Лекция 2 Тема 1 Классификация вычислительных сетей Учебные

Лекция 2 Тема 1: Классификация вычислительных сетей Учебные вопросы: 1. 1 Классификация ВС по размерам 1. 2 Классификация ВС по архитектуре 1. 3 Классификация ВС по топологии 1. 4 Классификация ВС по базовой технологии и скорости передачи данных 1

1. 1 Классификация ВС по размерам

Классификация ВС В настоящее время ВС, получили самое широкое распространение. Они могут существенно отличаться друг от друга по различным признакам и нуждаются в классификации. Приведем классификационную таблицу ВС на рис. 1. 1.

Классификация ВС

Классификация ВС по размерам Чаще других ВС делят по занимаемым размерам. Локальные вычислительные сети, которые будем обозначать ЛВС или LAN, имеют максимальные размеры, меньшие 1… 2 км, и могут обеспечить нужды небольшого предприятия или отдела предприятия (рабочей группы). Считается, что в отделе насчитывается 100… 150 сотрудников, из них не более 30 человек – пользователи сети. Сети рабочих групп еще меньше. В их состав входит обычно до 10… 20 компьютеров.

Региональные сети Следующий размерный уровень имеют, так называемые, региональные или городские сети (РГС). В англоязычном обозначении – MAN. Они, как правило, объединяют ЛС в черте города. Протяженность сети может быть 100… 200 км.

Глобальные сети – ГЛС или WAN объединяют территориально рассредоточенные ЛВС и РГС, а также отдельные удаленные компьютеры. Глобальные сети охватывают практически все страны мира, за исключением может быть совсем слаборазвитых государств. Число объединенных компьютеров только в ГЛС Интернет составляет более 2 млрд.

Корпоративные сети Особую позицию занимают корпоративные вычислительные сети - КВС. Еще одно название этих сетей – интрасети. Назначение КВС – поддержание работы конкретного предприятия, владеющего сетью. В зависимости от размера предприятия, его КВС могут быть уровня ЛВС отдела, либо объединенных сетей кампуса (университетского городка), РГС, либо даже охватывать глобальный уровень континентального и межконтинентального размеров.

Корпоративные сети Уже в сетях размера кампуса приходится решать вопросы объединения разнородных сетей отделов, цехов и служб в КВС, не говоря о сетях международных корпораций. Разработчикам, создателям и администраторам КВС приходится решать все сетевые проблемы в полном объеме, от технологий ЛВС до технологий уровня РГС и ГЛС. Поэтому рассмотренное деление ВС по размерам несколько условно, но именно оно положено в основу материала курса, так как применяемые технологии существенно зависят от величины ВС.

Персональные сети Предполагается в основном построение беспроводных персональных сетей WPAN (Wireless PAN). WPAN имеют малый радиус действия в несколько метров и заменяют кабельные соединения между домашними персональными компьютерами и разнообразной периферией: принтерами, факсами, стереосистемами, датчиками различных домашних систем жизнеобеспечения и охраны и т. д. Примером подобной технологии WPAN является широкоизвестный Bluetooth.

Классификация по размерам

1. 2 Классификация ВС по архитектуре

Архитектура сети По своей архитектуре ВС может быть однородной или составной, а также открытой и нестандартизованной. Если ВС имеет в своем составе компьютеры одинаковых стандартов, общую базовую сетевую технологию и программное обеспечение (ПО), такую сеть называют однородной. Это, как правило, лишь локальные сети. Региональные и глобальные сети средних и крупных предприятий по своей архитектуре являются чаще всего объединенными, составными или иерархическими (рис. 1. 2).

Классификация по архитектуре рис. 1. 2

Архитектура объединенных сетей В их состав могут входить компьютеры и подсети разных типов, функционирующих под управлением различных ОС. Для обеспечения успешной совместной работы таких сетей необходимо специальное сетевое оборудование – мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, шлюзы и специальное ПО. В большинстве ВС предусматривается возможность выхода в Интернет и, как обязательный элемент, использование программных или аппаратных средств информационной безопасности.

Открытая и нестандартизованная архитектура сети Взаимодействие оборудования и ПО однородных и составных сетей должно быть стандартизовано, чтобы элементы таких сетей понимали друга. Если стандартизация взаимодействия предусмотрена, архитектуру таких сетей называют открытой. В противном случае говорят о нестандартизованной архитектуре. .

1. 3 Классификация ВС по топологии

Классификация ВС

Конфигурация физических связей Компьютеры, входящие в состав ВС, могут быть расположены самым случайным образом на территории, где создается сеть. Для управления сетью небезразлична конфигурация их физических связей, называемая топологией сети.

Топология сети Под топологией сети понимают описание способа, посредством которого компьютеры и другие сетевые компоненты связаны сетевыми каналами связи (КС). Термин топология заимствован из математики. Это расположение линий, связывающих узлы в графах. В нашем случае узлами являются компьютеры, а линии – сетевые КС.

Влияние выбора топологии сети Выбор топологии определяет: 1) состав необходимого сетевого оборудования и его характеристики; 2) возможности расширения сети; 3) способы управления сетью.

Конфигурация топологий Топологии сети по своей конфигурации делят на: 1) широковещательную; 2) последовательную; 3) смешанную.

Широковещательная топология В ВС с широковещательной топологией в любой момент времени передачу информации осуществляет только один компьютер сети (узел). Остальные узлы одновременно принимают эту информацию. К таким топологиям относят 3 основных: а) общая шина; б) дерево; в) звезда с пассивным центром (размножителем).

Широковещательная топология Рис. 1. 3

Широковещательная топология Основными достоинствами широковещательной шинной топологии являются простота расширения сети и способов ее управления, а также минимальный расход кабеля. Применяется в основном в ЛВС. Наиболее развитый вариант шинной топологии – дерево. Он позволяет соединять несколько шин активными повторителями или концентраторами (размножителями), образуя несколько физических сегментов ВС.

Сегментирование сети Подробнее особенности сегментирования ЛВС будут рассмотрены в позже. Здесь лишь отметим, что отказ одного сегмента сети не приводит к выходу из строя остальных. Для защиты от нарушений в кабеле используют специальное реле, которое отключает вышедшие из строя кабельные лучи.

Применимость топологий В настоящее время шинные топологии применяются редко. Значительно чаще используется топология звезда. Основное требование к ней – наличие достаточного количество портов у концентратора, с учетом возможного дальнейшего расширения сети.

Недостаток широковещательной топологии Недостатком широковещательной топологии в целом является их низкая производительность. Так как в каждый момент времени лишь один компьютер передает данные, пропускная способность канала связи здесь всегда делится между всеми узлами сети.

Последовательная топология В ВС с последовательной топологией передача данных осуществляется последовательно от одного компьютера к другому. Причем, на различных участках ВС могут использоваться разные виды ФСПД: металлический кабель, волоконнооптический кабель, радиоканал и др. В таких топологиях возможна одновременная передача данных сразу несколькими компьютерами.

Виды последовательной топологии Последовательные виды топологий иллюстрируются на рис. 1. 4. К ним относят: а) ячеистую; б) иерархическую; в) цепочную; г) кольцевую; д) звездообразную с интеллектуальным (активным) центром – коммутатором или маршрутизатором.

Последовательная топологии Рис. 1. 4

Виды последовательной топологии Для ячеистой топологии характерно, что некоторые узлы соединены с большим количеством узлов, чем другие. Таковым является, например, 5 -й узел на рис. 1. 4, а. В иерархической топологии ряд узлов образует несколько уровней. Выйти на старший уровень (узлы 6, 7, 8, см. рис. 1. 4, б) возможно лишь через узел низлежащего по иерархии уровня (узел 3).

Распространенность последовательной топологии Распространенность той или иной последовательной топологии определяется видом сетей. Для локальных ВС чаще всего применяют кольцевую и звездообразную топологии. Ячеистая топология допускает соединение большого числа компьютеров и характерна, как правило, для крупных сетей.

Распространенность последовательной топологии В кольцевых топологиях информация передается в одном направлении, обычно против часовой стрелки. Возврат сигнала к ЭВМ – отправителю после прохождения кольца, свидетельствует о доставке информации ЭВМ – получателю. В сетях других типов каждый сегмент кабеля должен обеспечивать передачу в обоих направлениях.

Смешанная топология Смешанная широковещательнопоследовательная топология образуется чаще всего в РГС и ГЛС. Для этих крупных ИС характерно наличие произвольных связей между компьютерами. В них часто можно выделить отдельные подсети с типовой топологией (рис. 1. 5).

Смешанная топологии Рис. 1. 5

1. 4 Классификация ВС по базовой технологии и скорости передачи данных

Классификация ВС

Базовая технология ВС Базовая сетевая технология - это набор стандартных протоколов и реализующих их программно – аппаратных средств, достаточный для построения ВС. Примеры сетевых технологий локальных сетей: Ethernet, Token Ring, FDDI, Arcnet, 100 VG-Any. LAN и пр. Технологии региональных и глобальных сетей: ТСP/IP, X. 25, FR, ATM и др.

Актуальность базовой технологии В то же время, сетевые технологии – чрезвычайно динамично развивающаяся область информационных технологий. Ряд технологий быстро устаревает – это Arcnet, 100 VG-Any. LAN, X. 25. Другие постоянно совершенствуются, увеличивая скорость обмена данных и свою популярность. Наиболее употребимы в настоящее время: в ЛВС – технология Ethernet; в РГС и ГЛС – технология сети Интернет, основанная на протоколах TCP/IP.

Скорость обмена данных Характерен в этом смысле пример технологии локальных сетей Ethernet, которая с момента своего создания в 1973 г компанией Xerox увеличила скорость обмена данных в 100 000 раз (рис. 1. 6). Скорость передачи данных измеряют количеством битов информации (компьютерных нулей и единиц), передаваемых в единицу времени. Единица измерения скорости - бит/с. Первоначальная скорость в Ethernet – 3 Мбит/с. На сегодняшний день достижима скорость 100 Гбит/с.

Скорость передачи данных в технологии Ethernet

Перспективы базовой технологии РГС и. ГЛС В РГС и ГЛС признано перспективным объединение технологии ТСP/IP c самой быстрой асинхронной технологией передачи ATM. Предполагается, что на основе этого объединения будет развиваться Интернет нового поколения – NGN (Next Generation Network) – более скоростной и ориентированный на современные широкополосные услуги, прежде всего, передачу видеоизображений.

Перспективы базовой технологии РГС и. ГЛС Однако, есть и прогнозы внедрения в практику РГС и ГЛС современных высокоскоростных модификаций 10, 40 и 100 Gigabit Ethernet изначально локальной технологии Ethernet.