Сетевые топологии. Типы. Преимущества и недостатки сетей с различными топологиями

Топология сети - способ подключения PC и компьютерных средств к сети.

Сетевые топологии:

1 Шинная

2 Звездообразная

3 Кольцевая

4 Ячеистая (сотовая)

Преимущества шинной топологии:

-надежность и простота использования

-меньшая длина кабеля и дешевизна схемы соединения

- шинную топологию легко расширить

-для расширения сети исп. повторитель-репитер

Недостатки:

-Существуют ограничения по длине кабеля (180м) и кол-ву подключенных рабочих станций (не более 30)

-Трудность диагностирования, неисправность одного PC может привести к неисправности сети

Звездообразная топология (кабель–витая пара) HUB (rконцентратор) –это устройство сетевого взаимодействия, связывающие сегменты в центральном пункте.

HUB бывают: *пассивные и *активные

Преимущества:

-простая модификация и наращивание сети

-удобно использовать для диагностики

-независимая работа PC

-применяется несколько типов кабелей

Недостатки:

-зависимость сети от работы концентратора

-относительная дороговизна сети, большой расход кабеля.

Сети с кольцевой топологией

В кольцевой сети каждый компьютер связан со следующим, а последний — с первым Кольцевая топология применяется в сетях, требующих резервирования определенной части полосы пропускания для критичных по времени средств (например, для передачи видео и аудио), в высокоп­роизводительных сетях, а также при большом числе обращающихся к сети клиентов (что требует ее высокой пропускной способности).

Полосой пропускания называется способность среды передачи данных передавать опре­деленный объем информации

 Преимущество сети с кольцевой топологией

• Поскольку всем компьютерам предоставляется равный доступ к маркеру, никто из них не смо­жет монополизировать сеть.

• Справедливое совместное использование сети обеспечивает постепенное снижение ее произво­дительности в случае увеличения числа пользователей и перегрузки (лучше, если сеть будет продолжать функционировать, хотя и медленно, чем сразу откажет при превышении пропуск­ной способности).

Недостатки сети с кольцевой топологией

• Отказ одного компьютера в сети может повлиять на работоспособность всей сети.

• Кольцевую сеть трудно диагностировать.

• Добавление или удаление компьютера вынуждает разрывать сеть.

Сетевые топологии. Шинная топология, ее преимущества и недостатки.

Преимущества шинной топологии:

-надежность и простота использования

-меньшая длина кабеля и дешевизна схемы соединения

- шинную топологию легко расширить

-для расширения сети исп. повторитель-репитер

Недостатки:

-Существуют ограничения по длине кабеля (180м) и кол-ву подключенных рабочих станций (не более 30)

-Трудность диагностирования, неисправность одного PC может привести к неисправности сети

 

Сетевые топологии. Звездообразная топология, ее преимущества и недостатки.

Звездообразная топология (кабель–витая пара) HUB (rконцентратор) – это устройство сетевого взаимодействия, связывающие сегменты в центральном пункте.

HUB бывают: пассивные и активные

Преимущества:

-простая модификация и наращивание сети

-удобно использовать для диагностики

-независимая работа PC

-применяется несколько типов кабелей

Недостатки:

-зависимость сети от работы концентратора

-относительная дороговизна сети, большой расход кабеля.

 

Сетевая среда передачи данных.

Сетевая среда передачи данных - физическая среда электромагнитного излучения, по средствам которой передается информация

Разные среды передачи данных имеют различные характеристики и используются для конкретных целей.

Например, телевидение — хорошая среда передачи данных для быстрого охвата большой террито­рии и представления новостей, в то время как газеты лучше подходят для более углубленного анализа событий. В научном журнале или техническом отчете факты могут подаваться убедительнее, чем в те­левизионных или газетных новостях.

Виды физической среды

1.Медный кабель - самое низкое

сопротивление 1мбит

Наиболее распространенной средой передачи данных в сетях является медный кабель. Точностью в данном случае называют соответствие принятого сигнала переданному. Сте­рео аппаратура высокой точности (high-fidelity) дает слушателю максимально возможное для электроники впечатление реального присутствия на концерте. Электричество — естественный язык для микросхем компьютера. Именно электрические сигналы, а не фотоны или радиоволны, циркулируют в цепях ПК, поэтому такие сигналы удобно применять для передачи по медному кабелю другой машине, которая сможет его распознать.

 При передаче сигнала по медному кабелю он теряет свою интенсивность по мере удале­ния от источника, поэтому для работы с высокими скоростями современных компьютеров требуется немало энергии.

2. Стекловолокно используется для оптоволоконного кабеля

Свет можно передавать без потери сигнала на многие километры по менее дорогому многомодовому волоконно-оптическому кабелю. Более дорогой одномодовый волоконно-оптический кабель позволяет телефонным компаниям транслировать сигнал без затухания на сотни километров.

Одна нить волоконно-оптического кабеля способна передавать данные со скоростью более 2 Гбит/с. Две сотни романов среднего размера можно переслать таким способом за секунду.    

Волоконная оптика применяется в основном в тех средах, где не подходит медный кабель (например, в производственных сетях, в которых работа электромеханизмов искажает передаваемый по медному кабелю сигнал), либо там, где нужна очень высокая ско­рость (как в мультипликационной студии, обрабатывающей большие анимационные файлы и передающей их на большие расстояния — для пересылки таких данных по медному кабелю потребуется много времени).

3.Инфрокрасные лучи - передача информации без проводов (пульт TV) скорость до 4 Мбит в сек. Технология инфракрасной передачи данных позволяет передавать информацию без проводов — никаких кабелей не нужно! Такие беспроводные сети являют­ся эффективным решением для создания временной сетевой среды или ее организации в тех местах, где трудно проложить кабели, или компьютеры часто перемещаются. Например, сотрудник, оснащен­ный портативным ПК или другим мобильным компьютером, сможет установить соединение с сетью или вывести информацию на печать с помощью инфракрасного порта своего компьютера и такого же порта сетевого ПК или принтера. По сравнению с сетями на медном или волоконно-оптическом кабеле беспроводные сети на инфрак­расных лучах не отличаются высокой скоростью передачи данных.

4.Радиоволны (космическая связь) до 100 Кбит в сек. Радиоволны проникают сквозь стены. Они способны достичь тех мест, куда трудно проложить ка­бель. Отрасль, предоставляющая радиоканалы для соединения сетей друг с другом, развивается очень динамично.

Радиоканалы могут соединять компьютеры, не обязательно находящиеся в зоне прямой видимости. В отличие от внешних инфракрасных излучении, дождь и снег не являются препятствием для радио­волн.

 

7.Сетевые протоколы. Назначение, категории, примеры.

Протоколы - согласованные способы информации между РС.

Бывают виды протоколов:

Аппаратные интерфейсы

Программные интерфейсы

Аппаратно-программные интерфейсы (ТСР/ IP –список протоколов управления передачей, межсетевой протокол).

protocol (протокол) -Формат описания передаваемых сообщений и правила, по которым происходит обмен информацией между двумя или несколькими системами.

Протоколы передачи данных и протоколы обмена маршрутной информацией

Для того, чтобы иметь информацию о текущей конфигурации сети, маршрутизаторы обмениваются маршрутной информацией между собой по специальному протоколу. Протоколы этого типа называются протоколами обмена маршрутной информацией (или протоколами маршрутизации). Протоколы обмена маршрутной информацией следует отличать от, собственно, протоколов сетевого уровня. В то время как первые несут чисто служебную информацию, вторые предназначены для передачи пользовательских данных, также, как это делают протоколы канального уровня.

Для того, чтобы доставить удаленному маршрутизатору пакет протокола обмена маршрутной информацией, используется протокол сетевого уровня, так как только он может передать информацию между маршрутизаторами, находящимися в разных сетях. Пакет протокола обмена маршрутной информацией помещается в поле данных пакета сетевого уровня, поэтому с точки зрения вложенности пакетов протоколы маршрутизации следует отнести к более высокому уровню, чем сетевой. Но функционально они решают общую задачу с пакетами сетевого уровня - доставляют кадры адресату через разнородную составную сеть.

С помощью протоколов обмена маршрутной информацией маршрутизаторы составляют карту межсетевых связей той или иной степени подробности и принимают решение о том, какому следующему маршрутизатору нужно передать пакет для образования рационального пути.

На сетевом уровне работают протоколы еще одного типа, которые отвечают за отображение адреса узла, используемого на сетевом уровне, в локальный адрес сети. Такие протоколы часто называют протоколами разрешения адресов - Address Resolution Protocol, ARP. Иногда их относят не к сетевому уровню, а к канальному, хотя тонкости классификации не изменяют их суть.

В качестве основного протокола сетевого уровня (в терминах модели OSI) в стеке используется протокол IP, который изначально проектировался как протокол передачи пакетов в составных сетях, состоящих из большого количества локальных сетей, объединенных как локальными, так и глобальными связями. Поэтому протокол IP хорошо работает в сетях со сложной топологией, рационально используя наличие в них подсистем и экономно расходуя пропускную способность низкоскоростных линий связи. Протокол IP является дейтаграммным протоколом, то есть он не гарантирует доставку пакетов до узла назначения, но старается это сделать.

К уровню межсетевого взаимодействия относятся и все протоколы, связанные с составлением и модификацией таблиц маршрутизации, такие как протоколы сбора маршрутной информации RIP (Routing Internet Protocol) и OSPF (Open Shortest Path First), а также протокол межсетевых управляющих сообщений ICMP (Internet Control Message Protocol). Последний протокол предназначен для обмена информацией об ошибках между маршрутизаторами сети и узлом - источником пакета. С помощью специальных пакетов ICMP сообщается о невозможности доставки пакета, о превышении времени жизни или продолжительности сборки пакета из фрагментов, об аномальных величинах параметров, об изменении маршрута пересылки и типа обслуживания, о состоянии системы и т.п.

Следующий уровень (уровень II) называется основным. На этом уровне функционируют протокол управления передачей TCP и протокол дейтаграмм пользователя UDP. Протокол TCP обеспечивает надежную передачу сообщений между удаленными прикладными процессами за счет образования виртуальных соединений. Протокол UDP обеспечивает передачу прикладных пакетов дейтаграммным способом, как и IP, и выполняет только функции связующего звена между сетевым протоколом и многочисленными прикладными процессами.

Верхний уровень (уровень I) называется прикладным. За долгие годы использования в сетях различных стран и организаций стек TCP/IP накопил большое количество протоколов и сервисов прикладного уровня. К ним относятся такие широко используемые протоколы, как протокол копирования файлов FTP, протокол эмуляции терминала telnet, почтовый протокол SMTP, используемый в электронной почте сети Internet, гипертекстовые сервисы доступа к удаленной информации, такие как WWW и многие другие. Остановимся несколько подробнее на некоторых из них.

Протокол пересылки файлов FTP (File Transfer Protocol) реализует удаленный доступ к файлу. Для того, чтобы обеспечить надежную передачу, FTP использует в качестве транспорта протокол с установлением соединений - TCP. Кроме пересылки файлов протокол FTP предлагает и другие услуги. Так, пользователю предоставляется возможность интерактивной работы с удаленной машиной, например, он может распечатать содержимое ее каталогов. Наконец, FTP выполняет аутентификацию пользователей. Прежде, чем получить доступ к файлу, в соответствии с протоколом пользователи должны сообщить свое имя и пароль. Для доступа к публичным каталогам FTP-архивов Internet парольная аутентификация не требуется, и ее обходят за счет использования для такого доступа предопределенного имени пользователя Anonymous.

В стеке TCP/IP протокол FTP предлагает наиболее широкий набор услуг для работы с файлами, однако он является и самым сложным для программирования. Приложения, которым не требуются все возможности FTP, могут использовать другой, более экономичный протокол - простейший протокол пересылки файлов TFTP. Этот протокол реализует только передачу файлов, причем в качестве транспорта используется более простой, чем TCP, протокол без установления соединения - UDP.

Протокол telnet обеспечивает передачу потока байтов между процессами, а также между процессом и терминалом. Наиболее часто этот протокол используется для эмуляции терминала удаленного компьютера. При использовании сервиса telnet пользователь фактически управляет удаленным компьютером так же, как и локальный пользователь, поэтому такой вид доступа требует хорошей защиты. Поэтому серверы telnet всегда используют как минимум аутентификацию по паролю, а иногда и более мощные средства защиты, например, систему Kerberos.

Протокол SNMP (Simple Network Management Protocol) используется для организации сетевого управления. Изначально протокол SNMP был разработан для удаленного контроля и управления маршрутизаторами Internet, которые традиционно часто называют также шлюзами. С ростом популярности протокол SNMP стали применять и для управления любым коммуникационным оборудованием - концентраторами, мостами, сетевыми адаптерами и т.д. и т.п. Проблема управления в протоколе SNMP разделяется на две задачи.

Первая задача связана с передачей информации. Протоколы передачи управляющей информации определяют процедуру взаимодействия SNMP-агента, работающего в управляемом оборудовании, и SNMP-монитора, работающего на компьютере администратора, который часто называют также консолью управления. Протоколы передачи определяют форматы сообщений, которыми обмениваются агенты и монитор.

Вторая задача связана с контролируемыми переменными, характеризующими состояние управляемого устройства. Стандарты регламентируют, какие данные должны сохраняться и накапливаться в устройствах, имена этих данных и синтаксис этих имен. В стандарте SNMP определена спецификация информационной базы данных управления сетью. Эта спецификация, известная как база данных MIB (Management Information Base), определяет те элементы данных, которые управляемое устройство должно сохранять, и допустимые операции над ними.