 |
Сети: локальные (в кабинете), глобальные ( Internet )
|
|
|
|
Определение локальных сетей и их топология
Передача информации между компьютерами существует, наверное, с самого момента возникновения ВТ. Она позволяет организовать совместную работу отдельных компьютеров, специализировать каждый из компьютеров на выполнение какой-нибудь одной функции, совместно использовать ресурсы и решать множество проблем. Способов и средств обмена информацией за последнее время предложено множество: от простейшего переноса файлов с помощью дискеты до всемирной компьютерной сети Internet, способной связать все компьютеры мира. Какое же место в этой иерархии отводится локальным сетям?
Чаще всего термин «локальные сети» (LAN, Local Area Network) понимают буквально, т.е. под локальными сетями понимают такие сети, которые имеют небольшие, локальные размеры, соединяют близко расположенные компьютеры. Однако достаточно посмотреть на характеристики небольших локальных сетей, чтобы понять, что такое определение не слишком точно. Например, некоторые ЛС легко обеспечивают связь на расстоянии в несколько километров или даже десятков километров. Это уже размеры не комнаты или здания, не близко расположенных зданий, а, может быть, целого города. С другой стороны, по глобальной сети (WAN, Wide Area Network или GAN, Global Area Network) вполне могут связываться компьютеры, находящиеся на соседних столах в одной комнате, но ее почему-то никто не называет локальной сетью. Близко расположенные компьютеры могут также связываться с помощью кабеля, соединяющего разъемы внешних интерфейсов (RS232-C, Centronics) или даже без кабеля по инфракрасному каналу. Но такая связь также не называется локальной сетью.
Неверно и определение ЛС как малой сети, которая связывает небольшое количество компьютеров. Действительно, в реальном мире наиболее часто ЛС связывает от двух до нескольких десятков компьютеров. Но определенные возможности некоторых ЛС гораздо выше: максимальное число абонентов может достигать тысяч. Называть такую сеть малой, наверное, неправильно.
|
|
|
Некоторые авторы определяют ЛС как «систему для непосредственного соединения многих компьютеров». При этом подразумевается, что информация передается от компьютера к компьютеру без посредников и по единой среде передачи. Однако говорить о единой среде передачи в современной ЛС не приходится. Например, в переделах одной сети могут использоваться как электрические кабели различных типов, так и оптоволоконные кабели. Определение «передачи без посредников» также не слишком четко, ведь в современных ЛС используются самые разнообразные концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы, мосты, которые порой производят довольно сложную обработку передаваемой информации. Не совсем понятно, счиитать их посредниками или нет.
Наверное, наиболее точно было бы определить как локальную такую сеть, которая позволяет пользователям не замечать связи. Компьютеры, связанные ЛС, объединяются, по сути, в один виртуальный компьютер, ресурсы которого могут быть доступны всем пользователям, причем этот доступ не менее удобен, чем к ресурсам, входящим непосредственно в каждый отдельный компьютер. Под удобством в первую очередь понимается в данном случае высокая реальная скорость доступа, при которой обмен информацией между приложениями осуществляется не заметно для пользователя. При таком определении ни медленные глобальные сети, ни медленная связь через последовательный или параллельный порты не подпадают под понятие ЛС.
Из такого определения сразу же следует, что скорость передачи по ЛС должна обязательно расти по мере роста быстродействия наиболее распространенных компьютеров. Именно это мы и наблюдаем: если еще сравнительно недавно вполне приемлемой считалась скорость обмена в 1-10 Мбит/с, то сейчас среднескоростной считается сеть, работающая на скорости 100 Мбит/с и активно разрабатываются средства для скорости 1000 Мбит/с и даже больше. При меньших скоростях передачи связь станет узким местом, будет чрезмерно замедлять работу объединенной сетью виртуального компьютера.
|
|
|
Таким образом, главное отличие ЛС от любой другой - высокая скорость обмена информацией. Но это не единственное отличие, не менее важны и другие факторы.
Можно сформулировать следующие отличительные признаки ЛС:
высокая скорость передачи, большая пропускная способность;
низкий уровень ошибок передачи (или, что то же самое, высококачественный канал связи). Допустимая вероятность ошибок передачи должна быть порядка 10-7-10-8;
эффективный, быстродействующий механизм управления обменом;
ограниченное, точно определенное число компьютеров, подключаемых к сети.
Нередко определяют еще один класс компьютерных сетей - городские (MAN, Metropolitan Area Network), которые обычно бывают ближе к глобальным сетям, хотя иногда имеют некоторые черты ЛС - например, высококачественные каналы связи и сравнительно высокие скорости передачи. В принципе, городская сеть может быть действительно локальной, со всеми ее преимуществами.
Локальные сети кроме достоинств, конечно же, обладают и недостатками, о которых всегда нужно помнить. Помимо дополнительных затрат на покупку оборудования и сетевого программного обеспечения, на прокладку соединительных кабелей и обучение персонала, необходимо также иметь специалиста, который будет заниматься контролем за работой сети, модернизацией сети, управлением доступом к ресурсам, устранением возможных неисправностей-то есть администратора сети. Сети ограничивают возможности перемещения компьютеров, так как при этом понадобиться перекладка соединительных кабелей. Кроме того, сети представляют собой прекрасную среду для распространения компьютерных вирусов, поэтому вопросам защиты придется уделять гораздо больше внимания, чем в случае автономного использования компьютера.
|
|
|
К важнейшим понятиям теории сетей относятся следующие:
сервер - это узел сети, который предоставляет свои ресурсы другим абонентам, но сам не использует ресурсы абонентов, т.е. служит только сети. Серверов может быть несколько. Выделенным сервером называется сервер, который занимается только сетевыми задачами. Примером специфического сервера является сетевой принтер.
Клиент - это абонент сети, который только использует сетевые ресурсы, но сам свои ресурсы в сеть не отдает, т.е. сеть его обслуживает.
Топология локальных сетей
Под топологией (компоновкой, конфигурацией, структурой) компьютерной сети обычно понимают физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи. Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, возможны и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы, возможности расширения сети.
Существует три основных топологии сети:
ши на, (bus), при которой все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи и информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам;
звезда (star), при которой к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует свою отдельную линию связи;
кольцо (ring), при которой каждый компьютер передает информацию всегда только одному компьютеру, следующему в цепочке, а получает информацию от предыдущего в цепочке компьютера, и эта цепочка замкнута в «кольцо».
На практике нередко используют и комбинации базовых типологий, но большинство сетей ориентированы именно на эти три.
Среды передачи информации
Средой передачи информации называют те линии связи (или каналы связи информации), по которым производится обмен нформацией между компьютерами. В подавляющем большинстве компьютерных сетей (особенно локальных) используют проводные или кабельные каналы связи, хотя существуют и беспроводные сети.
Информация в локальных сетях чаще всего передается в последовательном коде, бит за битом. Такая передача медленнее и сложнее, чем при использовании параллельного кода. Однако надо учитывать то, что при более быстрой параллельной передаче увеличивается и количество соединительных кабелей в число раз, равное количеству разрядов параллельного кода (например, в 8 раз при 8-разрядном коде). Это значительно удорожает стоимость прокладки и эксплуатации такого кабеля.
|
|
|
Но это еще не все. Передача на большие расстояния при любом типе кабеля требует сложной передающей и приемной аппаратуры. При последовательной передаче требуется только один приемник и передатчик. При параллельной передаче количество приемников и передатчиков возрастает пропорционально разрядности используемого кода.
Длина соединительных кабелей при параллельной передаче должна быть строго одинакова, иначе может произойти временной сдвиг между сигналами, что приведет к сбою в работе. Например, при скорости в 100 Мбит/с и длительности бита 10 нс этот временной сдвиг не должен превышать 5-10 нс. Такую величину сдвига дает разница в длинах кабелей 1 -2 м. При длине кабеля это составляет 0,1 - 0,2%
Промышленностью выпускается огромное количество типов кабелей, которые можно разделить на три большие группы: кабели на основе витых пар проводов (twisted pair), которые делятся на экранированные (shield twisted pair, STP) и неэкранированные (shield twisted pair, UTP); коаксиальные кабели (coaxial cable); оптоволоконные кабели (fiber optic).
Пакеты обмена
Информация в ЛС, как правило, передается отдельными порциями, кусками, называемыми в различных источниках пакетами, кадрами или блоками. Использование пакетов связано с тем, что в сети, как правило, одновременно может происходить несколько сеансов связи, т.е. в течение одного и того же отрезка времени в сети могут идти два или больше сеансов передачи информации между различными парами абонентов. Пакеты как раз и позволяют разделить во времени сеть между передающими информацию абонентами. Это делается для того, чтобы избежать монопольного использования сети одним из абонентов и уравнять в правах всех пользователей сети. При такой организации передачи информации возрастает вероятность появления ошибок. При возникновении ошибок приходится повторять передачу информации для их устранения. Но при пакетной организации передачи информации по сравнению с побайтовой или пословной уменьшается количество передаваемой служебной информации, которая вынуждена сопровождать каждый из пакетов.
|
|
|
