Основы построения компьютерных сетей

1.

Основы
построения
компьютерных
сетей

2.

3.

Основными
показателями
качества сети
являются:

4.

Классификация
компьютерных сетей

5.

Компьютерные сети представляют собой сложную вычислительную систему. Для их
классификации используется целый ряд признаков.
Признаки классификации компьютерных сетей:
• функциональное назначение сети;
• территориальная рассредоточенность сети;
• тип функционального взаимодействия;
• скорость передачи информации;
• тип среды передачи;
• метод передачи данных в сети;
• размещение информационных массивов в сети;
• тип используемых вычислительных средств;
• топология сети.

6.

По функциональному назначению сети подразделяются на информационные,
вычислительные и информационно-вычислительные.
Информационные сети предоставляют пользователям в основном информационные
услуги.
Вычислительные сети отличаются наличием в своем составе более мощных
вычислительных средств, запоминающих устройств повышенной емкости,
возможностью оперативного перераспределения ресурсов между задачами.
Самыми распространенными являются информационно-вычислительные сети.
По территориальной рассредоточенности сети ЭВМ подразделяются на локальные (ЛВС
— Local Area Network, LAN), региональные (РВС — Metropolitan Area Network, MAN) и
глобальные (ГВС — Wide Area Network, WAN).

7.

Локальная сеть — сеть, абоненты которой находятся на незначительном (10…20 км)
расстоянии друг от друга.
Если локальная сеть имеет абонентов, расположенных в разных помещениях и
использующих для связи инфраструктуру Интернета, ее принято называть Интранетом.
Региональная сеть — сеть, абоненты которой расположены в черте города, региона
(расстояние между абонентами составляют десятки—сотни километров).
Глобальная сеть — сеть, абоненты которой находятся на значительном расстоянии друг
от друга и часто располагаются в разных странах и на разных континентах.

8.

Объединение локальных, региональных и глобальных сетей позволяет создавать
многосетевые иерархии.
По типу функционального взаимодействия сети подразделяются на иерархические сети
и сети «клиент—сервер».
В иерархических сетях все задачи, связанные с хранением, обработкой данных,
управлением обменом данными по сети и распределением ресурсов, выполняет
центральный компьютер, или мейнфрейм.
Сети «клиент—сервер» представляют собой сети, в которых задания и сетевая нагрузка
распределены между поставщиками услуг (сервисов), называемых серверами, и
заказчиками услуг, называемых клиентами. Сети «клиент—сервер» делятся на сети с
выделенным сервером и одноранговые сети. В одноранговых сетях все компьютеры
равноправны.

9.

По скорости передачи информации сети можно разделить на низкоскоростные (до 10
Мбит/с), среднескоростные (до 100 Мбит/с) и высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с).
По типу среды передачи информации сети подразделяются на проводные и
беспроводные.
По методу передачи данных различают сети с коммутацией каналов, пакетов,
сообщений и смешанной коммутацией.
По размещению основных информационных массивов сети подразделяются на сети с
централизованным размещением информационных массивов и сети с локальным
размещением информационных массивов.
По типу используемых вычислительных средств сети могут быть однородными
(аппаратная и программная совместимость) и неоднородными.

10.

По топологии (структура связей между компонентами сети) сети делятся на
звездообразные, кольцевые, шинные, полносвязные, древовидные (иерархические) и
гибридные.
Правильный выбор основных функциональных, аппаратных и программных
компонентов сети, их топологической структуры существенно влияет на общую
эффективность функционирования компьютерной сети.

11.

Топология
компьютерных сетей

12.

Топология (компоновка, конфигурация, структура) компьютерной сети — физическое
расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их
линиями связи.
Важно отметить, что понятие топологии относится прежде всего к локальным сетям, в
которых можно легко проследить структуру связей. В глобальных сетях структура
связей обычно скрыта от пользователей и не слишком важна, так как каждый сеанс
связи может производиться по собственному пути.
Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля,
допустимые и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы,
возможности расширения сети.

13.

Наиболее общей по своей структуре является полносвязная сеть, в которой каждый
узел связан с каждым другим узлом канала связи (рис. 1.1, а). С увеличением числа
узлов такой сети число каналов быстро возрастает. Для увеличения числа узлов с n до n
+ 1 необходимо n новых каналов связи, так что расширение сети можно осуществить
лишь ценой больших затрат. Однако время передачи сообщения в такой сети
оказывается минимальным. В случае выхода из строя какого-либо канала проходивший
по нему поток информации может быть направлен по другим каналам в обход, а выход
из строя какого-либо узла сети затрагивает только соединения с подключенными к
нему оконечными установками (терминалами), т.е. надежность и живучесть такой сети
максимальны.

14.

Другой основной топологией сетей является звездообразная сеть, в которой все узлы
сети соединены с одним центральным узлом (рис. 1.1, б), причем каждый из них
использует отдельную линию связи. Подобная структура достаточно экономична и
удобна с точки зрения организации управления взаимодействием абонентов.
В центре сети с данной топологией помещается не компьютер, а специальное
устройство
Звездообразную сеть гораздо проще расширить, чем полносвязную, поскольку с
добавлением каждого нового узла появляется только один новый канал связи.
Существенным недостатком звездообразной топологии является низкая надежность.
При выходе из строя одного канала связи прерывается взаимодействие с
соответствующим сетевым узлом. При отказе центрального узла все узлы сети
оказываются разъединенными между собой.

15.

Древовидные сети строятся на базе техники кабельного телевидения, т.е. с
использованием таких устройств связи, как оконечные частотные ретрансляторы,
расщепители-объединители, двунаправленные усилители, ответвители, радиочастотные
модемы, фильтры и др. Возможности по наращиванию древовидной сети весьма
ограничены из-за высокой стоимости ее установки и сложности аналоговых
компонентов, которые требуют, кроме того, регулярной настройки. Надежность
древовидной сети обеспечивается структурным резервированием ее связных устройств
(рис. 1.1, в). Древовидная топология — топология сети, в которой может существовать
только один маршрут, соединяющий два узла в сети. Схема соединений по форме
напоминает дерево.
В локальных сетях древовидную топологию строят в больших сетях из нескольких
«звезд».

16.

Сеть с линейной структурой (рис. 1.1, г), как и звездообразная сеть, содержит лишь
минимальное число каналов связи. Узлы такой сети связаны в цепочку двухточечными
соединениями. Выход из строя какого-либо канала связи приводит к разъединению
сети на две отдельные части. Отказ сетевого узла приводит лишь к такому же
разделению сети, а не к полному разъединению всех узлов, как при отказе
центрального узла в звездообразной сети.

17.

Надежность и живучесть можно повысить в еще большей степени, если соединить
между собой оконечные узлы линейной сети. В результате получается кольцевая сеть
(рис. 1.1, д), топология которой характерна для построения локальных сетей. В сети с
кольцевой топологией узлы подключаются к повторителям сигналов, связанным в
однонаправленное кольцо, или к двум повторителям, связанным в два
разнонаправленных кольца.

18.

Можно выделить два основных типа кольцевых сетей, определяемых методом доступа
к среде передачи: маркерное и тактированное кольца.
Маркерное кольцо — в таких сетях по кольцу передается специальный управляющий
маркер, разрешающий передачу сообщений из узла, который им владеет. Если узел
получил маркер и у него есть сообщение для передачи, то он захватывает маркер и
передает сообщение. Маркер будет передан дальше по кольцу после того, как данный
узел примет и поглотит свое собственное сообщение. При отсутствии в узле сообщений,
подлежащих передаче, он просто пропускает маркер.
Тактированное кольцо — по кольцевой сети непрерывно вращается замкнутая
последовательность тактов — специально закодированных интервалов фиксированной
длины. В каждом такте имеется бит-указатель занятости. Свободные такты могут
заполняться передаваемыми сообщениями по мере необходимости, либо за каждым
узлом закрепляются определенные такты.

19.

Топологии сетей:
а — полносвязная; б — звездообразная; в — древовидная; г — линейная; д — кольцевая; е — шинная

20.

Обобщенная структура
компьютерной сети

21.

Совокупность обрабатывающих, терминальных и коммуникационных модулей
позволяет сформировать функционально-логическую структуру любой сети,
удовлетворяющую основным требованиям открытости, гибкости и эффективности.
Открытость — возможность включения дополнительных модулей (машин, терминалов,
узлов и линий связи) без изменения технических и программных средств
существующих компонентов.
Гибкость — сохранение работоспособности при изменении структуры в результате
выхода из строя отдельных модулей, а также возможность взаимодействия различных
обрабатывающих и терминальных модулей.
Эффективность — требуемое качество обслуживания пользователей при минимальных
затратах.
Эти требования можно реализовать на основе модульного принципа организации
управления (в рамках функционально-логической структуры сети) по многоуровневой
схеме.

22.

1. Дайте определение компьютерной сети.
2. Перечислите основные показатели качества сетей.
3. Приведите классификацию компьютерных сетей.
4. Дайте определение LAN.
5. Охарактеризуйте WAN.
6. Дайте определение MAN.
7. Каковы особенности Интранета?
8. Что такое топология сети?
9. Назовите базовые топологии сетей и их особенности.
10.Основные требования КС?