Структура и организация функционирования сетей (глобальных, региональных, локальных)
Локальные вычислительные сети – ЛВС (LAN – LocalAreaNetworks) – компьютерные сети, расположенные в пределах небольшой ограниченной территории (здании или в соседних зданиях) не более 10 – 15 км. ЛВС - это сети, предназначенные для обработки, хранения и передачи данных, и представляет из себя кабельную систему объекта (здания) или группы объектов (зданий). На сегодняшний день трудно представить работу современного офиса без локальной вычислительной сети (ЛВС, LAN – LocalAreaNetwork), без информационно-вычислительной сети сейчас не обходиться не одно предприятие. Назначение локальной информационно-вычислительной сети – обеспечить доступ к разделяемым или сетевым (общим) ресурсам (компьютеров, серверов, факсов, сканеров, принтеров и т. п.), данным и программам. ЛВС находят широкое применение, как часть информационной системы той или иной фирмы. Локально-вычислительная сеть есть в каждом офисе, на промышленных предприятиях, в зданияхразличного назначения, банках. В обобщенной структуре ЛВС выделяют совокупность абонентов сети (АС), серверов и коммуникационную подсеть. Основными компонентами являются кабели с оконечным приемо-передающим оборудованием, рабочие станции, серверы, сетевые адаптеры, модемы, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы, мосты. Рабочие станции и серверы соединяютсяс кабелем коммуникационной подсети с помощью сетевых адаптеров. Основные функции сетевых адаптеров: организация соединения между компьютерами с требуемой скоростью передачи данных; конвертирование и кодирование/декодирование; контроль правильности передачи данных; формирование пакета данных. Основные характеристики ЛВС: · вид физической среды передачи данных (коаксиальный кабель, витая пара, оптико-волоконный кабель); · максимальное число абонентов сети; · топология сети; · максимальная скорость передачи данных; · программное обеспечение сети; · надежность. Рассмотрим только основные протоколы и технологии ЛВС. Одноранговые локальные сети (peer-to-peer) – сети без выделенного центра управления (управление передается от одной ЭВМ к другой), в которых сетевая операционная система «размазана» по всем рабочим станциям. Средства администрирования сети имеются на каждойЭВМ. Пользователю такой сети доступны все устройства, подключенные к рабочим станциям других пользователей. Зачастую в такие сети объединен ы ЭВМ с различным программным обеспечением, в том числе, сетевым, что резко снижает эффективность взаимодействия ЭВМ и передачи данных в сети. Администрировать такие сети также крайне неудобно из-за отсутствия централизованного средства управления – сервера. Достоинства одноранговых сетей – дешевизна и высокая надежность. Недостатки – сложность управления сетью, трудности в обновлении и изменении ПО, сложности в обеспечении защиты информации. Одноранговые сети строятся на базе Novell NetWare Lite или ОС семейства Windows. Серверные локальные сети – сети, в которых имеется выделенный центр управления (централизованные сети). Этот компьютер (сервер) управляет информационно-коммуникационнымвзаимодействием рабочих станций, а также выполняет некоторые сервисныефункции. В этих сетях используется клиент-серверная технология, когда рабочие станции отправляют запросы на сервер (запрос к базе данных), который их обрабатывает и отсылает обратно результат выполнения. Обработка данных, полученных от сервера, может осуществляться и непосредственно на рабочей станции – это файл-серверная технология. Достоинства серверных локальных сетей – простота увеличения числа рабочих станций и управления сетью, высокое быстродействие и надежность защиты информации. Недостатки – более высокая стоимость и менее гибкаяструктура по сравнению с одноранговыми сетями, существенная зависимость скорости работы сети от быстродействия сервера. Наиболее популярный протокол, используемый для организации ЛВС – Ethernet (принадлежащий канальному уровню). Ethernet рассчитан на топологию «общая шина». Для удешевления и упрощения аппаратных решений ЛВС рабочие станции используют общие кабели. Передача данныхпо одному кабелю производится врежиме разделения времени (режим TDH). Здесь нужно всегда помнить о том, что в надежность и производительность сети зависят от используемого канала. Со временем базовые конфигурации ЛВС (шина, звезда, кольцо) превратились в элементарные звенья, из которых формируются более сложные структуры (с помощью концентраторов), имеющие параллельные и резервные каналы передачи данных. Хотя внутри элементарных звеньев функционирует протокол Ethernet. Канальный уровень разделен на два подуровня – логической передачи данных (LLC) и управления доступом к среде (MAC). Протоколы подуровней MAC и LLC взаимно независимы, т.е. каждый протокол подуровняMACможет работать с любым протоколом подуровняLLC, и наоборот. Подуровень MAC обеспечивает совместное использование общей передающей среды, а подуровень LLC – организует передачу кадров с различным уровнем качества транспортных услуг. Технология Ethernet, как мы уже отметили, является самой распространенной на сегодняшний момент. Ethernet описан в стандарте IEEE 802.3. Наиболее используемые модификации – сети со скоростью передачи данных 10 Мбит/c (Ethernet), 100 Мбит/c (Fast Ethernet, 802.3u) и 1 Гбит/с (Gigabit Ethernet, 802.3z). В Ethernet используют один и тот же метод доступа к передающей среде – метод случайного доступа CSMA/CD. Этот метод применяется в сетях с общей шиной. Fast Ethernet, который повсеместно используется и имеет скорость 100 Мбит/с может быть организован на различных типах кабелей (табл. 5.2). Таблица 5.2. Основные типы кабелей для сетей Fast Ethernet
Основная идея создания Gigabit Ethernet – увеличение скорости в 10 раз при сохранении обратной совместимости с использующимися сетями Ethernet. В гигабитном варианте протокол CSMA/CD не используется, поэтому максимальная длина кабеляопределяется исключительно мощностьюсигнала. Он поддерживает как медные, так и оптоволоконные кабели (табл. 5.3). Таблица 5.3. Основные типы кабелей для сетей Gigabit Ethernet
Кабельная система (КС), по сути, представляет собой фундамент любой локальной вычислительной сети. КС состоит из коммуникационных элементов (кабелей, разъемов кросс-панелей, шкафов и коннекторов), которые позволяют создавать гибкую, регулярную, масштабируемую структуру. Структурированная кабельная система (СКС) состоит из трех подсистем – горизонтальной (впределах этажа, соединяющей кроссовый шкаф этажа с розетками пользователей), вертикальной (соединяющей кроссовые шкафы каждого этажа с центральной аппаратной здания) и подсистему кампуса (соединяющей несколько зданий с главной аппаратной всего кампуса). Естественно СКС обладает рядом неоспоримыхпреимуществ, по сравнению с хаотическим расположением кабелей, которое зачастую встречается в существующих локальных сетях. Основные достоинства СКС – высокая надежность, увеличенный срок службы, меньшие затраты при расширении, простота в обслуживании. Недостаток, пожалуй, всего один – значительные первоначальные вложения. Беспроводные ЛВС (стандарт 802.11). Здесь отметим только, что стандарт 802.11 допускает организацию беспроводных ЛВС в двух вариантах – с базовой станцией и без нее. Беспроводные ЛВС редко реализуются независимо от других сетей. Как правило, беспроводная передача данных используется для обеспечения доступа к проводным сетям. В остальных случаях существует нечто вроде шлюза между сетью WLAN и другими сетями, такими, например, как Internet. Поэтому сети WLAN должны быть совместимы с этими сетями и прозрачны для пользовательских приложений.
|
