Вопрос 2. Локальные вычислительные сети. Топология ЛВС
Локальная сеть- это группа из нескольких компьютеров соединенных между собой единым высокоскоростным каналом передачи данных.
Компьютерные сети разделяются на два типа: одноранговые и сети с выделенным сервером.
Одноранговая сеть. В такой сети все компьютеры равноправны, нет иерархии среди компьютеров, т.е., нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и нет единого устройства для хранения данных. Сетевая операционная система распределена по всем рабочим станция. Каждая станция сети может выполнять функции как клиента, так и сервера. Она может обслуживать запросы от других рабочих станций и направлять свои запросы на обслуживание в сеть.
Одноранговая сеть характеризуется рядом стандартных решений:
* Компьютеры расположены на рабочих столах пользователей;
* Пользователи сами выступают в роли администраторов и обеспечивают защиту информации;
* Для объединения компьютеров в сеть применяется простая кабельная система.
Пользователю сети доступны все устройства, подключенные к другим станциям (диски, принтеры).
Достоинства одноранговых сетей: низкая стоимость и высокая надежность.
Недостатки одноранговых сетей:
* зависимость эффективности работы сети от количества станций;
* сложность управления сетью;
* сложность обеспечения защиты информации;
* трудности обновления и изменения программного обеспечения станций.
|
|
|
Если к сети подключено более 10 пользователей, то одноранговая сеть, где компьютеры выступают в роли и клиентов и серверов, может оказаться недостаточно производительной. Поэтому большинство сетей использует выделенные серверы.
Сеть с выделенным сервером. В сети с выделенным сервером один из компьютеров выполняет функции хранения данных, предназначенных для использования всеми рабочими станциями, управления взаимодействием между рабочими станциями и ряд сервисных функций.
Такой компьютер обычно называют сервером сети. На нем устанавливается сетевая операционная система, к нему подключаются все разделяемые внешние устройства - жесткие диски, принтеры и модемы. Остальные компьютеры локальной сети часто называют рабочими станциями. Серверы, как правило, не используются в качестве рабочих мест пользователей.
Рабочая станция сети функционирует как в сетевом, так и в локальном режиме. Она оснащена собственной операционной системой и обеспечивает пользователя всеми необходимыми инструментами для решения прикладных задач.
Компьютерные сети реализуют распределенную обработку данных. Обработка данных в этом случае распределена между двумя объектами: клиентом и сервером.
|
|
|
Клиент - это задача, рабочая станция или пользователь компьютерной сети.
В процессе обработки данных клиент может сформировать запрос на сервер для выполнения сложных процедур, чтение файла, поиск информации в базе данных и т.д.
Сервер, определенный ранее, выполняет запрос, поступивший от клиента. Результаты выполнения запроса передаются клиенту. В принципе обработка данных может быть выполнена и на сервере. Для подобных систем приняты термины - системы клиент-сервер или архитектура клиент-сервер.
Взаимосвязь между рабочими станциями в сети, как правило, осуществляется через сервер. Логическая организация такой сети может быть представлена топологией звезда. Роль центрального устройства выполняет сервер. В сетях с централизованным управлением существует возможность обмена информацией между рабочими станциями, минуя файл-сервер.
Достоинства сети с выделенным сервером:
1. Возможность хранения данных индивидуального и общего использования на дисках файлового сервера.
2. Обмен информацией между всеми компьютерами сети (с помощью электронной почты или диалога).
3. Одновременная печать всеми пользователями сети на общесетевых принтерах (одном или нескольких).
|
|
|
4. Обеспечение доступа пользователя с любого компьютера локальной сети к ресурсам глобальных сетей при наличии единственного коммуникационного узла глобальной сети.
5. Надежная система защиты информации.
6. Высокое быстродействие.
7. Отсутствие ограничений на число рабочих станций.
8. Простота управления по сравнению с одноранговыми сетями.
Недостатки сети:
* высокая стоимость из-за выделения одного компьютера под сервер;
* зависимость быстродействия и надежности сети от сервера;
* меньшая гибкость по сравнению с одноранговой сетью.
Сети с выделенным сервером являются наиболее распространенными у пользователей компьютерных сетей.
Сети характеризуются структурой (топологией). Топология сети- это логическая схема соединения каналами связи компьютеров (узлов связи). Чаще всего в локальных сетях используется одна из четырех основных топологий: шинная или моноканальная, кольцевая, звездообразная и древовидная.
Сеть моноканальной (шинной) топологии использует один кабель (канал связи), вдоль которого подключены все компьютеры сети.
В сети с топологией шина компьютеры адресуют данные конкретному компьютеру, передавая их по каналу связи в воде электрических сигналов. Данные в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам сети, однако, информацию принимает только тот, адрес которого соответствует адресу получателя, зашифрованному в этих сигналах. Причем в каждый момент времени только один компьютер может вести передачу.
|
|
|
Так как данные в сеть передаются лишь одним компьютером, ее производительность зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем их больше, т.е. чем больше компьютеров, ожидающих передачи данных, тем медленнее сеть.
Шина - пассивная топология. Это значит, что компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если один из компьютеров выйдет из строя, это не скажется на работе остальных. В активных топологиях компьютеры регенерируют сигналы и передают их по сети.
Чтобы предотвратить отражение электрических сигналов, на каждом конце кабеля устанавливают терминаторы, поглощающие эти сигналы.
Для шинной топологии характерны низкая стоимость подключения новых ЭВМ, простота управления, высокая гибкость и возможность простого расширения сети.
Достоинства
Рабочие станции в любое время без прерывания работы всей вычислительной сети могут быть подключены к ней или отключены от нее. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.
Недостатки
Благодаря тому, что рабочие станции можно включать без прерывания сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко прослушивать информацию, т. е. не решается проблема защиты информации от несанкционированного доступа.
Сеть кольцевой топологии использует в качестве канала связи замкнутое кольцо из приемопередатчиков, соединенных коаксиальным или оптическим кабелем.
Информация, передаваемая, по кольцу в одном направлении, регенерируется в каждой ЭВМ (данные передаются как бы по эстафете). Такая структура требует более сложного управления, выход из строя одного компьютера приводит к прекращению функционирования всей сети.
Один из принципов передачи данных в кольцевой сети носит название передачи маркера. Суть его такова. Маркер - сигнал на право ведения передачи в течение определенного времени Маркер последовательно, от одного компьютера к другому передается до тех пор, пока его не получит тот, который «хочет» передать данные. Передающий компьютер изменяет маркер, помещает электронный адрес в данные и посылает их по кольцу.
Данные проходят через каждый компьютер, пока не окажутся у того, чей адрес совпадает с адресом получателя, указанным в данных.
После этого принимающий компьютер посылает передающему сообщение, где подтверждает факт приема данных. Получив подтверждение, передающий компьютер создает новый маркер и возвращает его в сеть.
Достоинства
Пересылка сообщений является очень эффективной, так как большинство сообщений можно отправлять «в дорогу» по кабельной системе одно за другим. Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть. Не существует ограничения на протяженность вычислительной сети, так как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями.
Недостатки
Каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко. Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географически рабочие станции расположены далеко от кольца (например в линию). Подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто.
Специальной формой кольцевой топологии является логическая кольцевая сеть. Физически она монтируется как соединение звездных топологий. Отдельные звезды включаются с помощью специальных коммутаторов (англ. Hub — концентратор), которые по-русски также иногда называют «хаб». В зависимости от числа рабочих станций и длины кабеля между рабочими станциями применяют активные или пассивные концентраторы. Активные концентраторы дополнительно содержат усилитель для подключения от 4 до 16 рабочих станций. Пассивный концентратор является исключительно разветвительным устройством (максимум на три рабочие станции). Управление отдельной рабочей станцией в логической кольцевой сети происходит так же, как и в обычной кольцевой сети. Каждой рабочей станции присваивается соответствующий ей адрес, по которому передается управление (от старшего к младшему и от самого младшего к самому старшему). Разрыв соединения происходит только для нижерасположенного (ближайшего) узла вычислительной сети, так что лишь в редких случаях может нарушаться работа всей сети.
Сеть звездообразной топологии имеет активный центр. (АЦ) - компьютер (сервер) объединяющий все компьютеры сети.
Сервер управляет компьютерами, подключенными к нему через концентратор (хаб), который выполняет функции распределения и усиления сигналов. По основным характеристикам звездная структура уступает шинной структуре. В частности, ее применение требует повышенных затрат на прокладку линий связи.
Достоинства
Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями, что гарантирует защиту от наложений данных в двух разных сообщениях. Центральный узел управления — файловый сервер — помогает реализовать оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра. Пропускная способность такой сети гарантируется для каждой рабочей станции и определяется вычислительной мощностью узла. Технически довольно просто реализовать такую технологию, так как каждая рабочая станция связана с узлом.
Недостатки
Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая по сравнению с достигаемой в других топологиях. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии. При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.
Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от мощности центрального файлового сервера. Он может быть узким местом вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети.
Древовидная структура выглядит в виде ели, которая расширяется внизу. Отказ одного компьютера приводит к отказу лишь одной ветви, поэтому эта структура более надежна, чем кольцевая.
комбинируют компоновку сети по принципу шины, кольца и звезды.
По мере все более широкого распространения локальных сетей возникают проблемы, связанные с обменом информацией между сетями.
Для обеспечения связи между ЛВС разных типов используются средства межсетевого взаимодействия, называемые мостами и маршрутизаторами. Мост или маршрутизатор получает пакеты, посылаемые компьютером одной сети компьютеру другой сети, переадресует их и отправляет по указанному адресу. Мосты, как правило, используются для связи сетей с одинаковыми коммуникационными системами.
Маршрутизаторы связывают сети с разными коммуникационными системами, так как имеют средства преобразования пакетов одного формата в другой. Существуют мосты - маршрутизаторы, объединяющие функции обоих средств.
Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 37; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!