Иерархия сетей. Локальные и глобальные сети

Рассматривая построение компьютерных сетей, в первую очередь необходимо определить их назначение и область применения.

Основное назначение компьютерной сети — предоставление большому числу пользователей одновременного доступа к ее вычислительным ресурсам.

Исходя из этого, компьютерная сеть может быть определена как система распределенной обработки информации, состоящая из территориально-рассредоточенных компьютеров, взаимодействующих между собой с помощью средств связи.

Компьютеры, входящие в состав сети, выполняют широкий круг функций, основными среди которых являются:

- организация доступа к сети;

- управление передачей информации;

- предоставление вычислительных ресурсов и услуг абонентам сети.

В соответствии с этим по функциональному признаку все множество систем компьютерной сети можно разделить на абонентские, коммутационные и главные (Host) системы (серверы).

Абонентская система представляет собой компьютер, ориентированный на работу в составе компьютерной сети и обеспечивающий пользователям доступ к ее вычислительным ресурсам. Следует отметить, что по сравнению с абонентским пунктом (терминалом) системы телеобработки абонентская система компьютерной сети обладает большими функциональными и вычислительными возможностями. Это позволяет оптимально организовать вычисления в компьютерной сети.

Коммутационные системы являются узлами коммутации сети передачи данных и обеспечивают организацию составных каналов передачи данных между абонентскими системами. В качестве управляющих элементов узлов коммутации используются процессоры телеобработки или специальные коммутационные (сетевые) процессоры.

Серверомпринято называть специальный компьютер, выполняющий основные сервисные функции, такие как управление сетью, сбор, обработку, хранение и предоставление информации абонентам компьютерной сети. В связи с большим числом сервисных функций целесообразно разделение серверов по их функциональному назначению. Например, файл-сервер определяется как компьютер, осуществляющий операции по хранению, обработке и предоставлению файлов данных абонентам компьютерной сети. В свою очередь, компьютер, обеспечивающий абонентским системам эффективный доступ к компьютерной сети, получил название сервер доступа и т.д.

В зависимости от размера географической области, которую охватывают компьютерные сети, они подразделяются на три основных типа: локальные, региональные и глобальные.

Локальные сети обладают достаточно скромными физическими размерами. Они обслуживают пользователей, находящихся в пределах десятков и сотен метров друг от друга, и число этих пользователей не превышает несколько тысяч человек. Такие размеры ЛВС позволяют работать на скоростях взаимодействия 10 Мбит/с и выше. Обмен информацией между устройствами ЛВС происходит с большой интенсивностью. Размер информационных блоков в разных сетях колеблется от 38 бит (сеть Cambridge Ring) до 8 Мбит в сетях с жезловым управлением.

Для ЛВС в качестве среды передачи данных употребляются наиболее дешевые: витые пары, коаксиальный кабель.

Региональные вычислительные сети (РВС) охватывают большее пространство, чем ЛВС, например такой город, как Москва. Они имеют много общего с ЛВС — высокую скорость передачи и низкий уровень ошибок в канале связи, но должны обладать возможностью передавать более широкий информационный спектр. Часто РВС используются для интеграции разрозненных ЛВС. В качестве среды передачи в этом случае чаще всего используется оптоволокно.

Глобальные вычислительные сети (ГВС) охватывают целые области, страны и даже континенты. Например, услуги сети Internet доступны по всему миру. В качестве среды передачи данных часто используются телефонные линии, спутниковые системы и наземные микроволновые средства. Отличительными особенностями ГВС являются небольшая скорость передачи и более высокий уровень ошибок передачи.

Топологии сетей

Топологии ВС достаточно разнообразны и описывают физическое расположение сетевой среды передачи и подсоединяемых устройств (рис. 1). К нимотносятся общая шина, звезда, кольцо. Существуют также гибридные топологии.

Рис. 1 — Топологии сетей:

a — общая шина; б — звезда; в — кольцо

Несмотря на различия в топологии, для всех компьютерных сетей можно выделить следующие характерные признаки:

· объединение многих, обычно территориально удаленных друг от друга, в том числе и разнотипных, компьютеров в единую взаимодействующую систему;

· развитая сеть передачи данных с унифицированными правилами, способами и средствами взаимодействия функциональных составляющих (структурных элементов) сети;

· большое число пользователей, взаимодействующих с сетью посредством абонентских систем.

Компьютерные сети весьма разнообразны по назначению, составу оборудования, программному обеспечению и функциональным возможностям, поэтому целесообразно классифицировать их по ряду признаков.

По функциональному назначению различают вычислительные, информационные и смешанные (информационно-вычисли­тель­ные) сети.

Вычислительные сетипредназначены главным образом для решения задач пользователей с обменом данными между ее абонентами.

Информационные сетиориентированы в основном на предоставление информационного обслуживания по запросам пользователей.

Информационно-вычислительные сетиобъединяют функции вычислительных и информационных сетей. В настоящее время к информационно-вычислительным относится большинство современных компьютерных сетей, поэтому в дальнейшем под компьютерной сетью и будем подразумевать данный тип сетей. Кроме того, как уже отмечалось, различают компьютерные сети общего пользования (универсальные), обслуживающие круг разнообразных пользователей и специализированные сети. К последним можно отнести сети управления производством и учрежденческие сети. В настоящее время утвердилось понятие корпоративных компьютерных сетей, которые представляют собой компьютерные сети отдельных компаний или фирм. Эти сети так же обладают своими характерными особенностями.

По типу используемых компьютеров различают однородные (гомогенные) компьютерные сети, содержащие программно-совместимые компьютеры, и неоднородные (гетерогенные), включающие в свой состав программно-несовместимые компьютеры. Однородными, как правило, являются локальные вычислительные сети. В свою очередь, сложно найти однородную глобальную компьютерную сеть.

В зависимости от управления сетевыми ресурсами компьютерные сети делят на централизованные и децентрализованные. В централизованных компьютерных сетях управление всеми сетевыми ресурсами осуществляет один из ее серверов. Для децентрализованных сетей характерно автономное распределение ресурсов, при котором каждый сервер, используя информацию о состоянии сети, самостоятельно определяет возможность доступа к ее ресурсам.

Исходя из общего назначения компьютерных сетей и решаемых ими задач, можно уточнить основные функции управления и организации компьютерной сети:

· управление взаимодействующими пользовательскими программами;

· управление программами из состава математического обеспечения сети, реализующими различные виды информационных услуг;

· решение вопросов, связанных с адресацией и маршрутизацией передаваемой информации;

· установление необходимых физических соединений между взаимодействующими компьютерами и абонентами;

· контроль и исправление ошибок при передаче данных по физическим каналам связи;

· обеспечение возможности изменения конфигурации сети и состава ее технических и частично программных средств без нарушения функционирования компьютерной сети в целом.

Первые две из перечисленных выше функций определяют сетевые методы доступа, являющиеся дальнейшим развитием телекоммуникационных методов доступа. При этом абоненту нет необходимости использовать информацию о структуре сети, способах передачи информации и т.д. Он должен знать только функциональные возможности сети и придерживаться определенных правил взаимодействия с сетью.

Остальные функции связаны с управлением работой компьютерной сети, они, как правило, скрыты от пользователей и в основном представляют интерес для разработчиков и лиц, обслуживающих компьютерную сеть.