Компьютерные сети. Общие принципы организации компьютерных сетей. Классификация компьютерных сетей

    Термин  “соединение” объяснить легко. Сеть предполагает наличие соединения, т.е. пути, по которому компьютеры обмениваются информацией и/или данными. Именно создание соединения является первоочередной задачей ЛВС или любой другой сети. Очень важно, что ЛВС не навязывает ограничений на тип данных, которыми могут обмениваться узлы, за исключением того, что эти данные должны быть цифровыми. Большинство ЛВС используются для совместной работы с файлами и принтерами. Почти каждый из нас сталкивается с подобной локальной сетью. Однако ЛВС и другие сети способны передавать видеоизображения, телефонные разговоры, а также иную информацию, которая может быть представлена в цифровой форме.

    Объяснить термин “многие” также нетрудно. Сеть не является сетью, если не

    содержит  двух или более компьютеров. В  ней, конечно же, могут быть и другие устройства, например принтеры. Имея в виду устройства, подключенные к сети, мы используем общий термин узлы. Узел связывается с ЛВС с помощью сетевого интерфейса. Таким образом, локальная сеть непосредственно соединяет многие узлы.

    Слово “непосредственно” имеет исключительное значение в определении ЛВС. Именно непосредственное соединение делает сеть локальной. “Непосредственно” означает, что любой узел ЛВС может обмениваться информацией с любым другим узлом без задействования как посредника третьего узла или какого-либо устройства, в противоположность глобальным сетям, использующим для связи локальных сетей или других устройств шлюзы.

    На  рис.2 показаны три ЛВС, соединенные  посредством двух связей глобальной вычислительной сети (ГВС). Узлы каждой ЛВС могут контактировать друг с  другом непосредственно. Когда же узел ЛВС 1 связывается с узлом ЛВС 3, данные должны пройти через два шлюза. Узлы различных ЛВС должны иметь информацию о наличии шлюза и при необходимости взаимодействовать с ним. Другое общепринятое название шлюза - маршрутизатор. Однако при использовании данного термина следует помнить, что любой маршрутизатор является шлюзом, но не всякий шлюз является маршрутизатором.

    В отдельной локальной сети Fast Ethernet (или какой-либо другой ЛВС) любые два устройства могут связываться непосредственно, поскольку они используют общую среду передачи. Обычно такой средой служит кабель и/или иное устройство, физически соединяющее все компоненты в сети. Другими словами, Fast Ethernet -это технология общей среды. Все узлы ЛВС используют одну среду передачи и одни правила передачи данных. Основной чертой локальной сети является то, что любые два узла, нуждающиеся в обмене данными, не обязаны связываться через промежуточные устройства.

    ЛВС является локальной, потому что все  компьютеры в ней связаны общей  средой. Для сетей каждого типа характерны правила, которые определяют

    физическую  связь ее компонентов друг с другом и называются топологическими правилами. 

    

    Рис. 1. Локальные и глобальные сети

    Сетевая топология. Существует три основных вида сетевой топологии: концентратор и луч (Hub and Spoke; часто ее называют просто “звездой”), кольцо и шина (рис.3). Компьютеры в Fast Ethernet подобно сети 10Base-T Ethernet физически соединены с использованием первой топологии. Мы будем использовать термин “звезда” для обозначения топологии “концентратор и луч” как более распространенный.

    Fast Ethernet и ее предшественница Ethernet действуют в качестве шинных сетей. Другими словами, Fast Ethernet физически использует топологию звезда, а логически действует как шинная сеть в силу исторических причин.

            

    Рис. 2. Концентратор и луч Кольцо 

      

                       

 

    Рис. 3. Шина

    В первых сетях Ethernet, от которых происходит Fast Ethernet, все узлы были присоединены к единственному сегменту кабеля Т-образными соединителями

    (T-connector). В первых сетях Ethernet, от которых происходит Fast Ethernet. Все узлы были присоединены к единственному сегменту кабеля Т-образными соединителями (T-connector). В первых сетях Ethernet использовался толстый коаксиальный кабель. Оба его конца заканчивались (рис. 4) устройством, которое имело название “оконечная нагрузка” (terminator). Описанная конфигурация называется 10Base-2 Ethernet или “тонкий” Ethernet. Существуют и другие шинные технологии Ethernet, в частности 10Base5, часто называемая “толстый ” Ethernet, в которой используется толстый желтый кабель.

    

    Рис. 4. Шинная сеть Ethernet 10Base-2

    Нетрудно  догадаться, что такая схема соединения имеет определенные ограничения. Самой большой проблемой является прокладка единого куска кабеля по всему зданию. Следующая проблема состоит в том, что возникновении разрыва или другого повреждения в любом месте кабеля вся ЛВС выходит из строя. Первые локальные сети Ethernet не могли быть очень большими из-за ограничений на длину кабеля. Чтобы обеспечить возможность увеличивать сеть, была введена концепция повторителя (рис. 5). Первые повторители представляли собой устройства, соединяющие два сегмента кабеля для образования одной ЛВС. 

      

    Рис. 5. Первые повторители

    Повторители не просто соединяли два куска  кабеля, но и фильтровали электрические  сигналы, проходящие между сегментами. Первые повторители имели еще  одно преимущество: если в каком-либо участке кабеля возникали проблемы (например, короткое замыкание), то узлы, подключенные к другим сегментам, могли взаимодействовать между собой по-прежнему. Этот прием называется разбиением (partitioning) и используется в современных сетях Ethernet и Fast  Ethernet для изоляции сетевых компонентов, которые могут вызывать проблемы. Хотя повторители физически соединены с сегментами кабеля, они являются электрическими устройствами низкого уровня, невидимыми для узлов. Поэтому вся система действует как единая ЛВС.

    В более новой технологии (имеется  в виду 10Base-T) введена концепция повторителя концентратора, обычно называемого просто концентратором (hub) или повторителями (repeater). Концентратор - это устройство, к которому присоединяется каждый узел сети вместо того, чтобы присоединять T-образным соединителем к общему кабелю (рис. 6).

              

    Рис. 6. Базовый повторитель

    Концентратор  занимает место, отведенное в шинной сети кабелю и 

    Т-образным связям. Каждый узел присоединяется к концентратору отдельным кабелем (рис. 4). Внутри концентратора имеется цифровая шина, к которой через порт повторителя присоединяются все узлы. Внутренняя цифровая шина занимает место, отведенное коаксиальному кабелю в шинной сети. Порты повторителя предназначены для выполнения тех же функций, что и повторители шинной (рис. 5). Различие между ними заключается в том, что концентратор имеет не два, а много (до 32) портов. В случае сети Ethernet эта технология называется 10Base-Т, а в случае Fast Ethernet - 100Base-T .

    Использование концентратора дает некоторые преимущества и упрощает прокладку кабелей. Причем установить концентратор значительно  проще, так как соединения идут от центра к каждому узлу сети. Подобным образом устроены все телефонные системы. Кроме того, для соединения узлов с концентратором используется недорогая неэкранированная витая пара. В технологии 10Base-T для этой цели применялся обычный телефонный кабель, что значительно упрощало прокладку сети в старых зданиях. Часто потребность в прокладке нового кабеля отпадала вовсе, так как сигналы проходили по уже существующему телефонному кабелю. Витая пара может использоваться и в Fast Ethernet.

    Использование дешевой витой пары действительно  снижает стоимость сети. Однако самое  большое преимущество концентраторов состоит в том, что они в определенной мере являются “интеллектуальными” устройствами, контролирующими каждое соединение в сети. К тому же повторители Ethernet и Fast Ethernet обладают многими новыми возможностями. Правда, в то время как Ethernet поддерживает две физические топологии - шину и звезду, Fast Ethernet поддерживает только звезду. Сеть Fast Ethernet не может работать на коаксиальном кабеле.

    Одна  из общих черт Ethernet  и Fast Ethernet состоит в том, что узлы и повторители способны проверять целостность соединения. При правильном подсоединении кабеля включается индикатор (как правило, светодиод). Многие концентраторы, как уже отмечалось ранее, автоматически отсоединяют узлы, вызывающие слишком много проблем в сети.

    При работе с Ethernet и Fast Ethernet эти термины взаимозаменяемы. В случае других технологий они часто означают различные вещи. Концентратор обычно расположен в центре, и к нему ведут все соединения от узлов. Концентраторы часто являются просто механическими устройствами для соединения кабелей и обеспечения их оконечной нагрузки. Например, телефонные стояки являются одной из форм проводного концентратора.

    В Ethernet и Fast Ethernet повторитель - это устройство, копирующее (повторяющее) электрические сигналы, проходящие между двумя или более устройствами. Ранние двухпортовые повторители просто соединяли два сегмента коаксиального кабеля. Концентраторы-повторители Fast Ethernet совмещают функции концентратора и повторителя. Для удобства их называют просто повторителями, так как именно этот термин указывается в спецификации Fast Ethernet. Повторитель может быть выполнен в виде отдельного блока либо платы, встраиваемой в большее шасси. Иногда он собирается из отдельных устройств, называемых наращиваемыми концентраторами (stackable hubs).  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    3.3 Примеры глобальных сетей 

    В СНГ в последние годы интенсивно внедряется сетевая компьютерная инфраструктура. Независимые государства развивают свои компьютерные сети и активно включаются в мировое информационное сообщество на базе глобальных международных сетей. В сетях СНГ основными каналами связи являются; коммутируемая телефонная сеть общего пользования, выделенные телефонные линии связи, специальные сети передачи данных (ПД-200, «Искра») и сеть абонентского телеграфа. В последнее время используются также линии связи на оптоволоконных кабелях, сотовая связь и радиосвязь. Основные национальные сети, а также международные сети, услугами которых могут пользоваться граждане СНГ:

    БЕЛИКОС - белорусский узел коммерческой сети СИТЕК, работающей на территории СНГ, Балтии и Болгарии.

    ИКСМИР (информационно-коммерческая сеть «Мировой информационный рынок») - сеть функционирует  в 12 регионах СНГ. Обеспечивает электронную почту, коммерческие предложения, рекламу, курсы валют, биржевые новости, цены на рынках, законодательства стран и расписания движения железнодорожного и авиационного транспорта.

    СИТЕК - объединение национальных и региональных сетей коммерческого направления: биржевой и валютный рынки, товары и  услуги, законодательство.

    ЭСТ - электронная система торгов Белорусской фондовой биржи дает возможность удаленным клиентам участвовать в торгах биржи.

    BASNET - сеть Академий наук РБ. Объединяет  научно-исследовательские, проектные  и информационные центры Республики  Беларусь и предоставляет пользователям услуги международных сетей.

    BELPAK - сеть, имеющая статус государственной  сети. Ориентирована на государственные  административные структуры, крупные  промышленные предприятия и коммерческие  организации. Для развития сети  получен кредит Европейского  сообщества. Передача сообщений ведется посредством коммутации пакетов. Управляет сетью специальное подразделение Правительства РБ.

    EUNET / RELCOM - международная коммерческая сеть, ориентированная в основном на предприятия и организации среднего класса. Популярность сети обусловлена приемлемым уровнем сервиса и относительно низки-ми ценами.

    FIDONET - международная некоммерческая сеть, обеспечивающая свободный обмен информацией через BBS - электронные доски объявлений. Абоненты сети пользуются информацией BBS бесплатно.

    PAY - система электронных платежей, объединяет многие банки Беларуси, России, Украины, Казахстана и Кыргызстана, а также позволяет производить платежи в Азербайджане, Узбекистане и государствах Балтии.

    SPRINTNET - крупнейшая в мире сеть электронной  почты. Основной физической средой передачи данных является оптоволоконный кабель, включая трансатлантический канал. Сеть осуществляет передачу сообщений на факсимильные аппараты, средства телексной и телетексной связи, обеспечивает электронные платежи и международные расчеты. Дает возможность пользователям доступа к большинству мировых сетей,

    SWIFT - общество международных межбанковских финансовых телекоммуникации. Сеть гарантирует оперативную пересылку и безопасное хранение финансовых документов абонентов в 130 странах мира и бесперебойное обслуживание клиентов в течение 24 часов.