Виды и типы локальных сетей. Компьютерные сети: виды, функции, топология Виды локальных сетей и их различие

Все современные локальные сети делятся на два вида: одноранговые и с централизованным управлением.

В одноранговой сети (peer-to-peer network) все компьютеры равноправны -- каждый компьютер может быть и сервером, и клиентом. Пользователь компьютера сам решает, какие ресурсы будут предоставлены в общее пользование и кому. Компьютеры в одноранговых сетях организуются в рабочие группы (workgroups). Одноранговые сети, как правило, небольшие -- от 2 до 10 компьютеров. В такой сети обычно нет лица, ответственного за настройку и поддержку политики безопасности сети -- администратора (network administrator).

Политика безопасности (security policy) -- это совокупность настроек, определяющая права пользователей сети на доступ к обшим ресурсам. В одноранговой сети каждый пользователь ведет свою собственную политику безопасности, определяя, каким образом другие пользователи могут использовать его общие ресурсы. По мере добавления новых компьютеров в рабочую группу она становится трудно управляемой, так как управление политикой безопасности децентрализовано. Например, в сети из семи компьютеров необходимо вести семь отдельных политик безопасности, чтобы поддерживать работу семи пользователей.

В сетях с централизованным управлением политика безопасности общая для всех пользователей сети (рис. 3). В операционной системе Microsoft Windows сетевая структура, состоящая из серверов и пользовательских компьютеров, совместно использующих общую политику безопасности, называется доменом (domain). Помимо политики безопасности домен хранит базу данных пользовательских бюджетов. Пользовательский бюджет (user account) содержит информацию, которая определяет пользователя в сети. Эта информация включает имя и пароль пользователя, требуемые для регистрации пользователя в сети, права (user rights) и полномочия (permissions).

Топология сети обусловливает ее технические характеристики. В частности, выбор той или иной топологии влияет:

• 1) на состав необходимого сетевого оборудования и его характеристики;
• 2)возможность расширения сети и ее надежность; S способ управления сетью.

Существуют три основных топологии сети: «шина», «звезда» и «кольцо».

«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 всей сети.

Данную топологию целесообразно применять только в небольших локальных сетях.

В топологии «звезда» каждая рабочая станция подсоединена непосредственно к центральному компоненту -- концентратору, при этом станции не имеют непосредственной связи друг с другом. Пакеты данных от каждого компьютера направляются к концентратору, а он переправляет пакеты к месту назначения.

Концентраторы являются центральным звеном в топологии «звезда», однако в настоящее время они становятся одним из стандартных компонентов большинства ЛВС, так как часто встречаются комбинированные топологии.

Среди концентраторов выделяют активные и пассивные.

Известен еще один вид топологии -- «кольцо», в которой рабочие станции соединены кабелем в кольцо. В наше время топология «кольцо» применяется довольно редко.

В первоначальном варианте топологии «кольцо» локальных сетей использовалось одноранговое соединение между рабочими станциями. Поскольку соединения такого типа имели форму кольца, они назывались замкнутыми (closed). Преимущество локальных сетей этого типа заключается в предсказуемом времени передачи пакета адресату. Чем больше устройств в подключено к кольцу, тем дольше интервал задержки. Недостаток топологии «кольцо» в том, что при выходе из строя одной рабочей станции прекращает функционировать вся сеть.

Сложные топологии являются расширениями и (или) комбинациями основных физических топологий. Сами по себе основные топологии целесообразно использовать только в не больших локальных сетях. Возможность расширения сетей основных топологий чрезвычайно ограничена. Гораздо выгоднее создать сложную топологию, объединив для этого в одну локальную сеть сегменты различных топологий

Разновидность сложных топологий представляют иерархические топологии, предполагающие использование более чем одного уровня концентраторов. Каждый уровень выполняет отдельную сетевую функцию. На нижний ярус концентраторов возлагается задача обработки запросов ьа соединение между рабочими станциями и серверами. Ярусы более высоких уровней агрегируют низшие ярусы. Иерархическое упорядочение оптимальным образом подходит для локальных сетей среднего и большого размеров при условии, что предполагаются их расширение и повышение интенсивности трафика.

Компьютерная сеть состоит из трех основных компонентов, работающих согласованно:

• 1) оборудования (концентраторов, коммутаторов, мостов, сетевых адаптеров);
• 2) коммуникационных каналов (кабелей, разъемов);
• 3) сетевой операционной системы.

Аппаратное обеспечение локальных сетей. В качестве физического интерфейса, или соединения, между компьютером и сетевым кабелем выступают платы сетевого адаптера. Платы вставляются в слоты расширения всех сетевых компьютеров и серверов. Чтобы обеспечить физическое соединение между компьютером и сетью, к соответствующему разъему, или порту, платы (после ее установки) подключается сетевой кабель.

Для измерения быстродействия сети в технике введена специальная величина -- мегабит в секунду (Мбит/с). Так как один байт информации состоит из восьми бит, то для того, чтобы определить, сколько символов (байт) в секунду теоретически способна пропустить ЛВС, необходимо величину быстродействия сети разделить на восемь. На практике максимальное быстродействие сети никогда не реализуется. Фактически ЛВС не может работать быстрее, чем самый медленный ее компонент. Если осуществляется передача 1,44 Мбайт данных от дискового накопителя рабочей станции к файловому серверу, затраченное время будет включать не только время на передачу данных, но и время чтения этих данных с диска рабочей станции, время на оперирование данными. Адаптер с большим быстродействием будет быстрее передавать данные по кабелю, а следовательно, и раньше получать ответ.

Когда вы пользуетесь рабочей станцией, она почти во всех отношениях ведет себя как автономный ПК. Однако есть и некоторые отличия. На экране во время загрузки операционной системы появляются дополнительные сообщения, которые информируют вас о том, что сетевая операционная система загружается в рабочую станцию. Вы должны сообщить сетевому программному обеспечению ваше имя пользователя (или идентификационный номер) и пароль перед началом работы Это называется процедурой входа в систему.

После подключения к ЛВС вы видите дополнительные дисковые накопители, ставшие вам доступными. Когда вы распечатываете служебные записки или сообщения, они печатаются на принтере, который может находиться далеко от вашего рабочего места.

В противоположность рабочей станции файловый сервер -- это компьютер, который обслуживает все рабочие станции. Он осуществляет совместное использование файлов, размещаемых на его дисках. Файловые серверы это обычно быстродействующие специализированные компьютеры, часто оснащенные только монохромным монитором и недорогой клавиатурой, потому что они, как правило, интерактивно не используются пользователями ЛВС. Однако файловый сервер почти всегда содержит не менее одного быстродействующего накопителя большой емкости.

Серверы должны быть высококачественными и высоконадежными машинами, потому что при обслуживании всей компьютерной сети они многократно выполняют работу обычной рабочей станции. Их накопители также должны быть высоконадежными и иметь большой срок службы.

Чаще всего файловый сервер выполняет только эти функции. Но иногда в малых ЛВС файл-сервер используется еще и в качестве рабочей станции.

Однако если пользователь такой рабочей станции выключит ее, то вся сеть также будет выключена, к тому же, обслуживание всей компьютерной сети -- большая работа, которая почти не оставляет ресурсов для работы в качестве рабочей станцииНа практике, однако, большинство рабочих станций в течение большей части времени пассивны, по крайней мере с точки зрения доступа к файлам на накопителе. Поэтому пока другие рабочие станции не используют сервер, ваша может задействовать 100% его ресурсов.

Локальная сеть может объединять до нескольких сотен компьютеров, стационарно соединенных кабелями. Соединение компьютеров кабелями организуется различным способом, образуя различную топологию сети (звездную, шинную, кольцевую и т. д.). Кабели подсоединяются к ПК через специальное устройство, называемое сетевой картой, или сетевым адаптером. Это устройство вставляется в слот расширения на материнской плате компьютера. Имеются материнские платы со встроенным сетевым адаптером. Сетевые адаптеры (АrсNet, Ethernet, TokenRing) различаются производительностью (скоростью передачи данных) и соответственно стоимостью, например, для сети с числом ПК до 50 обычно применяются недорогие адаптеры класса Ethernet.

Для построения сети используются и другие сетевые устройства (хабы, концентраторы, повторители и др.) различной сложности и стоимости. Применяемые технические средства и топология сети в совокупности определяют надежность функционирования и скорость передачи информации в такой сети: от 100 Мбит/с до 1 Гбит/с.

По количеству подключенных к сети компьютеров сети можно разделить на малые, объединяющие до 10–15 машин, средние –до 50 машин и большие –свыше 50 машин.

По территориальной расположенности ЛВС делятся на компактно размещенные (все компьютеры расположены в одном помещении) и распределенные (компьютеры сети размещены в разных помещениях).

По топологии ЛВС делятся на шинные, кольцевые, радиальные, полносвязные, иерархические и смешанные.

По типам используемых компьютеров среди них можно выделить однородные и неоднородные. В однородных ЛВС используются одинаковые типы компьютеров, имеющие одинаковые операционные системы и однотипный состав абонентских средств. В однородных сетях значительно проще выполнять многие распределенные информационные процедуры (в качестве классического примера можно назвать организацию и использование распределенных баз данных).

По организации управления ЛВС делятся на:

· ЛВС с централизованным управлением;

· ЛВС с децентрализованным управлением.

На этих классах ЛВС остановимся немного подробнее.

В ЛВС наиболее важными (видимыми) для пользователя являются два структурно-функциональных звена: рабочие станции и серверы. Не все ЛВС имеют в своем составе выделенные серверы, в некоторых случаях функции сервера оказываются как бы распределенными между рабочими станциями сети.
С этой точки зрения и можно говорить о двух типах ЛВС в зависимости от присутствия централизованного управления.

Существуют два принципиально разных способа соподчинения компьютеров в локальной сети и соответственно технологии работы в ней:

одноранговая сеть (рис. 11.1) – это сеть равноправных компьютеров –рабочих станций, каждый из которых имеет уникальное имя – имя компьютера и пароль для входа в компьютер в момент загрузки операционной системы. Имя и пароль входа назначаются владельцем ПК средствами ОС и BIOS. В такой сети могут быть организованы «подсети» – так называемые группы, каждая из которых имеет имя, например «Бухгалтерия».

Рис. 11.1. Схема соподчинения ПК в одноранговой сети.

Принадлежность рабочей станции к какой-либо группе может быть задана или изменена пользователем. Равноправность ПК означает, что владельцу каждого компьютера в сети предоставлена программная возможность самому преобразовывать свой локальный ресурс (диски, папки, принтер) в разделяемый, предоставив доступ к нему другим пользователям группы, а также устанавливать права и пароль доступа к ресурсу. Он же отвечает за сохранность или работоспособность этого ресурса. Программные средства позволяют владельцу ПК отменить доступ к ресурсу, т. е. вернуть ему статус локального.

Доступ к «чужим ресурсам» в такой сети организован на уровне ресурсов. Это означает, что доступ к сетевым ресурсам рабочей станции получает любой компьютер, входящий в ту же группу, что и «владелец ресурса». Доступ к сетевым ресурсам компьютеров другой группы невозможен. Понятие пользователь в такой сети отсутствует, а точнее совпадает с понятием компьютер группы.
Водноранговой сети каждая рабочая станция может одновременно как предоставлять свои ресурсы другим компьютерам группы (быть сервером), так и использовать ресурсы других ПК (быть клиентом). Сети этого вида часто организуются в небольших офисах для объединения в сеть небольшого числа компьютеров (10–15 ПК). Создание и эксплуатация такой сети не требуют высокого профессионализма и наличия специального лица – системного администратора, ответственного за функционирование сети;

иерархические сети (рис. 11.2) – это сети, в которых имеется мощный компьютер – выделенный сервер, ресурсы которого предоставляются другим соединенным с ним компьютерам – рабочим станциям. Ресурсы рабочих станций серверу, как правило, недоступны. Иерархические сети организуются при большом количестве рабочих станций. В сравнении с одноранговыми сетями они обеспечивают более высокое быстродействие и надежность работы сети, повышают конфиденциальность и надежность хранения информации и др.

Рис. 11.2. Иерархическая сеть

Однако создание иерархической сети требует высокого профессионализма, а работу всей сети организует системный администратор. В отличие от одноранговой сети предоставление ресурсов сервера в иерархической сети производится на уровне пользователей. Это означает, что для полноценной работы в сети каждый пользователь должен быть персонально зарегистрирован администратором сети, после чего ему назначаются уникальное в сети имя и пароль, под которыми он «будет известен серверу». При регистрации пользователю на сервере выделяются также определенные ресурсы и права доступа к ним. В дальнейшем при подключении к серверу пользователь указывает в специальном диалоговом окне это имя и пароль, и только после этого пользователю открывается доступ к назначенным ему сетевым ресурсам.

Компьютерные технологии сильно облегчают жизнь человечеству, а так как речь идет про локальные сети, то конкретное применение компьютерной сети разнообразно, но в основе всего лежит упрощение привычных задач. Локальные сети облегчают множество задач в плане передачи данных внутри компании или же в частной домашней сети. Об этом мы сегодня и поговорим.

Преимущества локальных сетей

Вот вы захотели перекинуть фильм на карту памяти планшета или смартфона, а вставать лень, но если у вас создана домашняя локальная сеть, то вы запросто можете воспользоваться видеоплеером, который поддерживает потоковую передачу с помощью локальной сети, как пример, VLC Media Player.

VLC Media Player нужно просто запустить, выбрать режим "Поток" и спокойно смотреть фильм, не вставая с дивана, на другом устройстве, либо же через общий доступ к папке, тогда нужно будет выбрать локальную сеть в программе и файл, который следует открыть.

Или вы - владелец бизнеса, и нужно, чтобы все сотрудники работали с высокой производительностью. Можно постоянно давать им нагоняй, но толку от высококлассных специалистов будет больше, если предоставить им современные технологии. Допустим, у вас частное предприятие по работе с документами, каждый раз мотаться туда-сюда надоест любому сотруднику, да и производительность падает. На помощь придет локальная сеть, с ее помощью можно избавиться от "пожирателя времени" в форме вечной беготни между столами в поисках нужной информации.

Это небольшое число примеров применения локальных сетей.

Давайте разберем следующие понятия: локальная сеть, типы локальных сетей, их преимущества и недостатки.

Локальная сеть

Компьютерная сеть, она же вычислительная или локальная сеть - система для обмена данными между электронными устройствами, обеспеченная средами передачи. Последними могут служить оптоволокно, радиоволны и т. д. Обеспечивает передачу данных до 10-15 километров между абонентами. Особенно полезно при нахождении внутри одного большого здания или в нескольких рядом расположенных зданиях.

Основные преимущества

• Разделение ресурсов - рациональное использование устройств внутри сети.
• Распределение данных - доступ к файлам с других устройств. Организация работы и общий доступ к рабочему документу и иным файлам.
• Разделение приложений, установленных на компьютерах, - использование программ, установленных на соседних компьютерах.

Типы локальных сетей

Существует две модели локальных вычислительных сетей:

• Одноранговая сеть.
• Сеть типа клиент-сервер.

Начнем с пояснения первого термина.

В одноранговой вся информация распределена между устройствами. Любой пользователь может изменить права доступа к файлам. Рабочими станциями служат сами компьютеры.

Предоставляется полный доступ любому пользователю сети к любым ресурсам и файлам устройств.

Преимущества:

• Этот тип легок в реализации и доступен при небольшом бюджете.
• Подключение до 20 устройств (возможно больше).

Недостатки:

• Много устройств - малая производительность (наблюдается при старом аппаратном и программном обеспечении).
• Отсутствие единой информационной базы.
• Низкая безопасность.
• Зависимость информации от состояния компьютера, т. е. если устройство выключено, то и информация будет недоступна.

Сети типа клиент-сервер имеют только один главный компьютер - сервер. Он хранит информацию и обрабатывает ее.

Типы серверов:

• Универсальный сервер - для несложных задач, обработка данных в локальной сети.
• Сервер базы данных - обработка запросов, направляемых базе данных.
• Proxy сервер - подключающий локальную сеть к сети Internet (VPN).
• Файловый сервер - распределение ресурсов и доступ к файлам.
• Сервер приложений - выполнение прикладных процессов.
• Почтовый сервер - ответы на запросы, присланные по электронной почте.

Преимущества:

• хорошая производительность;
• единая база информации;
• продвинутая система безопасности.

Недостатки:

• стоимость;
• нужен квалифицированный персонал для обслуживания.

Создание локальной сети

Вся система держится на передаче данных, чтобы их можно было отправить, нужны следующие приспособления:

Сетевой адаптер - плата для передачи и приема информации из сети. Компьютеры можно подключить с помощью кабелей различных типов (оптоволоконный, витая пара, коаксиальный).

Кабель - это основа канала связи - физическая среда передачи данных. Нужно особенно обратить внимание на пропускную способность (бит/сек, килобит/сек, мегабит/сек и т. д.). Как пример, кабель RJ45.

Используются также:

Программные средства. Помимо аппаратного оборудования, нужно специальное программное обеспечение и настройка компьютера или иного устройства для работы внутри сети:

1. Система с поддержкой локальной сети.
2. Настройка отдельных папок и данных для доступа извне.

Все современные, да и довольно старые системы, например, Windows XP, поддерживают создание и доступ к файлам в локальной сети. Так что основной поиск программ для доступа к сети сводится к отдельным устройствам, таким как смартфоны, планшеты (не на Windows), устройства на основе ядра Linux и т. д.

Топологии локальных сетей

Выделяют такие разновидности:

• "Общая шина" (bus).
• "Кольцо" (ring).
• "Звезда" (star).
• Физическая "звезда" и логическое "кольцо" (Token Ring).

Топология "общая шина".

Использует единый канал для передачи данных по кабелю (коаксиальный), на концах установлены оконечные сопротивления (терминаторы). Подключение через Т-разъем. Информация идет во все узлы, но принимается только конкретным.

Преимущества:

• Отказ узла не повлияет на работу всей сети.
• Легкая настройка.
• Устойчивость при неисправности отдельных узлов.

Недостатки:

• Разрыв кабеля влияет на работу всей сети.
• Ограничение по протяженности кабеля и количеству рабочих станций.
• Сложное нахождение дефекта в соединении.

Топология типа "кольцо".

Все узлы соединены в неразрывное кольцо, которая обеспечивает передачу информации. Передача идет через каждое устройство в сети, от одной точки к другой. Данные движутся в одном направлении.

Преимуществом является легкость создания и настройки. Среди недостатков можно назвать то, что при повреждении промежутка связи или отказе компьютера происходит сбой в работе всей сети.

Топология локальных сетей "звезда".

Каждый пк или сервер отдельно подключен кабелем к концентратору или хабу. Последний обеспечивает параллельное соединение.

Преимущества:

• Простое подключение новых устройств.
• Централизованное управление.
• Устойчивость к неисправностям отдельных устройств в сети.

Недостатки:

• Отказ повторителя (хаба) отрицательно влияет на работу всей сети.
• Нужно много кабеля.

Топология Token Ring.

Основана на кольцевой топологии. Лучшая топология, так как предлагает, что доступ распределен равномерно по всем рабочим станциям и обеспечивает высокую надежность за счет устойчивости к разрывам отдельных станций. Однако очень дорогой вариант.

Классификация локальных сетей делится на просто локальные и локальные расширенные сети.

Сферы применения локальный сетей

Известны следующие случаи применения технологии:

• Создание личных локальных сетей.
• Игровые клубы и игра по локальной сети с друзьями.
• Автоматизация управленческой деятельности, организация "электронных офисов".
• Автоматизация производства.
• Автоматизация обучения.

Угрозы

Многие типы могут подвергнуться взлому.

Так как все компьютеры соединены в одну сеть с общим доступом к файлам друг друга, то есть вероятность, что все это позволит любому хакеру внедрить вирус, троян в сеть, который распространится по всем компьютерам и устройствам в сети (почти всем), где есть проблемы с безопасностью.

Те же специалисты по техническому обслуживанию могут нести угрозу для компании, ведь ему ничего особо не мешает повлиять на сеть, особенно, если система типа сервер-клиент, для варианта одноранговой локальной сети это не так опасно.

А сделать можно много:

• Украсть все данные, особенно, если они ничем не защищены и находятся в доступе локальной сети.
• Внедрить шпиона, чтобы он исследовал действия пользователей.
• Там, где рабочие компьютеры, там и домашние. Легким движением руки весь вредоносный код перекочует на домашний компьютер, если на нем не установлен антивирус.
• Можно остановить саму деятельность сети, вызвав перезагрузку.
• И много чего еще.

Поэтому нужно беспокоиться о безопасности всей сети.

Защита локальной сети

Необходимо обязательно использовать антивирусные решения от различных компаний, мониторить активность в сети, провести шифрование, применять создание DMZ - когда фрагмент сети не является полностью доверенным, IDS - систему обнаружения вторжений, NAT - технологию трансляции одного или нескольких адресов в другие адреса, межсетевой экран или Firewall, смену файловой системы на NTFS (для профессионалов), установку последних обновлений системы, не предоставлять полный доступ сотрудникам на их компьютерах, то есть разграничить их права и права администратора. Одноранговая локальная сеть обычно никому не нужна, так как они используются в школах и институтах, а особо добывать там нечего.

1.1 Общие понятия компьютерных сет ей Компьютерной сетью называют совокупность узлов (компьютеров, терминалов, периферийных устройств), имеющих возможность информационного взаимодействия друг с другом с помощью специального коммуникационного оборудования и программного обеспечения.Размеры сетей варьируются в широких пределах – от пары соединенных между собой компьютеров, стоящих на соседних столах, до миллионов компьютеров, разбросанных по всему миру (часть из них может находиться на космических объектах).По широте охвата принято деление сетей на несколько категорий: локальные вычислительные сети – ЛВС или LAN (Local-Area Network), позволяют объединять компьютеры, расположенные в ограниченном пространстве.Для локальных сетей, как правило, прокладывается специализированная кабельная система, и положение возможных точек подключения абонентов ограничено этой кабельной системой. Иногда в локальных сетях используют беспроводную связь (Wireless), но при этом возможности перемещения абонентов сильно ограничены. Локальные сети можно объединять в крупномасштабные образования:CAN (Campus-AreaNetwork) – кампусная сеть, объединяющая локальные сети близко расположенных зданий;MAN (Metropolitan-Area Network) – сетьгородскогомасштаба;WAN (Wide-Area Network) – широкомасштабнаясеть;GAN (Global-Area Network) – глобальнаясеть.Сетью сетей в наше время называют глобальную сеть – Интернет.Для более крупных сетей устанавливаются специальные проводные и беспроводные линии связи или используется инфраструктура существующих публичных средств связи. В последнем случае абоненты компьютерной сети могут подключаться к сети в относительно произвольных точках, охваченных сетью телефонии или кабельного телевидения.В сетях применяются различные сетевые технологии. Каждой технологии соответствуют свои типы оборудования.Оборудование сетей подразделяется на активное – интерфейсные карты компьютеров, повторители, концентраторы и т.п. и пассивное – кабели, соединительные разъемы, коммутационные панели и т.п. Кроме того имеется вспомогательное оборудование – устройства бесперебойного питания, кондиционирования воздуха и аксессуары – монтажные стойки, шкафы, кабелепроводы различного вида. С точки зрения физики, активное оборудование – это устройства, которым необходима подача энергии для генерации сигналов, пассивное оборудование подачи энергии не требует.Оборудование компьютерных сетей подразделяется на конечные системы (устройства), являющиеся источниками и / или потребителями информации, и промежуточные системы, обеспечивающие прохождение информации по сети.К конечным системам относят компьютеры, терминалы, сетевые принтеры, факс-машины, кассовые аппараты, считыватели штрих-кодов, средства голосовой и видеосвязи и любые другие периферийные устройства.К промежуточным системам относят концентраторы (повторители, мосты, коммутаторы), маршрутизаторы, модемы и прочие телекоммуникационные устройства, а также соединяющая их кабельная или беспроводная инфраструктура.Действием, «полезным» для пользователя, является обмен информацией между конечными устройствами.Для активного коммуникационного оборудования применимо понятие производительность, причем в двух различных аспектах. Кроме «валового» количества неструктурированной информации, пропускаемого оборудованием за единицу времени (бит/с), интересуются и скоростью обработки пакетов, кадров или ячеек. Естественно, при этом оговаривается и размер структур (пакетов, кадров, ячеек), для которого измеряется скорость обработки. В идеале производительность коммуникационного оборудования должна быть столь высокой, чтобы обеспечивать обработку информации, приходящейся на все интерфейсы (порты) на их полной скорости (wire speed).Для организации обмена информацией должен быть разработан комплекс программных и аппаратных средств, распределенных по разным устройствам сети. Поначалу разработчики и поставщики сетевых средств пытались идти каждый по своему пути, решая весь комплекс задач с помощью собственного набора протоколов, программ и аппаратуры. Однако решения различных поставщиков оказывались несовместимыми друг с другом, что оказывало массу неудобств для пользователей, которых по разным причинам не удовлетворял набор возможностей, предоставляемых только одним из поставщиков. По мере развития техники и расширения ассортимента предоставляемых сервисов назрела необходимость декомпозиции сетевых задач – разбивки их на несколько взаимосвязанных подзадач с определением правил взаимодействия между ними.Разбивка задачи и стандартизация протоколов позволяет принимать участие в ее решении большому количеству сторон-разработчиков программных и аппаратных средств, изготовителей вспомогательного и коммуникационного оборудования, доносящих все эти плоды прогресса до конечного потребителя.

1.2 Топология компьютерных сетей

Под топологией (компоновкой, конфигурацией, структурой) компьютерной сети обычно понимается физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи. Важно отметить, что понятие топологии относится, прежде всего, к локальным сетям, в которых структуру связей можно легко проследить. В глобальных сетях структура связей обычно скрыта от пользователей и не слишком важна, так как каждый сеанс связи может производиться по собственному пути.

Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, допустимые и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы, возможности расширения сети. Существует три базовые топологии сети:

Шина (bus) – все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи. Информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам (Рисунок 1).

Рисунок 1. Сетевая топология шина

Примерами использования топологии общая шина является сеть 10Base-5 (соединение ПК толстым коаксиальным кабелем) и 10Base-2 (соединение ПК тонким коаксиальным кабелем

Звезда (star) – бывает двух основных видов:

1) Активная звезда – к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует отдельную линию связи. Информация от периферийного компьютера передается только центральному компьютеру, от центрального – одному или нескольким периферийным.

Пассивная звезда.

В настоящее время она распространена гораздо более широко, чем активная звезда. Достаточно сказать, что она используется в наиболее популярной сегодня сети Ethernet (о которой будет сказано далее). В центре сети с данной топологией помещается не компьютер, а специальное устройство – коммутатор или, как его еще называют, свитч (switch), который восстанавливает приходящие сигналы и пересылает их непосредственно получателю.

Пассивная звезда

Примером звездообразной топологии является топология Ethernet с кабелем типа Витая пара 10BASE-T, центром Звезды обычно является Hub.

Звездообразная топология обеспечивает защиту от разрыва кабеля. Если кабель рабочей станции будет поврежден, это не приведет к выходу из строя всего сегмента сети. Она позволяет также легко диагностировать проблемы подключения, так как каждая рабочая станция имеет свой собственный кабельный сегмент, подключенный к концентратору. Для диагностики достаточно найти разрыв кабеля, который ведет к неработающей станции. Остальная часть сети продолжает нормально работать.

Однако звездообразная топология имеет и недостатки. Во-первых, она требует много кабеля. Во-вторых, концентраторы довольно дороги. В-третьих, кабельные концентраторы при большом количестве кабеля трудно обслуживать. Однако в большинстве случаев в такой топологии используется недорогой кабель типа витая пара. В некоторых случаях можно даже использовать существующие телефонные кабели. Кроме того, для диагностики и тестирования выгодно собирать все кабельные концы в одном месте. По сравнению с концентраторами ArcNet концентраторы Ethernet и MAU Token Ring достаточно дороги. Новые подобные концентраторы включают в себя средства тестирования и диагностики, что делает их еще более дорогими.

Кольцо (ring) – компьютеры последовательно объединены в кольцо.