Вычислительные сети (стр. 1 из 3)
Вычислительная сеть - ВС [network] – это совокупность ЭВМ, объединённых средствами передачи данных. Средства передачи данных в ВС в общем случае состоят из следующих элементов: связных ЭВМ, каналов связи (спутниковых, телефонных, волоконно-оптических и др.), коммутирующей аппаратуры и др.
В зависимости от удалённости ЭВМ, входящих в ВС, сети условно разделяют на локальные и глобальные.
Локальная сеть - ЛВС [localareanetwork - LAN] – это группа связанных друг с другом ЭВМ, расположенных в ограниченной территории, например, в здании. Расстояния между ЭВМ в локальной сети может достигать нескольких километров. Локальные сети развёртываются обычно в рамках некоторой организации, поэтому их называют также корпоративными сетями.
Если сеть выходит за пределы здания, то такая ВС называется глобальной [wideareanetwork -WAN]. Глобальная сеть может включать в себя другие глобальные сети, локальные сети и отдельные ЭВМ.
Глобальные сети практически имеют те же возможности, что и локальные. Но они расширяют область их действия. Польза от применения глобальных сетей ограничена в первую очередь скоростью работы: глобальные сети работают с меньшей скоростью, чем локальные.
Сети предназначены для выполнения многих задач, в том числе:
организация совместного использования файлов для повышения целостности информации;
организация совместного использования периферийных устройств, например, принтеров, для уменьшения общих расходов на оборудование офиса;
обеспечения централизованного хранения данных для облегчения их защиты и архивирования.
Глобальные сети придают всему этому большие масштабы и добавляют такую удобную вещь, как электронная почта.
Для характеристики архитектура сети используют понятия логической и физической топологии.
Физическая топология [physicaltopology] – это физическая структура сети, способ физического соединения всех аппаратных компонентов сети. Существует несколько видов физической топологии.
Наиболее простой является физическая шинная топология [bustopology], в которой кабель идёт от ЭВМ к ЭВМ, связывая их в цепочку. Различают толстые и тонкие сети. Толстая сеть [thicknet] использует толстый коаксиальный кабель в качестве магистрали, от которого отходят более тонкие кабели.
В тонкой сети [thinnet] используется более тонкий и гибкий кабель, к которому напрямую подключены рабочий станции.
Сети, построенные по шинной топологии, более дёшевы. Однако если узлы сети расположены по всему зданию, то гораздо более удобным оказывается использование звездообразной топологии.
При физической звездообразной топологии [startopology] каждый сервер и рабочая станция подключаются к специальному устройству – центральному концентратору [hub], который осуществляет соединение пары узлов сети – коммутацию.
 |
Рис. 1. Шинная топология - толстая сеть
Обрыв кабеля, идущего от одной рабочей станции не повлияет на работу остальных рабочих станций. Кроме того, взаимное расположение рабочих станций совершено не важно.
 |
Рис. 2. Шинная топология - тонкая сеть
Если сеть имеет много узлов, причём многие располагаются на большом удалении друг от друга, то расход кабеля при использовании звездообразной топологии будет большим. Кроме того, к концентратору можно подключить лишь ограниченное число кабелей. В таких случаях применяется распределённая звездообразная топология [distributedstartopology], при которой несколько концентраторов соединяются друг с другом.
Кроме рассмотренных видов соединений может применяться также кольцеобразная топология, при которой рабочие станции соединены в кольцо. Такая топология практически не используется для локальных сетей, но может применяться для глобальных.
Логическая топология сети [logicaltopology] определяет способ, в соответствии с которым устройства сети передают информацию от одного узла к следующему. Физическая топология не имеет прямого отношения к логической.
Различают два вида логической топологии: шинную и кольцевую.
 |
Рис. 3. Звездообразная топология
В шинной логической топологии процесс передачи данных организован следующим образом. Если какой-либо узел сети имеет данные для другого узла, то первый узел производит «оповещение» всей сети. Все остальные узлы «слушают» сеть и проверяют, предназначены эти данные для них или нет. Если предназначены, то они оставляют их себе, если нет – игнорируют. Любые передаваемые данные «слышны» всем узлам сети. Узел, который хочет передать какие-то данные, сначала «слушает» сеть, не занята ли она. Если сеть свободна, то узел передаёт данные. Если расстояние между узлами велико, и посланный ранее кем-то сигнал ещё не успел дойти до передающего узла, то может произойти конфликт, когда в сети одновременно оказываются два сообщения. В этом случае передающие узлы сети на короткое время прекращают свою работу и через некоторый случайный промежуток времени возобновляют передаче данных.
 |
Рис. 4. Распределённая звездообразная топология
В сети с кольцевой логической топологией данные передаются по замкнутой эстафете от одного узла к другому. Когда посланное сообщение возвращается к передающему узлу, он прекращает передачу. Кольцевая топология менее подвержена конфликтам.
Аппаратные компоненты локальной сети
Основными компонентами, составляющими любую локальную сеть, являются: кабели, сетевые интерфейсные платы, модемы, серверы.
Все соединения с сети осуществляются посредством специальных сетевых кабелей. Основными характеристиками сетевого кабеля являются скорость передачи данных и максимально допустимая длина. Обе характеристики определяются физическими свойствами кабеля.
Пример
Для соединения в локальных сетях используются: кабели типа «витая пара» и «экранированная витая пара», коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель.
Таблица 1. Типы кабелей
| Тип кабеля | Скорость передачиданных, Мбит/с | Допустимаядлина, м |
| Витая пара | 100 | 90 |
| Экранированная витая пара | 100 | 90 |
| Коаксиальный | 10 | 750 |
| Оптоволоконный | 155 | 10000 |
Источник [1].
Сетевые интерфейсные платы [networkinterfacecard] представляют собой дополнительные платы, устанавливаемые на материнскую плату ПЭВМ. К сетевой плате подключаются сетевые кабели. Сетевая плата определяет тип локальной сети.
Пример
На практике используют два типа локальных сетей - Ethernet и TokenRing. Оба типа имеют модификации.
Таблица 2. Типы сетей Ethernet
| Название | Физическая топология и кабель | Скорость передачиМбит/с |
| 10Base2 | Шинная, тонкий коаксиальный | 10 |
| 10BaseS | Шинная, толстый коаксиальный | 10 |
| FastEthernet | Звездообразная, витая пара | 100 |
| GigabitEthernet | Звездообразная, оптоволоконный | 1000 |
Источник [2].
Модем [modem] – это устройство, предназначенное для связи между ЭВМ по телефонным линиям. По телефонной сети любые данные могут передаваться лишь в аналоговой форме. Данные от ЭВМ поступают в цифровом виде. Задача модема заключается в преобразовании цифровых данных в аналоговую форму и наоборот.
Сервер [server] – это любая сетевая ЭВМ, обслуживающая другие сетевые ЭВМ. Существуют серверы различных типов, которые определяются типом предоставляемых услуг.
Файловый сервер [fileserver] предоставляет другим ЭВМ (клиентам) доступ к данным, которые хранятся во внешней памяти сервера. Таким образом, на файловый сервер возложены все задачи по безопасности хранения данных, поиску данных, архивированию и др. Внешняя память сервера становится распределяемым ресурсом, так как её могут использовать несколько клиентов.
Сервер печати [printerserver] организует совместное использование принтера.
Коммуникационные серверы служат для связи локальной сети с внешним миром, например, с глобальной сетью Internet. Для этого используются модемные пулы, прокси-серверы и маршрутизаторы.
Модемный пул [modempool] представляет собой ЭВМ, снабжённую особой сетевой платой, к которой можно подключить несколько модемов. Таким образом достигается определённая экономия, когда, например, десять ЭВМ работают, используя три модема.
Прокси-сервер [proxyserver] не только использует единственное соединение с Internet, но и предоставляет свою память для хранения временных файлов, что убыстряет работу с Internet.
Главной задачей маршрутизатора [router] является поиск кратчайшего пути, по которому будет отправлено сообщение, адресованное некоторой ЭВМ в глобальной сети. Маршрутизатор представляет собой либо специализированную ЭВМ, либо обычную ЭВМ со специальным программным обеспечением.
Сервер приложений [applicationserver] используется для выполнения программ, которые по каким-то причинам нецелесообразно или невозможно выполнить на других сетевых ЭВМ. Очевидной причиной может быть недостаточная производительность клиентских ЭВМ. Другая причина – использование каких-нибудь стандартных библиотек, копирование которых на каждую клиентскую ЭВМ трудоёмко и, кроме того, создаёт возможность несогласованности версии библиотеки. Многопользовательские операционные системы (Linux, WindowsNT) позволяют построить так называемую тонкую клиентную сеть, в которой все ресурсы клиентов предоставлены сервером. Сами клиентские ЭВМ не тратят ничего на обработку данных. Тогда ЭВМ пользователей в такой сети называются терминалами, а сам сервер – терминальным сервером. Такой сервер должен иметь большой объём основной и внешней памяти и высокую производительность.