Компьютерные сети. Классификация компьютерных сетей

 

 

 

Содержание:

 

 

1. Компьютерные сети. Классификация компьютерных сетей. ……………4
2. Сеть Fast Ethernet. …………………………………………………………..5
3. Сетевая топология. ……………………………………………………...….8
4. Обеспечение безопасности работы в Вычислительном центре. ……….12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Компьютерные сети. Классификация компьютерных сетей.

По принципам построения, компьютерные сети делят на локальные и отдаленные (рис 1).

 

Рис 1

Локальные сети создаются, как правило, в одной  организации или в одном помещении.

Самым простым вариантом такой сети является связь компьютеров через параллельные или последовательные порты. В этом случае нет надобности в каком-либо дополнительном оборудовании. Должны быть только соединительные проводники. Такая связь между компьютерами настраивается в пределах одной комнаты. Используется она для передачи данных от одного компьютера к другому. В этом случае можно переносить данные без помощи дискет. Любая современная оболочка операционной системы имеет программные средства, которые обеспечивают такую передачу данных.

В локальных одноранговых компьютерных сетях компьютеры подключаются к сети через специальные адаптеры сети, а функционирование сети поддерживается операционной системой сети. Примером таких операционных систем являются: Novell Personal Net Ware, Net Ware Line, Windows for Workgroups.

Все компьютеры и их операционные системы в локальных одноранговых компьютерных сетях должны быть однотипными. Пользователи этой сети могут передавать друг другу данные, использовать общие принтеры, магнитные и оптические диски и т.д.

В локальной многоранговой компьютерной сети используется один более мощный компьютер, который называется сервером, а другие, менее мощные – рабочими станциями. На серверах используется специальное системное обеспечение, которое отличается от системного программного обеспечения рабочих станций.

Отдаленные компьютерные сети делятся на региональные и международные. Региональные создаются в определенных регионах, например государстве, а международные обеспечивают связь вашего компьютера с другим компьютером всемирной сети. Примером таких сетей является Relcom (для государств СНГ) и Internet (для всего мира). В принципе, из региональных компьютерных сетей можно выходить в Internet.

Связь компьютеров в региональных сетях обеспечивается обычными телефонными сетями или специально выделенными для этого сетями через специальные устройства, которые называются модемами. Модем преобразует сигналы двоичных кодов в звуковые сигнала языкового диапазона, и наоборот.

Компьютеры обусловленного района (города) через модемы и линии связи подключаются к более мощному компьютеру, который называется провайдер. В Украине сейчас функционирует более 100 провайдеров.

Каждому компьютеру пользователю, который подключен к сети, присваиваются реквизиты (адресс). Провайдеры, используя реквизиты, обеспечивают связь соответствующих компьютеров пользователей.

Связь между компьютерами разных континентов осуществляется спутниковыми каналами связи.

Региональные компьютерные сети могут работать в разных режимах. Самый простой – режим электронной почты. Его используют для передачи с одного компьютера на другой писем, документов и т.д.

Сеть Fast Ethernet

Fast Ethernet является технологией локальных вычислительных сетей (Local Area Network, LAN) и служит для обеспечения связи компьютеров на небольшой территории, такой как офис, здание или группа зданий. Fast Ethernet не предназначена для использования в больших регионах, подобных крупному селению или целому городу. Этим она отличается от глобальных вычислительных, которые являются системами, спроектированными для связи устройств или ЛВС, находящихся на значительных расстояниях друг от друга.

Простое определение ЛВС состоит в том, что это система для непосредственного соединения многих компьютеров. Можно сказать, что в этом определении недостаточно академической точности, но оно практично и вполне соответствует нашим целям. Естественно, данное определение нуждается в некоторых объяснениях. В частности, более четкого разъяснения требует четыре слова: “система”, “непосредственный”, “соединение” и “многие”. Сети являются системами, потому что они состоят из таких компонетов, как кабель, повторители, сетевые интерфейсы, узлы и протоколы. Возможно, вам уже знаком термин концентратор. Терминами концентратор и повторитель часто пользуются как взаимозаменяемыми, но в Fast Ethernet между ними существуют различия. Все эти элементы работают совместно и функционируют как сеть. Если хотя бы один из них отсутствует, то нет и ЛВС.

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. 2. 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.

        

                 Концентратор и луч                             Кольцо               Рис. 3.

 

 

 

                  

 

                                                                    ШИНА

                                          Рис. 3.

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).