ЛЕКЦИОННОЕ ЗАНЯТИЕ
Тема: Понятие компьютерной сети, ее назначение. Классификация компьютерных сетей.
Понятие компьютерной сети
Компьютерные сети — это системы компьютеров, объединенных каналами передачи данных, обеспечивающие эффективное предоставление различных информационно-вычислительных услуг пользователям посредством реализации удобного и надежного доступа к ресурсам сети.
Информационные системы, использующие возможности компьютерных сетей, обеспечивают выполнение следующих задач:
· хранение и обработка данных;
· организация доступа пользователей к данным;
· передача данных и результатов обработки данных пользователям.
Эффективность решения перечисленных задач обеспечивается:
· дистанционным доступом пользователей к аппаратным, программным и информационным ресурсам;
· высокой надежностью системы;
· возможностью оперативного перераспределения нагрузки;
· специализацией отдельных узлов сети для решения определенного класса задач;
· решением сложных задач совместными усилиями нескольких узлов сети;
· возможностью осуществления оперативного контроля всех узлов сети.
Основные показатели качества компьютерных сетей включают следующие элементы: полнота выполняемых функций, производительность, пропускная способность, надежность сети, безопасность информации, прозрачность сети, масштабируемость, интегрируемость, универсальность сети.
Виды компьютерных сетей
Компьютерные сети, в зависимости от охватываемой территории, подразделяются на:
· локальные (ЛВС, LAN — Local Area Network);
· региональные (PBC, MAN — Metropolitan Area Network);
· глобальные (ГВС, WAN — Wide Area Network).
В локальной сети абоненты находятся на небольшом (до 10-15 км) расстоянии друг от друга. К ЛВС относятся сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов, корпораций и т. д.
РВС связывают абонентов города, района, области. Обычно расстояния между абонентами РВС составляют десятки-сотни километров.
Глобальные сети соединяют абонентов, удаленных друг от друга на значительное расстояние, часто расположенных в различных странах или на разных континентах.
По признакам организации передачи данных компьютерные сети можно разделить на две группы:
· последовательные;
· широковещательные.
В последовательных сетях передача данных осуществляется последовательно от одного узла к другому. Каждый узел ретранслирует принятые данные дальше. Практически все виды сетей относятся к этому типу.
В широковещательных сетях в конкретный момент времени передачу может вести только один узел, остальные узлы могут только принимать информацию.
Топологии компьютерных сетей
Топология представляет физическое расположение сетевых компонентов (компьютеров, кабелей и др.). Выбором топологии определяется состав сетевого оборудования, возможности расширения сети, способ управления сетью.
Существуют следующие топологии компьютерных сетей:
· шинные (линейные, bus);
· кольцевые (петлевые, ring);
· радиальные (звездообразные, star);
· смешанные (гибридные).
Практически все сети строятся на основе трех базовых топологий: топологии "шина", "звезда" и "кольцо". Базовые топологии достаточно просты, однако на практике часто встречаются довольно сложные комбинации, сочетающие свойства и характеристики нескольких топологий.
В топологии "шина", или "линейная шина" (linear bus), используется один кабель, именуемый магистралью или сегментом, к которому подключены все компьютеры сети (рис. 1). Эта топология является наиболее простой и распространенной реализацией сети.
Так как данные в сеть передаются лишь одним компьютером, производительность сети зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем больше компьютеров, тем медленнее сеть.
Зависимость пропускной способности сети от количества компьютеров в ней не является прямой, так как, кроме числа компьютеров, на быстродействие сети влияет множество других факторов: тип аппаратного обеспечения, частота передачи данных, тип сетевых приложений, тип сетевого кабеля, расстояние между компьютерами в сети.
Рисунок 1. Сеть с шинной топологией
"Шина" является пассивной топологией — компьютеры только "слушают" передаваемые по сети данные, но не передают их от отправителя к получателю. Выход из строя какого-либо компьютера не оказывает влияния на работу всей сети. В активных топологиях компьютеры регенерируют сигналы с последующей передачей их по сети.
Основой последовательной сети с радиальной топологией (топологией "звезда") является специальный компьютер — сервер, к которому подключаются рабочие станции, каждая по своей линии связи. Вся информация передается через сервер, в задачи которого входит ретрансляция, переключение и маршрутизация информационных потоков в сети (рис. 2). Такая сеть является аналогом системы телеобработки, в которой все абонентские пункты содержат в своем составе компьютер.
Рисунок 2. Сеть с топологией "звезда"
Недостатками такой сети являются: высокие требования к вычислительным ресурсам центральной аппаратуры, потеря работоспособности сети при отказе центральной аппаратуры, большая протяженность линий связи, отсутствие гибкости в выборе пути передачи информации. Если выйдет из строя рабочая станция (или кабель, соединяющий ее с концентратором), то лишь эта станция не сможет передавать или принимать данные по сети. На остальные рабочие станции в сети этот сбой не повлияет.
При использовании топологии "кольцо" компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо (рис. 3). Сигналы передаются в одном направлении и проходят через каждый компьютер. Каждый компьютер является повторителем, усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру. Если выйдет из строя один компьютер, прекращает функционировать вся сеть.
Рисунок 3. Сеть с кольцевой топологией
Способ передачи данных по кольцевой сети называется передачей маркера. Маркер последовательно, от компьютера к компьютеру, передается до тех пор, пока его не получит тот компьютер, который должен передать данные. Передающий компьютер добавляет к маркеру данные и адрес получателя и отправляет его дальше по кольцу.
Данные передаются через каждый компьютер, пока не окажутся у того, чей адрес совпадает с адресом получателя. Далее принимающий компьютер посылает передающему сообщение — подтверждение о приеме данных. Получив сообщение — подтверждение, передающий компьютер создает новый маркер и возвращает его в сеть.