Teoreticheskie-osnovy-proektirovaniya-kompyuternyh-setej

1.

Теоретические основ ы
проектирования
компь ютерны х сетей
Иерарх ическая кл ассиф икация и топологическая
детерминированнос ть
Фундаментальные аспекты построения современных
инфокоммуникационных систем
Подготов ил студент 3го курс а: Турдал ин

2.

Компьютерная сеть: системное определение
Компьютерная сеть — это сложная
совокупность территориально распределенных
вычислительных систем, объединенных единой
средой передачи данных и общими
протоколами взаимодействия.
Цель создания сети — оптимизация
распределения информационных, программных
и аппаратных ресурсов.
Современная сетевая парадигма
рассматривает сеть как эмержентную
систему, где эффективность коллективного
функционирования узлов превышает
суммарную производительность автономных
единиц.

3.

Классификация по территориальному
признаку
Персональные и локальные сегменты
PAN
Personal Area Network
Персональная сеть, ограниченная пространством одного пользователя (до 10 метров)
Назначение: синхронизация мобильных устройств и периферии через Bluetooth
LAN
Local Area Network
Локальная сеть, охватывающая ограниченную территорию (офис, здание, кампус)
Характеристики: до 10-100 Гбит/ с, минимальная латентность, частные линии связи

4.

Регионал ь ны е и глобал ь ны е сегменты
MAN
WAN
Metropolitan Area Network
Wide Area Network
Городские сети, интегрирующие локальные сегменты в
Глобальные сети, объединяющие ресурсы целых стран и
пределах мегаполиса
континентов
Опорные магистрали для муниципальных и корпоративных
Гетерогенность оборудования, арендованные каналы, сложные
сервисов
алгоритмы маршрутизации

5.

Топология «Шина» (Bus)
Морфология физических конфигураций
Концепция
Простейшая линейная конф игурация, где все
узлы подключены к единому общему каналу
связи, терминированному на концах.
Базируется на методе широковещательной
передачи.
Преимущества
Минимальный расход кабеля
Простота инсталляции
Недостатки
Критическая зависимость от целостности
общего канала
Низкая производительность при
масштабировании
Коллизии пакетов данных

6.

Топология «Звезда» (Star)
Доминирующая арх итект ура современны х сетей
Конф игурация
Преимущества
Каждый узел соединен индивидуальной
линией связи с центральным
коммутационным устройством
(коммутатором или концентратором)
Высокая отказоустойчивость (выход
из строя одного луча не влияет на
остальных)
Простота мониторинга
Высокая масштабируемость
Недостатки
Наличие единой точки отказа в виде центрального коммутатора, неисправность которого
приводит к коллапсу всей системы

7.

Топология «Кол ь цо» (R ing)
Цикл ическая детерминированность
Принцип работы
Последовательное соединение узлов, при
котором последний компьютер связывается с
первым, образуя замкнутый контур.
Передача данных осуществляется
однонаправленно, часто с использованием
метода передачи маркера (Token Passing).
Отсутс тв ие кол л изий
Детерминированное в ремя откл ика Высокая уязв имость
Критично для систем реального времени
Разрыв кабеля или сбой одного ПК разрывает
кольцо

8.

Топология «Дерево» (Tree)
Иерархическая структура
Центральный узел
Корень иерархии
Промежуточные узлы
Уровни соединения
Периферийные узлы
Конечные устройства
Топология «Дерево» представляет собой комбинацию нескольких «звезд», соединенных между собой через центральные узлы более высокого
порядка. Идеально подходит для крупных организаций с многоуровневым управлением.
Преимущества: Логическая сегментация трафика, высокая гибкость при расширении
Недостатки: Сложность администрирования, потенциальное возникновение «бутылочного горлышка» на верхних уровнях иерархии

9.

Критерии в ы бора сетевой архитектуры
Проектирование оптимальной сети требует многоф акторного анализа
Объ ем траф ика
Безопасность
Бюджет
Оценка планируемой нагрузки на сеть и
Требования к защите инф ормации и
Доступные ф инансовые ресурсы для
пиковых значений передачи данных
уровню доступа к ресурсам
приобретения оборудования и
лицензий
Мал ы е оф исы
Промы шленны е системы
Глобал ь ны е корпорации
Приоритетная топология «Звезда» на
Кольцевые структуры для
Комбинирование WAN для связи
базе LAN
обеспечения предсказуемости
ф илиалов и LAN внутри каждого
передачи данных
оф иса

10.

Заключение и вектор
технологического развития
1
Виртуализация
Отделение логической топологии от физической инфраструктуры
2
SDN
Программно-определяемые сети с централизованным управлением
3
Гибкость
Создание любых логических конфигураций поверх физической среды
Понимание базовых принципов классификации (PAN-WAN) и фундаментальных топологий
остается критически важным для обеспечения надежности, безопасности и высокой
производительности информационных систем будущего.