Основные типы информационно - вычислительных сетей

 

В середине 80-х годов мощным стимулом для развития локальных сетей послужили персональные компьютеры (ПК). ПК были достаточно мощными для работы сетевого программного обеспечения (ПО). ПК нуждались в объединении своей вычислительной мощности для решения сложных задач.

Взаимодействие между компьютерами сети происходит за счет передачи сообщений через сетевые адаптеры и каналы связи. С помощью этих сообщений один компьютер запрашивает доступ к локальным ресурсам другого компьютера. Такими ресурсами могут быть: данные хранящиеся на диске, периферийное устройство (принтеры, модемы, факс-аппараты и т.д.).

Существующие сетевые архитектуры различаются по принципам взаимодействия, характеристикам и классам предоставляемых услуг. Это обусловлено различием взглядов фирм-разработчиков сетевых решений и организаций стандартизации.

 

В современных сетям используются различные архитектуры:

 

ISO/OSI –

 

TCP/IP –

 

IPX/SPX –

 

XNS Xerox –

 

Apple Talk –

 

SNA –

 

PC(IBM) –

 

X.200(X.20,X.75) –

 

3Com –

 

Banyan VINES –

 

DECnet Phase 4.0 –

 

Чаще всего в качестве критерия классификации сетевых архитектур принимается степень охвата территории и пользователей.

По этому критерию все сети делятся на глобальные (общего пользования), корпоративные и локальные.

 

Глобальные сети обеспечивают взаимодействие разнородных групп пользователей, находящихся на значительных расстояниях.

Требования предъявляемые к данным сетям:

1) наличие гибкой системы адресации, позволяющей идентифицировать значительное количество пользователей;

2) высокая эффективность передачи информации в сети в условиях ограничений, накладываемых на скорость передачи данных в реальных системах дальней связи;

3) применение сложных протоколов маршрутизации, что обусловлено необходимостью гибкого реагирования на ситуации изменения топологии и перегрузки отдельных направлений систем передачи данных.

 

В глобальных сетях чаще всего используются архитектуры X.200, ISO/OSI и TCP/IP(Internet). TCP/IP нашла широкое применение в корпоративных и локальных сетях.

Архитектуры ISO/OSI и X.200 обеспечивают передачу по каналам связи со скоростями в среднем до 64 Кбит/с. Скорость передачи до 2 Мбит/с не достаточно высокая, чтобы работать с интерактивным видео и мультимедиа.

В протоколе TCP/IP система адресации оказалась оптимальной с точки зрения высокой гибкости структуры адресов и простоты их обработки. Это позволило создать огромную международную сеть Internet, несмотря на ограниченный размер адресного поля (4 байта).

Ведется разработка нового межсетевого протокола IPng (IP new generation), содержащего поде адреса размером в 16 байт.

В сетях, построенных на основе архитектуры TCP/IP, возможна работа в режиме интерактивного видео-, мультимедиа.

Для связи систем в составе глобальных сетей используют следующие технологии передачи данных:

- аналоговую (коммутируемые, выделенные линии) на основе модемов;

- цифровую(DS,T1,T3,T4,Switched56);

- коммутации пакетов.

 

Корпоративные сети предназначены для объединения замкнутой группы пользователей, например сотрудников корпорации или предприятия, и в зависимости от размеров объединения могут носить локальный или глобальный характер.

Все корпоративные сети можно разделить на две группы:

1) сети, возникающие в результате объединения локальных сетей (сетевые архитектуры TCP/IP, IPX/SPX, XNS Xerox и Banyan VINES);

2) сети, использующиеся для подключения майнфреймов.

 

В 1995 г. Появился термин Intranet, который обозначает технологии Internet для внутрикорпоративных целей, то есть использование стандартов гипертекста, браузеров и сетевого протокола TCP/IP.

 

Гипертекст – это способ представления информации, позволяющий просматривать её, не соблюдая последовательность, в которой исходные темы были расположены при подготовке документа.

Гипертекстовый документ может содержать гипертекстовую связь с любым другим документом или ресурсом Internet, и эта связь управляется протоколом передачи гипертекста HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) для передачи документов от одного компьютера к другому. Когда пользователь выбирает гипертекстовую ссылку на экране появляется указанный в ней документ, может быть находящимся в удаленной системе.

HTML (Hyper Text Markup Language) – язык разметки гипертекста, который обеспечивает унифицированный для сети способ форматирования документов, позволяя им содержать гипертекстовые связи с другими документами, размещенными на других компьютерах Internet.

URL (Universal Resource Location) – универсальный указатель ресурсов, является элементом языка разметки гипертекста HTML, при включении в HTML – документ он указывает на другой документ где-либо в Internet, который может быть выбран с помощью HTTP.

Браузер (Browser) – клиентская программа, на основе которой осуществляется запрос и просмотр документов. Есть два вида программ просмотра:

1. программа просмотра только текста;

2. графические программы просмотра (Mosaic или Netscape Navigator).

 

Локальные информационно-вычислительные сети предназначенные для организации взаимодействия ограниченной группы пользователей, которые применяют специфические протоколы с упрощенным механизмом маршрутизации, администрирования, передачи данных.

Основные требования в глобальных и корпоративных сетях: надежность передачи, жесткое администрирование и пропуская способность.

Основные требования в локальных сетях: низкая стоимость, пропускная способность.

Основная масса локальных сетей работает под управлением ОС NetWare, Windows for Workgroups, OS/2, Windows NT.

Сетевые архитектуры локальных сетей: TCP/IP, IPX/SPX, PC(IBM), 3Com, LAT.

 

Топология физических связей

 

При объединении в сеть большого числа компьютеров необходимо выбрать способ организации физических связей, то есть топологию.

Под топологией вычислительной сети понимается конфигурация графа, вершинами которого соответствуют компьютерные сети, иногда концентраторы, а ребрами - физические связи между ними.

Компьютеры, подключенные к сети называют станциями или узлами сети.

Конфигурация физических связей определяется электрическими соединениями компьютеров между собой.

Логические связи представляют собой маршруты передачи данных между узлами сети и образуются путем соответствующей настройки коммутационного оборудования.

 

 

рис. 66 Типовые топологии сетей

 

Полносвязанная топология (рис. а.) соответствует сети, в которой каждый компьютер сети связан со всеми остальными.

Недостатки: каждый компьютер должен иметь большое количество коммутационных портов. Для каждой пары компьютеров должна быть выделена отдельная линия связи. Используется в глобальных сетях.

Ячеистая топология (рис. б.) получается из полносвязной топологии путем удаления некоторых связей. Связываются только те компьютеры между которыми происходит интенсивный обмен данными. Используется в глобальных сетях.

В топологии общая шина (рис. в.) все компьютеры подключаются к одному коаксиальному кабелю по схеме «монтажного ИЛИ».

Передаваемая информация может распространяться в обе стороны.

Достоинства: снижается стоимость проводки, унифицируется подключение различных модулей, обеспечиваются почти мгновенное обращение по всем станциям сети.

Недостатки: 1) низкая надежность сети – любой дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъемов парализуют всю сеть; 2) невысокая производительность, так как в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные в сеть.

В топологии звезда (рис.г.) каждый компьютер подключается отдельным кабелем к общему устройству, называемому концентратором, который находится в центре сети. Концентратор направляет передаваемую компьютером информацию одному или всем остальным компьютерам сети.

Достоинства: обрыв кабеля отключает только один компьютер; концентратор может осуществлять фильтрацию информации, поступающей из узлов в сеть.

Недостаток: более высокая стоимость из-за необходимости приобретения концентратора; возможности по наращиванию количества узлов в сети ограничивается количеством портов концентратора.

Топология иерархическая звезда (рис.д.) является самым распространенным типом топологии связей как в локальных так и в глобальных сетях.

В сетях с кольцевой конфигурацией (рис. е.) данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому, как правило в одном направлении. Если компьютер распознает данные как «свои», то он копирует их себе во внутренний буфер.

В случае выхода из строя или отключения какой-либо станции необходимо принимать меры, чтобы канал связи не прервался между остальными станциями.

Достоинства: данные, сделав полный оборот по кольцу возвращаются к узлу-источнику. Узел может контролировать процесс доставки данных адресату.