Вопрос 2. Классификация вычислительных сетей.

В основу классификации компьютерных сетей положены наиболее характерные функциональные, информационные и структурные признаки.

По степени территориальной рассредоточенности элементов сети (абонентских систем, узлов связи) различают глобальные, региональные (территориальные) и локальные компьютерные сети.

Локальные сети характеризуются следующими особенностями:

· ограниченность территории – обычно в пределах здания или группы зданий;

· постоянное подключение к линии связи;

· использование линий связи с высокой пропускной способностью;

· работа с сетевыми сервисами в режиме on-line.

Глобальные сети (Wide Area Network, WAN).Хронологически первыми появились именно глобальные сети. Произошло это в конце 60-х годов, когда с помощью телефонных линий начали объединять компьютеры и терминалы, расположенные в сотнях километрах друг от друга.

Корпоративные сети могут быть как локальными (сеть небольшой фирмы или учебного заведения) или региональными, так и глобальными (сеть крупной транснациональной корпорации).

По типу организации передачи данных сети делятся на сети с коммутацией каналов, коммутацией пакетов и коммутацией сообщений. В сетях с коммутацией каналов между абонентскими системами создаётся непрерывный составной канал из последовательно соединённых коммутаторами промежуточных канальных участков. Канал может создаваться каждый раз при установлении соединения (как это происходит в телефонных сетях) или заранее (как в опорных сетях SDH и DWDM). При коммутации пакетов все передаваемые пользователем сообщения разбиваются в исходном узле на сравнительно небольшие части, называемые пакетами. Каждый пакет снабжается заголовком, в котором указывается адресная информация, необходимая для доставки пакета, а также номер пакета, который будет использоваться узлом назначения для сборки сообщения. Пакеты транспортируются в сети как независимые единицы. Под коммутацией сообщений понимается передача единого блока данных между транзитными компьютерами сети с временной буферизацией этого блока на диске каждого компьютера. Транзитные компьютеры могут соединяться между собой как сетью с коммутацией пакетов, так и сетью с коммутацией каналов. Примером сети с коммутаций сообщений является электронная почта.

Объединение локальных, региональных, корпоративных и глобальных сетей позволяет создавать сложные многосетевые иерархии.

По способу управления КС делятся на сети с централизованным (в сети имеется один или несколько управляющих органов), децентрализованным (каждая компонента компьютерной сети имеет средства для управления сетью) и смешанным управлением, в которых в определенном сочетании реализованы принципы централизованного и децентрализованного управления (например, под централизованным управлением решаются только задачи с высшим приоритетом, связанные с обработкой больших объемов информации).

По организации передачи информации сети делятся на сети с селекцией информации и маршрутизацией информации. В сетях с селекцией информации, строящихся на основе моноканала, взаимодействие компонент компьютерной сети производится выбором (селекцией) адресованных им блоков данных (кадров): всем компонентам компьютерной сети доступны все передаваемые в сети кадры, но копию кадра снимают только те компоненты компьютерной сети, кому они предназначены. В сетях с маршрутизацией информации для передачи кадров от отправителя к получателю могут использоваться несколько маршрутов. Поэтому с помощью коммуникационных систем сети решается задача выбора оптимального (например, кратчайшего по времени доставки кадра адресату) маршрута.

По типу организации передачи данных сети с маршрутизацией информации делятся на сети с коммутацией цепей (каналов), коммутацией сообщений и коммутацией пакетов. В эксплуатации находятся сети, в которых используются смешанные системы передачи данных.

По топологии, т.е. конфигурации элементов в КС, сети могут делиться на два класса: широковещательные и последовательные. Широковещательные конфигурации и значительная часть последовательных конфигураций (“кольцо”, “звезда” с интеллектуальным центром, иерархическая) характерны для локальных компьютерных сетей. Для глобальных и региональных сетей наиболее распространенной является произвольная (ячеистая) топология. Нашли применение также иерархическая конфигурация и “звезда”.

В широковещательных конфигурациях в любой момент времени на передачу кадра может работать только одна рабочая станция (абонентная система). Остальные рабочие станции (РС) сети могут принимать этот кадр, т.е. такие конфигурации характерны для ЛКС с селекцией информации.

Основные типы широковещательной конфигурации - общая шина, дерево, звезда с пассивным центром. Главные достоинства ЛКС с общей шиной - простота расширения сети, простота используемых методов управления, минимальный расход кабеля.

ЛКС с топологией типа дерево - это более развитый вариант сети с шинной топологией. Дерево образуется путем соединения нескольких шин активными повторителями или пассивными размножителями (“хабами”), каждая ветвь дерева представляет собой сегмент. Отказ одного сегмента не приводит к выходу из строя остальных.

В ЛКС с топологией типа “звезда” в центре находится пассивный соединитель или активный повторитель - достаточно простые и надежные устройства. Для защиты от нарушений в кабеле используется центральное реле, которое отключает вышедшие из строя кабельные лучи.

В последовательных конфигурациях, характерных для сетей с маршрутизацией информации, передача данных осуществляется последовательно от одной РС к соседней, причем на различных участках сети могут использоваться разные виды физической передающей среды. К передатчикам и приемникам здесь предъявляются более низкие требования, чем в широковещательных конфигурациях. К последовательным конфигурациям относятся произвольная (ячеистая), иерархическая, “кольцо”, “цепочка”, “звезда” с интеллектуальным центром. В ЛКС наибольшее распространение получили общая шина, “кольцо” и “звезда”, а также смешанные конфигурации - звездно-кольцевая, звездно-шинная.

В ЛКС с кольцевой топологией сигналы передаются только в одном направлении, обычно против часовой стрелки. Каждая РС имеет память объемом до целого кадра.

При перемещении кадра по кольцу каждая РС принимает кадр, анализирует его адресное поле, снимает копию кадра, если он адресован данной РС, ретранслирует кадр. Естественно, что все это замедляет передачу данных в кольце, причем длительность задержки определяется числом РС. Удаление кадра из кольца производится обычно станцией - отправителем.

В этом случае кадр совершает по кольцу полный круг и возвращается к станции - отправителю, который воспринимает его как квитанцию - подтверждение получения кадра адресатом. Удаление кадра из кольца может осуществляться и станцией - получателем, тогда кадр не совершает полного круга, а станция - отправитель не получает квитанции - подтверждения.

Кольцевая структура обеспечивает довольно широкие функциональные возможности ЛКС при высокой эффективности использования моноканала, низкой стоимости, простоте методов управления, возможности контроля работоспособности моноканала.

В широковещательных и большинстве последовательных конфигураций (за исключением кольца) каждый сегмент кабеля должен обеспечивать передачу сигналов в обоих направлениях, что достигается: в полудуплексных сетях связи - использованием одного кабеля для поочередной передачи в двух направлениях; в дуплексных сетях - с помощью двух однонаправленных кабелей; в широкополосных системах - применением различной несущей частоты для одновременной передачи сигналов в двух направлениях.

Глобальные и региональные сети, как и локальные, в принципе могут быть однородными (гомогенными), в которых применяются программно-совместимые ЭВМ, и неоднородными (гетерогенными), включающими программно-несовместимые ЭВМ. Однако, учитывая протяженность ГКС и РКС и большое количество используемых в них ЭВМ, такие сети чаще бывают неоднородными.

Примеры соединения элементов компьютерной сети
Простое последовательное соединение	Последовательное соединение кольцом
Последовательное соединение по общей шине	Соединение звездой
Сеть по общей шине с выделенным сервером	Сеть по схеме "звезда" с выделенным сервером