Классификация вычислительных сетей Доклад к лекции 27 марта

Классификация вычислительных сетей Доклад к лекции (27 марта)

Вычислительная сеть - ВС [network] – это совокупность ЭВМ, объединённых средствами передачи данных. Средства передачи данных в ВС в общем случае состоят из следующих элементов: связных ЭВМ, каналов связи (спутниковых, телефонных, волоконнооптических и др. ), коммутирующей аппаратуры и др.

Классификация вычислительный сетей в зависимости от территориальной распределенности: В зависимости от территориального расположения абонентских систем ВС разделяют на три основных класса: Локальная ВС (LAN - Local Area Network) Региональная ВС (MAN - Metropolitan Area Network) Глобальная ВС (WAN - Wide Area Network)

Локальная ВС (LAN - Local Area Network) объединяет абонентов , расположенных в пределах небольшой территории. Это сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов и т. п. (протяженности < 2 -2, 5 км). В локальных вычислительных сетях для объединения компьютеров используют различные виды кабеля (коаксиальные, оптоволоконные, типа "витая пара") с соответствующими платами расширения. С учетом стоимости кабеля имеются существенные ограничения по пространственному размещению такой вычислительной сети ("локализована" в нескольких соседних помещениях, в одном или нескольких недалеко стоящих друг от друга зданиях), что и дало основание для ее названия.

Региональная ВС (MAN Metropolitan Area Network) Если сеть охватывает целый город, то она является региональной вычислительной сетью (РВС). РВС - это самый новый тип сетей. РВС имеют много общего с ЛВС, но они по многим параметрам сложнее последних. РВС разработаны для поддержки больших расстояний, чем ЛВС. Они могут использоваться для связывания нескольких ЛВС вместе в высокоскоростные интегрированные сетевые системы. РВС сочетают лучшие характеристики ЛВС (низкий уровень ошибок, высокая скорость передачи) с большей географической протяженностью. Например, помимо обмена данными и голосового обмена, РВС могут передавать видео- и аудиоинформацию.

Глобальная ВС (WAN - Wide Area Network) объединяет абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи, региональных и межрегиональных кабельных систем общего назначения, радиосвязи и систем спутниковой связи. Именно глобальность используемых средств коммуникаций и дала основание для названия такого рода вычислительных сетей. Глобальные вычислительные сети позволят решить проблему объединения информационных ресурсов.

Классификация вычислительный сетей в зависимости от скорости передачи информации Скорость передачи информации — скорость передачи данных, выраженная в количестве бит, символов или блоков, передаваемых за единицу времени, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально возможным расстоянием передачи данных, при котором еще обеспечивается требуемый уровень защиты данных.

Классификация вычислительный сетей в зависимости от типа среды передачи данных: Средой передачи данных называется физическая среда, пригодная для прохождения сигнала. Чтобы компьютеры могли обмениваться кодированной информацией, среда должна обеспечить их физическое соединение друг с другом. Существует несколько видов сред, применяемых для соединения компьютеров: • коаксиальный кабель; Характеристика • неэкранированная витая пара; • экранированная витая пара; Коаксиальный кабель Максимальное расстояние передачи Максимальная скорость передачи 185 – 500 м 10 Мбит/с 30 – 100 м Тип кабеля 10 Мбит/с – 1 Гбит/с "Витая пара" • оптоволоконный кабель. Оптоволоконны й кабель 2 км 10 Мбит/с – 2 Гбит/с

Коаксиальный кабель был первым типом кабеля, использованным для соединения компьютеров в сеть. Кабель данного типа состоит из центрального медного проводника, покрытого пластиковым изолирующим материалом, который, в свою очередь, окружен медной сеткой и/или алюминиевой фольгой. Этот внешний проводник обеспечивает заземление и защиту центрального проводника от внешней электромагнитной интерференции. При прокладке сетей используются два типа кабеля — "Толстый коаксиальный кабель" (Thicknet) и "Тонкий коаксиальный кабель" (Thinnet). Сети на основе коаксиального кабеля обеспечивают передачу со скоростью до 10 Мбит/с. Максимальная длина сегмента лежит в диапазоне от 185 до 500 м в зависимости от типа кабеля. Кабель типа "витая пара" (twisted pair), является одним из наиболее распространенных типов кабеля в настоящее время. Он состоит из нескольких пар медных проводов, покрытых пластиковой оболочкой. Провода, составляющие каждую пару, закручены вокруг друга, что обеспечивает защиту от взаимных наводок. Кабели данного типа делятся на два класса — "экранированная витая пара" и "неэкранированная витая пара". Отличие этих классов состоит в том, что экранированная витая пара является более защищенной от внешней электромагнитной интерференции, благодаря наличию дополнительного экрана из медной сетки и/или алюминиевой фольги, окружающего провода кабеля. Сети на основе "витой пары" в зависимости от категории кабеля обеспечивают передачу со скоростью от 10 Мбит/с – 1 Гбит/с. Длина сегмента кабеля не может превышать 100 м (до 100 Мбит/с) или 30 м (1 Гбит/с). Оптоволоконные кабели представляют собой наиболее современную кабельную технологию, обеспечивающую высокую скорость передачи данных на большие расстояния, устойчивую к интерференции и прослушиванию. Оптоволоконный кабель состоит из центрального стеклянного или пластикового проводника, окруженного слоем стеклянного или пластикового покрытия и внешней защитной оболочкой. Передача данных осуществляется с помощью лазерного или светодиодного передатчика, посылающего однонаправленные световые импульсы через центральный проводник. Сигнал на другом конце принимается фотодиодным приемником, осуществляющим преобразование световых импульсов в электрические сигналы, которые могут обрабатываться компьютером. Скорость передачи для оптоволоконных сетей находится в диапазоне от 100 Мбит/c до 2 Гбит/с. Ограничение по длине сегмента составляет 2 км.

Классификация вычислительный сетей в от зависимости способа управления: "клиент/сервер" - в них выделяется один или несколько узлов (их название - серверы), выполняющих в сети управляющие или специальные обслуживающие функции, а остальные узлы (клиенты) являются терминальными, в них работают пользователи. Сети клиент/сервер различаются по характеру распределения функций между серверами, другими словами по типам серверов (например, файл-серверы, серверы баз данных). При специализации серверов по определенным приложениям имеем сеть распределенных вычислений. Такие сети отличают также от централизованных систем, построенных на мэйнфреймах; одноранговые - в них все узлы равноправны; поскольку в общем случае под клиентом понимается объект (устройство или программа), запрашивающий некоторые услуги, а под сервером - объект, предоставляющий эти услуги, то каждый узел в одноранговых сетях может выполнять функции и клиента, и сервера. В зависимости от того, одинаковые или неодинаковые ЭВМ применяют в сети, различают сети однотипных ЭВМ, называемые однородными, и разнотипных ЭВМ - неоднородные (гетерогенные). В крупных автоматизированных системах, как правило, сети оказываются неоднородными. В зависимости от прав собственности на сети последние могут быть сетями общего пользования (public) или частными (private). Среди сетей общего пользования выделяют телефонные сети Тф. ОП (PSTN - Public Switched Telephone Network) и сети передачи данных (PSDN- Public Switched Data Network).

Вычислительная сеть создается для обеспечения потенциального доступа к любому ресурсу сети для любого пользователя сети. Качество доступа к ресурсу как глобальная характеристика функционирования сети может быть описана многими показателями, выбор которых зависит от задач, стоящих перед вычислительной сетью. Среди основных показателей можно выделить следующие: производительность; надежность; управляемость; расширяемость; прозрачность.

Базовые сетевые топологии: Шина Кольцо Звезда

Шина шина (bus) - локальная сеть, в которой связь между любыми двумя станциями устанавливается через один общий путь и данные, передаваемые любой станцией, одновременно становятся доступными для всех других станций, подключенных к этой же среде передачи данных (последнее свойство называют широковещательностью); Подключение новых или отключение неисправных узлов сети; может происходить в любое время без нарушения работы сети в целом. Однако поиск неисправной станции Затруднен, так как по состоянию сети трудно судить о состоянии ее отдельных компонентов — функционирование всей сети не зависит от работы конкретной рабочей станции. При этом существует прямая зависимость работы сети от состояния самой шины и ее компонентов — любая неисправность главной магистрали парализует всю сеть.

Кольцо кольцо (ring) - узлы связаны кольцевой линией передачи данных (к каждому узлу подходят только две линии); данные, проходя по кольцу, поочередно становятся доступными всем узлам сети; Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко.

Звезда звезда (star) - имеется центральный узел, от которого расходятся линии передачи данных к каждому из остальных узлов. Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая по сравнению с достигаемой в других топологиях. Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от мощности центрального файлового сервера. Он может быть узким местом вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети. Центральный узел управления – файловый сервер реализует оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра.