Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Экономика arrow Экономика развития

Классификация компьютерных сетей

На сегодняшний день известны и достаточно распространены следующие виды конфигурационного связи между отдельными рабочими станциями локальных вычислительных сетей, именуемых топологией сети:

топология сети с единой шиной (bus network)

кольцевая топология сети (ring network)

звездообразная топология сети (star network)

гибридная топология сети;

очаговая топология сети.

Топология локальной вычислительной сети с единой шиной - это конфигурация компьютерной сети, в которой все узлы (рабочие станции) подключены к основной линии связи (шины). Характерной особенностью работы такой сети является то, что каждая рабочая станция самостоятельно следит за работой линии связи, регистрируя абсолютно все сообщения, которые проходят по сети, но принимает к обработке только адресованные непосредственно данной рабочей станции. Поскольку шинная топология базируется на общей магистрали данных, отключение одного из узлов не нарушает общего ритма и технологию работы. Чтобы избежать проблем при попытке двух или более узлов сети одновременно воспользоваться линией связи, в сетях с подобной топологией применяется специальный механизм выявления и разрешения конфликтов передачи данных (collision detection). Этот процесс выполняется на каждом узле компьютерной сети. Он отслеживает состояние линии связи для определения момента возникновения конфликта, когда два или более узлы пытаются вести передачу данных одновременно. При возникновении конфликта вовлечены в него узлы ждут в течение определенного интервала времени, а затем возобновляют попытку передачи данных.

Кольцевая топология локальной вычислительной сети - это конфигурация компьютерной сети, в которой все узлы сети соединены в замкнутый контур (кольцо). Сообщение в кольцевой сети проходят в одном направлении от узла к узлу. Каждый узел сети проверяет адрес пункта назначения, содержится в сообщении. Если адрес совпадает с адресом данного узла, то сообщение принимается, если нет - узел регенерирует сигнал и направляет сообщение к следующему узла сети по кругу. Данный способ передачи сетевых сообщений позволяет охватить кольцевой сетью значительные расстояния.

Звездообразная топология локальной вычислительной сети - это конфигурация компьютерной сети, в которой каждый узел сети соединен с центральным компьютером отдельной линией связи, образуя подобие лучей звезды. Сообщение в звездообразной сети проходят непосредственно от узла к центральному компьютеру (hub - концентратор), который производит дальнейший маршрут передачи сообщения непосредственно адресату. Надежность такой конфигурации сети достигается тем, что каждый узел сети практически не влияет на всю сеть при выходе из строя. Однако выход из строя центрального компьютера приводит к остановке всей сети.

Гибридная топология локальной вычислительной сети - это одна из самых сложных конфигураций компьютерных сетей, объединяющая в своем составе различные топологии в виде сложной комбинации различных сетевых коммуникационных и программных систем. Взаимодействие всех типов сетей при таком подходе к построению общей топологии осуществляется путем использования дополнительного оборудования - маршрутизаторов, которые организуют корректную работу различных сетевых технологий в едином комплексе.

Очаговая топология локальной вычислительной сети - это наиболее устойчивая относительно отказов топология сети, при которой каждая рабочая станция сети непосредственно соединяется со всеми другими станциями. Устойчивость такой сети обеспечивается за счет того, что передача данных от одного узла сети к другому может осуществляться как непосредственно, так и через другие узлы сети, что существенно повышает общую надежность сети. Однако сети с подобной топологией очень дорогие и требуют огромных финансовых и производственных затрат при монтаже. Поэтому применение такой топологии должно быть оправдано высокими требованиями к надежности всей сети.

Еще одним существенным элементом общей классификации современных компьютерных сетей является так называемая архитектура сети. На сегодняшний день широкую известность получили такие типы сетевой архитектуры:

Ethernet;

Token Ring;

ARCnet;

FDDI;

CDDI;

ATM;

100VG - AnyLAN;

lOOBaseX.

Рассмотрим представлены сетевые архитектуры несколько подробнее, поскольку без понимания способов организации передачи данных в локальных вычислительных сетях невозможно говорить о понимании элементарных принципов их построения и использования.

Архитектура Ethernet - это технология передачи данных в компьютерных сетях, разработанная компанией Xerox Corporation в 1976 году. На сегодняшний день, несмотря на свой возраст, данная архитектура наиболее распространяются при построении сравнительно небольших локальных вычислительных сетей благодаря низкой стоимости и приемлемой производительности. Скорость передачи данных в сетях Ethernet достигает 10 Мбит в секунду.

Сеть Ethernet использует шинную топологию сети и основана на использовании в качестве метода управления доступом нескольких сетевых устройств к одному кабелю протокол в CSMA / CD Ethernet (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - множественный доступ с обнаружением носителя и разрешением конфликтов).

Во время работы Ethernet с протоколом CSMA / CD каждый узел сети "прослушивает" канал связи, перед тем как передать что-нибудь по сети. Если линия связи занята другим сетевым устройством, то в ней присутствует специальный электронный сигнал, свидетельствующий о занятости кабеля. Узел сети может передать свой кадр информации в сеть, только если она не занята другими узлами. Только кабель освобождается, узел передает в сеть свой кадр и "прослушивает" кабель для выявления возможных конфликтов с другими узлами, передают свою информацию. Если при передаче кадра возникает столкновение кадров, то оба узла, вовлеченные в конфликт, прекращают передачу информации, ожидая в течение некоторого случайного интервала времени, после чего возобновляют попытку передачи информации в сеть.

Каждый информационный пакет Ethernet содержит помимо прочей информации адрес узла-получателя, однако при использовании метода CSMA / CD каждый узел сети Ethernet обязательно самостоятельно проверяет все информационные пакеты, проходящие через него. Если данный пакет не предназначен для этого узла, он передается следующему. Если узел сети обнаружил пакет, адресованный ему, то выполняется следующая последовательность действий по приему и обработке полученного информационного пакета:

проверяется целостность полученного пакета;

проверяется длина пакета, она не должна превышать 1500 бит;

проверяется циклический избыточный код;

проверяется, не является ли пакет очень коротким, меньше 64 байт;

пакет передается для дальнейшей обработки.

Подобная организация приема / передачи информации полностью оправдывает себя в небольших по масштабу и количеству подключенных рабочих станций локальных вычислительных сетях. С ростом размера сети соответственно растет и количество столкновений информационных пакетов в линии связи, неизбежно приводит к падению производительности сети.

В зависимости от физической среды передачи данных, используется в настоящее время, различают несколько разновидностей сетевой архитектуры Ethernet: Ethernet 10Base2, Ethernet 10Base5 и Ethernet lOBaseT.

Архитектура Ethernet 10Base2 - наиболее простая из представленных разновидностей. Узлы локальной вычислительной сети соединяются коаксиальным кабелем RG58A / U диаметром 5 мм в виде общей шины. Подключение рабочих станций осуществляется с помощью специальных соединителей (connector) непосредственно в передающего кабеля.

Архитектура Ethernet 10Base5 - это разновидность Ethernet, подобно lOBase2, основанный на шинной топологии, но в качестве физической среды передачи информации используется коаксиальный кабель RG8 или RG11 диаметром 10 мм. Подключение рабочих станций к передающей кабеля осуществляется через специальные ответвления (Attachment Unit Interface, АШ - кабель интерфейсный модуль) и с помощью специального зажима - (Medium Attachment Unit, MAU модуль подключения к среде или трансивер).

Архитектура Ethernet 10BaseT - это разновидность Ethernet не имеет общей шины передачи данных. Соединение узлов сети осуществляется через специальное устройство - концентратор, поэтому для построения сетей на базе Ethernet 10BaseT применяется звездообразная топология.

Архитектура Token Ring - это технология передачи данных в компьютерных сетях, разработана компанией IBM. Данная технология использует кольцевую топологию компьютерной сети и основана на так называемом маркерных протоколе передачи данных.

Передача данных в сетях Token Ring осуществляется в строгом порядке и основана на циркуляции внутри кольца, образованного физическими каналами связи с подключенными к ним рабочими станциями специального 24-битного информационного пакета - маркера. В качестве среды передачи данных используются неэкранированная витая пара (UTP) и экранированная витая пара (STP). Скорость передачи данных в сетях Token-Ring может достигать в зависимости от типа линий связи от 4 до 16 Мбит в секунду. Хотя данная сеть базируется на кольцевой топологии, она использует звездообразные рабочие группы, присоединенные к специализированного концентратора линий (MSAU - Multi Access Unit), который в свою очередь подключен к основному кольца сети. При организации сети на основе маркерного протокола передачи данных как средство регулирования потока информации используется маркер, дающий право на передачу данных и переходит от одной станции к следующей по физическому кольцу. Если станция имеет какую-либо информацию для передачи, она "захватывает" маркер, обозначающий его как используемый, и передает свою информацию. "Занят" маркер и сообщения, передаваемого движутся по кольцу и копируются адресату, после чего возвращаются отправителю. Отправитель удаляет добавлено сообщения и передает маркер освободившееся на следующую станцию по линии.

Отличительной чертой сетей, построенных по архитектуре Token Ring, является их высокая стоимость и сложность, что компенсируется высокой отказоустойчивостью. Это достигается тем, что сетевые адаптеры Token Ring имеют встроенные средства контроля и управления сетью, существенно уменьшает вероятность полного отказа сети.

Архитектура ARCnet - это технология передачи данных в локальной вычислительной сети, которая разработана компанией Datapoint Corporation в 1977 году. Сеть ARCnet может быть организована и по топологии с общей шиной и по звездообразной топологией, но по сути это сеть с передачей маркера, работает со скоростью 2,5 Мбит в секунду. Данная технология не получила распространения по целому ряду причин, среди которых основными можно считать:

низкую скорость передачи данных

отсутствие стандарта, регламентирующего работу сети;

рост популярности и снижение цен на другую сетевую архитектуру, в частности Ethernet.

Локальная вычислительная сеть ARCnet использует так называемую эстафетную технологию передачи маркера от одной рабочей станции сети к другой ", обходя узлы в порядке возрастания их сетевых адресов. При получении маркера каждый узел сети регенерирует его подобно тому, как это происходит в сетях с кольцевой топологией.

Бурное развитие в последние годы новых средств коммуникаций и сетевых информационных технологий обусловил появление различной высокоскоростной архитектуры сетей. Наличие большого количества территориально разобщенных локальных вычислительных сетей, использующих в своей работе разнообразную сетевую архитектуру и протоколы передачи данных, требует эффективного метода их объединения. Такое объединение должно строиться не только через специализированные программно-аппаратные мосты и маршрутизаторы, но и с помощью организации так называемой базовой сети работающий с гораздо большей скоростью и производительностью, чем отдельные подсети.

На сегодняшний день для организации сетей высочайшей производительности используется сетевая архитектура:

FDDI (Fiber Optic Distributed Data Interface - оптоволоконный интерфейс передачи данных) - 100 Мбит / с;

CDDI (Copper Distributed Data Interface - проводной интерфейс передачи данных) - 100 Мбит / с;

Ethernet 100 Мбит / с;

• ATM (Asynchronous Transfer Method - асинхронный метод передачи) - до 622 Мбит / с.

Оптоволоконная сеть FDDI и ее аналог для неэкранированных и экранированных витых пар CDDI близкие по стандарту к сетям с передачей маркера, но с некоторыми существенными отличиями. Сети FDDI / CDDI используют два кольца передачи данных для повышения устойчивости сети к отказам. Повышенная устойчивость является существенным преимуществом таких сетей, но, кроме этого, локальные вычислительные сети, построенные на основе стандарта FDDI, могут иметь длину до 200 км и иметь в своем составе до 1000 узлов.

Для передачи данных используется оптоволоконный кабель в качестве физической среды, где носителем данных выступает не электрический ток, а световые импульсы линии связи, не подвержены влиянию электромагнитных полей, которые часто создают значительные препятствия в каналах связи.

Архитектура сетей А ТМ была разработана комитетом ССИТТ (Consultative Committee for International Telegraph and Telephone) в 1991 году. Сегодня ATM - это мощная и гибкая технология, обеспечивающая высокоскоростную связь и предназначена для наиболее оптимальной обработки данных и голосовых сообщений.

В отличие от традиционной сетевой архитектуры, передает информационные пакеты достаточно большого размера, ATM использует при передаче данных маленькие блоки данных - до 10 байт. Благодаря малым размерам информационных блоков становится возможной их передача по различным носителях. Поэтому технологию ATM можно использовать для создания как локальных вычислительных сетей, так и глобальных сетей. Сегодня архитектуру сетей ATM можно рассматривать как архитектуру сетей будущего.

При рассмотрении различных технологий построения локальных вычислительных сетей неоднократно упоминались стандарты IEEE. Поэтому было бы целесообразно остановиться на данных стандартах более подробно, поскольку в дальнейшем их придется вспоминать еще не раз.

Архитектура Ethernet 100 Мбит / с - это технология многократного повышения производительности сетей Ethernet, основанная на применении двух независимых архитектур:

100VG-AnyLAN - архитектура Ethernet 100 Мбит / с, предложенная Hewlett Packard и IBM;

lOOBaseX (Fast Ethernet) - архитектура Ethernet 100 Мбит / с, представленная Grand Junction Networks.

Архитектура lOOVG-AnyLAN основана на принципиально новом протоколе передачи данных, который был предложен вместо протокола CSMA / CD и называется Demand Priority. Данный протокол, в отличие от своего предшественника, где каждый узел сети самостоятельно определяет, в какое именно время ему необходимо посылать данные, основная нагрузка по разграничению использования среды передачи данных переводит на специальный соединительный модуль. Кроме этого, при использовании архитектуры 100VG-AnyLAN значительно увеличивается пропускная способность соединительного кабеля за счет использования четырех пар проводов витой пары для передачи данных.

Архитектура lOOBaseX (Fast Ethernet) очень похожа на стандартную архитектуру Ethernet с протоколом CSMA / CD. Увеличение пропускной способности сети достигается путем распределения нагрузки на линии передачи данных в сети с помощью специального оборудования Ethernet-коммутаторов.

Сравнительные характеристики различной архитектуры компьютерных сетей приведены в табл. 1.

Для обеспечения работы оборудования, выпускаемого различными фирма-ми-производителями, жизненно необходимые наборы специальных правил, стандартов, регламентирующих способы взаимодействия различных компонентов компьютерного аппаратного и программного обеспечения.

Разработкой таких стандартов занимается целый ряд авторитетных международных организаций, среди которых наиболее известными являются:

ССИТТ (Consultative Committee for International Telegraph and Telephone) - одна из самых известных международных организаций в области связи, которой были разработаны такие стандарты, как ATM, серия стандартов для передачи данных с помощью модемов (V.24, V.32, V42 , Х.25)

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) - крупнейший в мире разработчик стандартов для локальных вычислительных сетей, который занимается разработкой стандартов серии IEEE 802;

ISO (International Organization for Standardization) - организация, занимающаяся разработкой стандартов в самых различных областях, наиболее известная разработкой модели сетевых коммуникаций ISO / OSI.

Аббревиатура OSI расшифровывается как Open System Interconnection - соединение открытых систем. Модель ISO / OSI предлагает разработчикам набор правил, которые они должны соблюдать в своей работе. Модель ISO / OSI определяет необходимые области совместимости, разбивая их на легко управляемые группы. В рамках данной модели стандартизуются уровне обслуживания и типы взаимодействия компьютеров, которые обмениваются информацией через коммуникационную сеть. Модель ISO / OSI разделяет коммуникации компьютер - компьютер на семь уровней, каждый из которых основан на стандартах, содержащиеся в уровне ниже данный (см. Табл. 2). Самый низкий уровень модели относится только к связям аппаратных средств; высокие уровни имеют дело с взаимодействиями прикладного программного обеспечения.

Если модель ISO / OSI регламентирует набор правил и руководящих указаний разработчикам программного и аппаратного обеспечения для систем коммуникационного взаимодействия, то для более строгой регламентации конкретной архитектуры компьютерных сетей были разработаны специальные стандарты сетей. Разработкой таких стандартов занимается IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) - Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике. В это время в структуре данного института существует целый ряд комитетов, которые формируют стандарты для компьютерных сетей (см. Табл. 3).

 
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Психология
Региональная экономика
Религиоведение
Риторика
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее