимости применения терминаторов. Проблемазатуханиясигналоввлиниисвязирешаетсяв «звезде» проще, чемв «шине» , т. к. каждый приемник всегда получает сигнал одного уровня (расстояние между станцией и хабом постоянно). Всеточкиподключениясобраныводномместе, чтопозволяет легко контролироватьработусети , локализовать неисправности сети путем простого отключения от центра тех или иных абонентов (что невозможно, например, в случае шины), а также ограничивать доступ посторонних лиц к жизненно важным для сети точкам подключения. Отмеченные преимущества способствуют тому, что пассивнаязвездавытесняетшину, котораясчитаетсямалоперспективнойтопологией.

Недостатки звездообразной топологии (1) Серьезный недостаток топологии «звезда» — жесткоеограничениеколичества абонентов. Обычно центральный абонент может обслуживать не более 8 -16 периферийных абонентов. Если в этих пределах подключение новых абонентов довольно просто, то при их превышении оно невозможно. Однако, иногда в звезде предусматривается возможность наращивания, то есть подключение вместо одного из периферийных абонентов еще одного центрального абонента. В результате получается топология из нескольких соединенных между собой звезд ( рис. 1. 12 ). Общим недостатком для всех топологий типа «звезда» является значительнобольший , чем при других топологиях, расходкабеля. Например, если компьютеры расположены в одну линию, (как на рис. 1. 8 ), то при выборе топологии «звезда» понадобится в несколько раз больше кабеля, чем при топологии «шина» . Это может существенно повлиять на стоимость всей сети в целом. Отказцентральногокомпьютераделаетсетьполностьюнеработоспособной. Поэтому должны приниматься специальные меры по повышению надежности центрального компьютера. Даже пассивная звезда получается дороже обычной шины, так как в этом случае требуется еще и концентратор.

Недостатки звездообразной топологии (2) Сервер Рис. 1. 8.

Кольцевая топология «Кольцо» — это топология, в которой каждый компьютер соединен линиями связи только с двумя другими: от одного он только получает информацию, а другому только передает. На каждой линии связи, как и в случае звезды, работает только один передатчик и один приемник.

Особенности кольцевой топологии Каждый компьютер ретранслирует (восстанавливает) приходящий к нему сигнал, то есть выступает в роли репитера, поэтому затуханиесигналавовсем кольценеимеетзначения , важно только затухание между соседними компьютерами кольца. Подключениеновыхабонентов в «кольцо» достаточно просто, но требует остановки работы всей сети на время подключения. Четко выделенного центра в кольце нет. Все компьютеры могут быть одинаковыми. Часто в кольце выделяется специальный абонент, который управляет обменом или контролирует обмен. Наличиетакогоуправляющего абонента снижаетнадежность сети, так как выход его из строя парализует весь обмен. Компьютерывкольценеявляютсяравноправными (в отличие, например, от шинной топологии). Одни из них обязательно получают информацию от компьютера, ведущего передачу в данный момент, раньше, а другие — позже. Право на следующую передачу (на захват сети) переходит последовательно к следующему по кольцу компьютеру. Как и в «шине» , максимальноеколичествоабонентоввкольцеможетбыть большим (тысяча и больше). Так как сигнал в кольце проходит через все компьютеры сети, выходизстроя хотябыодного из них (или же его сетевого оборудования) нарушаетработу всейсети. Точно так же любойобрывиликороткоезамыкание в любом из кабелей кольца делаетработувсейсетиневозможной.

Сети с переключением колец Поскольку «кольцо» — наиболее уязвимо к повреждениям кабеля, то в этой топологии обычно предусматривают прокладкудвух(илиболее) параллельныхлинийсвязи , одна из которых находится врезерве. Такие сети известны как сети с переключением колец (рис. 1. 9). Возможен вариант на основе двух кольцевых линий связи, передающих информацию впротивоположныхнаправлениях. Цель этого решения — увеличение (в идеале — вдвое) скорости передачи информации. К тому же при повреждении одного из кабелей сеть может работать с другим кабелем (правда, предельная скорость уменьшится). Неисправность 1 -ое кольцо 2 -ое кольцо Рис. 1. 9. Сеть с переключением колец

Кольцевые сети на основе безразрывных коммутаторов Для повышения надежности кольцевых структур используются безразрывные коммутаторы, позволяющие автоматически отключать неработающие станции или сегменты сети. На рис. 1. 10. представлена структура кольцевой сети с использованием безразрывного коммутатора, выходные разъемы которого нормально замкнуты, в результате чего образуется внутреннее кольцо передачи данных. При подсоединении нового сегмента в коммутаторе размыкается соответствующий разъем, подключая станцию к кольцу. При отключении станции – соответствующий разъем коммутатора замыкается. Это позволяет в любой момент подключить или отключить станцию без нарушения целостности кольца. Отключение абонентских систем. Коммутатор Направление передачи Рис. 1. 10.

Достоинства и недостатки кольцевой топологии Достоинства: Восстановлениесигналов каждым компьютером позволяет существенно увеличитьразмерывсейсети (до нескольких десятков километров). Кольцо в этом отношении существенно превосходитлюбыедругиетопологии. Кольцевая топология является самой устойчивойкперегрузкам , она обеспечивает надежнуюработу с самыми большими потоками передаваемой по сети информации, так как в ней нетконфликтов (в отличие от шины), а также отсутствуетцентральныйабонент (в отличие от звезды). Недостатки: Наиболее уязвимокповреждениямкабеля.

Р азветвленные сетевые топологии Базовые топологии обычно находят применение в небольших сетях, состоящих из 10 -15 компьютеров. Для создания более крупных ЛВС используются дополнительные устройства (репитеры, концентраторы, мосты, коммутаторы), позволяющие увеличить протяженность сети и реализовать более сложные сетевые топологии, отражающие физическое размещение компьютеров. Такие топологии известны как разветвленные. К их числу относятся сети: с древовидной топологией; с радиально-шинной топологией; с радиально-кольцевой топологией.

С ети с древовидной топологией На рис. 1. 11 показана сеть с древовидной топологией на основе концентраторов (устройств для радиального подключения сетевых узлов), широко применяемая при построении современных высокоскоростных сетей. На самом верхнем (первом или корневом) уровне располагается корневой концентратор, к которому подключается сетевой сервер и концентраторы более низкого (второго) уровня. На втором уровне располагаются концентраторы и рабочие станции второго уровня. На третьем –рабочие станции и возможно концентраторы третьего уровня. Рис. 1. 11. Древовидная сеть на основе концентраторов

Сети с радиально-шинной топологией (1) На рис. 1. 12 представлена сеть с высокоскоростной шинной магистралью , соединяющей концентраторы, каждый из которых объединяет группу компьютеров, радиально подключенных с помощью менее дорогостоящей передающей среды, например, витой пары или коаксиального кабеля. Рис. 1. 12. Сеть с высокоскоростной шинной магистралью Концентратор. Высокоскоростная магистраль Рабочие станции. Концентратор Рабочие станции Высокоскоростная магистраль

Сети с радиально-шинной топологией (2) В представленном на рис. 1. 13 варианте радиально-шинной (star-bus) топологии используется комбинация шины и пассивной звезды: к концентратору подключаются как отдельные компьютеры, так и целые шинные сегменты. На самом деле здесь реализуется логическая топология «шина» , включающая все компьютеры сети. Эта топология позволяет гибко комбинировать преимущества шинной и звездной топологий, а также легко изменять количество компьютеров, подключенных к сети. Рис. 1. 13. Сеть с радиально-шинной топологией Концентратор

Сети с радиально-кольцевой топологией На рис. 1. 14 представлена структура радиально-кольцевой сети с высокоскоростной кольцевой магистралью Рис. 1. 14. Сеть с высокоскоростной кольцевой магистралью Концентратор Рабочие станции. Высокоскоростная магистраль Концентратор Рабочие станции

Топология глобальных сетей (1) Рис. 1. 15. Структура глобальной компьютерной сети Файл-сер вер. Сервер доступа к сети Шлюз к другим сетям Сервер сети. Рабочая станция Рабочая станция УК УК Магистральные линии Сеть передачи данных. Абонентские линии Рабочая станция

Топология глобальных сетей (2) В отличие от ЛВС, глобальные сети характеризуются (рис. 1. 15) достаточно сложной неоднородной топологией. Основу передающей среды ГВС составляют узлы коммутации (УК), в качестве которых выступают связныепроцессоры. Узлы коммутации соединены между собой с помощью высокоскоростных каналов передачи данных (магистральных каналов), к которым предъявляются высокие требования безошибочной передачи информации. . В глобальных сетях, как правило, используется несколько выделенных серверов: управляет работой сети специальный компьютер – сервер сети ; в больших сетях может работать несколько файл-серверов , служащих для хранения больших объемов информации и организации эффективного доступа к ней со стороны рабочих станций; глобальные сети предполагают подключение большого числа рабочих станций; для этой цели используются специальные серверы доступа , с помощью которых обеспечивается эффективный доступ рабочих станций к компьютерной сети. Количество и расположение узлов коммутации выбирается так, чтобы при минимальных затратах обеспечить требуемую пропускную способность сети

Рис. 1. 16. Схема подключения ЛВС предприятия к глобальной сети Интернет Подключение ЛВС предприятия к глобальной сети Интернет (1)

DMZ -зона (demilitarized zone — демилитаризованная зона) — часть компьютерной сети, находящаяся между локальной сетью и Интернетом. Обеспечивает выход в Интернет, скрывая при этом внутреннюю сеть организации и предотвращая прямое обращение к ней. WWW- сервер размещает информацию о вашем предприятии в Интернет. DNS — сервер ( D omain N ame S ystem — доменная система именования) служит для преобразования IP-адресов в символьные имена (и обратное преобразование), которые более удобны пользователям для восприятия. PROXY- сервер служит для увеличения скорости скачивания информации из Интернета за счет запоминания входящего трафика, что в свою очередь уменьшает общую стоимость скаченной информации на 10%-15%. Позволяет запретить доступ к сайтам сомнительного содержания. Billing -сервер позволяет вести учет трафика, скаченного пользователями сети, что позволяет контролировать расходы на Интернет. DHCP- сервер ( D ynamic H ost C onfiguration P rotocol — протокол динамического конфигурирования узла) выдает в аренду IP-адреса, что позволяет избавить администратора от рутинной работы по настройке сетевого окружения каждой рабочий станции. Подключение ЛВС предприятия к глобальной сети Интернет (2)

File Storage-сервер — это централизованное хранилище данных, позволяющее организовать надежный, высокоскоростной и удобный способ архивирования и хранения информации. Доменный контроллер организует централизованное управление политикой безопасности , доступом к рабочим станциям и серверам домена* (группы компьютеров), проводить аутентификацию* и авторизацию* пользователей. Firewal l — специальное программно-аппаратное средство защищающее от проникновения злоумышленников как извне, так и изнутри. Router (Маршрутизатор) – распределят потоки данных по местам назначения: локальные подсети, Интернет. Сенсор атак ( IDS — I ntrusion D etection S ystem) система обнаружения сетевых атак — заражений ) — позволяет обнаружить попытки несанкционированного доступа к конфиденциальной информации. Традиционные IDS основаны на использовании БД известных атак. x. DSL ( D igital S ubscriber L ine) — абонентская цифровая линия обеспечивающая высокоскоростную связь между конечным пользователем и АТС по проводным телефонным линиям ТФОП ( x – означает, возможность вариантов технологии). Подключение ЛВС предприятия к глобальной сети Интернет (3)

Аутентификация- проверка (подтверждение) подлинности; процесс идентификации пользователя или компьютера, пытающегося получить доступ к вычислительной сети ( «кто там? » ). Авторизация- предоставление прав доступа в систему, определение набора полномочий, которыми обладает пользователь — определение того, какие виды работ разрешены пользователю (access control, «что ему можно? » ). Выполняется после успешной аутентификации. Полномочия конкретным пользователям по доступу к сетевым ресурсам устанавливаются администратором системы или сет и (network administrator, system administrator) Домен — представляет собой логическое объединение одного или более серверов и клиентов, которые связаны общей базой учётных записей и единой политикой безопасности. Подключение ЛВС предприятия к глобальной сети Интернет (4)

Контрольные вопросы по разделу «Общие сведения о компьютерных сетях» 1. Дайте понятие компьютерной сети. 2. Какие преимущества дает пользователю работа в условиях сетевого взаимодействия? 3. Дайте понятие сервера, клиента, рабочей станции. 4. Дайте понятие выделенного и невыделенного сервера. 5. Дайте понятие ЛВС, назовите отличительные признаки ЛВС. 6. Назначении ЛВС. 7. Основные недостатки ЛВС. 8. Дайте понятие корпоративной сети. 9. Дайте понятие региональной сети. 10. Дайте понятие ГВС, назовите отличительные признаки ГВС. 11. Опишите основные компоненты архитектуры компьютерной сети. 12. Назовите и охарактеризуйте основные топологии ЛВС. 13. Дайте описание шинной топологии, укажите ее достоинства и недостатки. 14. Дайте описание звездообразной топологии, укажите ее достоинства и недостатки. 15. Дайте описание кольцевой топологии, укажите ее достоинства и недостатки. 16. Перечислите разветвленные топологии ЛВС. 17. Дайте описание сети с древовидной топологией. 18. Дайте описание сети радиально-шинной топологией. 19. Дайте описание сети с радиально-кольцевой топологией. 20. Опишите структуру глобальной компьютерной сети. 21. Опишите структуру подключения ЛВС предприятия к глобальной сети Интернет .