Классификация локальных сетей (ЛВС)

Все множество видов ЛВС можно разделить на четыре группы.

К первой группе относятся ЛВС, ориентированные на массового поль­зователя. Такие ЛВС объединяют в основном персональные ЭВМ с по­мощью систем передачи данных, имеющих низкую стоимость и обес­печивающих передачу информации на расстояние 100 — 500 м со скоро­стью 2400— 19200бод.

Ко второй группе относятся ЛВС, объединяющие, кроме ПЭВМ, мик­ропроцессорную технику, встроенную в технологическое оборудование (средства автоматизации проектирования, обработки документальной информации, кассовые аппараты и т.д.), а также средства электронной почты. Система передачи данных таких ЛВС обеспечивает передачу ин­формации на расстояние до 1 км со скоростью от 19200 бод до 1 Мбод. Стоимость передачи данных в таких сетях примерно на 30% превышает стоимость этих работ в сетях первой группы.

К третьей группе относятся ЛВС, объединяющие ПЭВМ, мини-ЭВМ и ЭВМ среднего класса. Эти ЛВС используются для организации управ­ления сложными производственными процессами с применением робототехнических комплексов и гибких автоматизированных модулей, а также для создания крупных систем автоматизации проектирования, систем управления научными исследованиями и т.п. Системы передачи данных в таких ЛВС имеют среднюю стоимость и обеспечивают пере­дачу информации на расстояние до нескольких километров со скоро­стью 120 Мбод.

Для ЛВС четвертой группы характерно объединение в своем составе всех классов ЭВМ. Такие ЛВС применяются в сложных системах управ­ления крупным производством и даже отдельной отраслью: они включают в себя основные элементы всех предыдущих групп ЛВС. В рамках данной группы ЛВС могут применяться различные системы пе­редачи данных, в том числе обеспечивающие передачу информации со скоростью от 10 до 50 Мбод на расстояние до 10 км. По своим функцио­нальным возможностям ЛВС этой группы мало, чем отличаются от региональных вычислительных сетей, обслуживающих крупные города, районы, области. В своем составе они могут содержать разветвленную сеть соединений между различными абонентами — отправителями и по­лучателями информации.

По топологическим признакам ЛВС делятся на сети сле­дующих типов: с общей шиной, кольцевые, иерархические, радиальные многосвязные.

В ЛВС с общей шиной одна из машин служит качестве системного обслуживающего устройства, обеспечивающего централизованный доступ к общим файлам и базам данных, печатающим устройствам и другим вычислительным ресурсам. ЛВС данного типа приобрели большую популярность благодаря низкор стоимости, высокой гибкости и скорости передачи данных, легкость расширения сети (подключение новых абонентов к сети не сказывается на ее основных характеристиках). К недостаткам шинной тополога следует отнести необходимость использования довольно сложных протоколов и уязвимость в отношении физических повреждений кабеля.

Кольцевая топология характеризуется тем, что инфор­мация по кольцу может передаваться только в одном направлении и все подключенные ПЭВМ могут участвовать в ее приеме и передаче. При этом абонент-получатель должен пометить полученную информацию специальным маркером, иначе могут появиться «заблудившиеся» дан­ные, мешающие нормальной работе сети.

Как последовательная конфигурация кольцо особенно уязвимо в от­ношении отказов: выход из строя какого-либо сегмента кабеля приводит к прекращению обслуживания всех пользователей. Разработчики ЛВС приложили немало усилий, чтобы справиться с этой проблемой. Защита от повреждений или отказов обеспечивается либо замыканием кольца на обратный (дублирующий) путь, либо переключением на запасное коль­цо. И в том, и в другом случае сохраняется общая кольцевая топология.

Иерархическая ЛВС (конфигурация типа «дерево») представляет со­бой более развитой вариант структуры ЛВС, построенной на основе общей шины. Дерево образуется путем соединения не­скольких шин с корневой системой, где размещаются самые важные компоненты ЛВС. Оно обладает необходимой гибкостью для того, чтобы охватить средствами ЛВС несколько этажей в здании или не­сколько зданий на одной территории, и реализуется, как правило, в сложных системах, насчитывающих десятки и даже сотни абонентов.

Радиальную (звездообразную) конфигурацию можно рассматривать как дальнейшее развитие структуры «дерево с корнем» с ответвлением к каждому подключенному устройству. В центре сети обычно размещается коммутирующее устройство, обеспечивающее жиз­неспособность системы. ЛВС подобной конфигурации находят наиболее частое применение в автоматизированных учрежденческих системах.

Под топологией, или конфигурацией, понимают способ организации физических связей компьютеров и других сетевых компонентов.

Существуют пять основных разновидности топологий: шинная, звездная, кольцевая, ячеистая и древовидная.

Шинная топология реализуется кабелем, называемым магистралью или сегментом и прокладываемым от одного компьютера к другому в виде последовательной цепочки (рис.1).

 

 

Рис. 1. Шинная топология

С – сервер, ПК – компьютер, Т – терминатор

 

Все сигналы, передаваемые любым компьютером в сеть, идут по шине в обоих направлениях ко всем остальным компьютерам. Причем в каждый момент времени передачу может вести только один компьютер. Поэтому производительность такой сети зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Два конца шины должны быть «закрыты» при помощи электрических сопротивлений – терминаторов, обнуляющих напряжения, приходящие на эти концы, для того, чтобы сигналы не отражались и не уходили в обратном направлении.

Выход одного или нескольких компьютеров из строя никак не сказывается на работе сети. Дефект кабеля в любом месте его протяженности делит сеть на две части, не способные общаться между собой. Эту архитектуру использует сети, построенные на коаксиальных кабелях.

Звездная топология. При топологии звезда (рис. 2) все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному устройству, называемому концентратором(hub). Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным.

 

ПК

 

Рис. 2. Звездная топология

 

В сетях с топологией звезда концентратор служит центральным узлом. Концентраторы делятся на активные и пассивные. Активные регенерируют и передают сигналы так же, как репитеры. Их называют многопортовыми повторителями. Обычно они имеют от 8 до 12 портов для подключения компьютеров. Активные концентраторы подключаются к электрической сети. К пассивным концентраторам относятся монтажные или коммутирующие панели. Они пропускают через себя сигнал, не усиливая и не восстанавливая его. Пассивные концентраторы не надо подключать к электрической сети.

Недостатки этой топологии: дополнительный расход кабеля, установка концентратора. Главное преимущество этой топологии перед шиной – более высокая надежность. Выход из строя одного или нескольких компьютеров на работу сети не влияет. Любые неприятности с кабелем касаются лишь того компьютера, к которому этот кабель присоединен, и только неисправность концентратора приводит к падению сети. Кроме того, концентратор может играть роль интеллектуального фильтра информации, поступающей от узлов в сеть, и при необходимости блокировать запрещенные передачи.

Кольцевая топология. Компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо (рис. 3). Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер. В отличие от пассивной топологии «шина», здесь каждый компьютер выступает в роли репитера (повторителя), усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру. Поэтому выход из строя хотя бы одного компьютера приводит к падению сети.

 

 

Рис. 3. Кольцевая топология

 

Способ передачи данных по кольцу называется передачей маркера. Маркер (token) – это специальная последовательность бит, передающаяся по сети. В каждой сети существует только один маркер. Маркер передается по кольцу последовательно от одного компьютера к другому до тех пор, пока его не захватит тот компьютер, который хочет передать данные. Передающий компьютер добавляет к маркеру данные и адрес получателя, и отправляет его дальше по кольцу. Данные проходят через каждый компьютер, пока не окажутся у того, чей адрес совпадает с адресом получателя. Затем принимающий компьютер посылает передающему сообщение, в котором подтверждает факт приема. Получив подтверждение, передающий компьютер восстанавливает маркер и возвращает его в сеть.

Ячеистая топология. Сеть с ячеистой топологией обладает высокой избыточностью и надежностью, так как каждый компьютер в такой сети соединен с каждым другим отдельным кабелем (рис. 4).

 

 

Рис. 5. Ячеистая топология

 

Сигнал от компьютера-отправителя до компьютера-получателя может проходить по разным маршрутам, поэтому разрыв кабеля не сказывается на работоспособности сети. Основной недостаток – большие затраты на прокладку кабеля, что компенсируется высокой надежностью и простотой обслуживания. Ячеистая топология применяется в комбинации с другими топологиями при построении больших сетей.

Древовидная топология рассматривается как комбинация нескольких «звезд». При активном варианте древовидной топологии в центрах объединения нескольких линий связи находятся центральные компьютеры, а при пассивном – концентраторы (хабы).

 

 

Рис. 6. Древовидная топология

а – активный вариант, б – пассивный вариант

 

Кроме базовых топологий существуют их комбинации – комбинированные топологии. Чаще всего используются две комбинированные топологии: «звезда-шина» и «звезда-кольцо». «Звезда-шина» – несколько сетей с топологией «звезда» объединяются при помощи магистральной линейной шины (к концентратору подключены компьютеры, а сами концентраторы соединены шиной). Выход из строя одного компьютера не сказывается на работе всей сети, а сбой в работе концентратора влечет за собой отсоединение от сети только подключенных к нему компьютеров и концентраторов. «Звезда-кольцо» – отличие состоит только в том, что концентраторы в «звезде-шине» соединяются магистральной шиной, а в «звезде-кольце» концентраторы подсоединены к главному концентратору, внутри которого физически реализовано кольцо.

региональные(MAN – Metropolitan Area Network) объединяют компьютеры, расположенные в пределах города или региона. Такая сеть может поддерживать передачу цифровых данных, звука и включать в себя кабельное телевидение. Обычно региональная вычислительная сеть не содержит

переключающих элементов для переадресации пакетов во внешние линии, что упрощает структуру сети. Эти сети сочетают лучшие характеристики локальных сетей с большой географической протяженностью.

 

 

19) Глобальная компьютерная сеть. Адресация в сети Internet. Возможности Internet. Электронная почта. Почтовые приложения.

Глобальная компьютерная сеть — это объединение компьютеров, расположенных иа большом расстоянии, для общего использования мировых информационных ресурсов.