Архитектура компьтерных сетей

                  Почтовый сервер

Позволяет получать и отправлять электронную почту.

                  Простейший DNS сервер

Служит в качестве простейшего DNS сервера для локальной сети. Также в его возможности входит пересылка запросов DNS; содержит DNS-кэш.

В общем Winroutе довольно надежный и функциональный прокси-сервер.

28

Топологии сети

Порядок расположения и подключения компьютеров в сети называют сетевой топологией. Топологию можно сравнить с картой сети, на которой отображены рабочие станции, серверы и прочее сетевое оборудование. Выбранная топология влияет на общие возможности сети, протоколы и сетевое оборудование, которые будут применяться, а также на возможность дальнейшего расширения сети. Физическая топология — это описание того, каким образом будут соединены физические элементы сети. Логическая топология определяет маршруты прохождения пакетов данных внутри сети.

Выделяют пять видов топологии сети:

                  общая шина;

                  звезда;

                  кольцо;

                  ячеистая;

                  смешанная.

1.                  Общая шина

В этом случае все компьютеры подключаются к одному кабелю, который называется шиной данных. При этом пакет будет приниматься всеми компьютерами, которые подключены к данному сегменту сети.

Быстродействие сети во многом определяется числом подключенных к общей шине компьютеров. Чем больше таких компьютеров, тем медленнее работает сеть. Кроме того, подобная топология может стать причиной разнообразных коллизий, которые возникают, когда несколько компьютеров одновременно пытаются передать информацию в сеть. Коллизия - нормальное явление, которое появляется при работе сети. Чтобы проанализировать и устранить коллизию, все компьютеры одновременно изучают возникающие на кабеле сигналы. Если сигналы, которые передаются и реально наблюдаются, не совпадают, то отмечается присутствие коллизии. Те компьютеры, которые заметили коллизию, отправляют в сеть 32-битную последовательность, которая называется jam-последовательностью. Вероятность появления коллизии возрастает с увеличением количества подключенных к шине компьютеров.

Рис. 4 Топология с общей шиной

На рисунке также изображены терминаторы. Такие устройства устанавливаются на концах сети и ограничивают распространение сигнала, замыкая сегмент сети. Если где-то произойдет обрыв кабеля или хотя бы на одном конце сети не будет установлен терминатор, сигнал начнет отражаться от места обрыва и соответствующего конца сети, что приведет к нарушению связи.

Преимущества использования сетей с топологией «общая шина» следующие:

                  значительная экономия кабеля;

                  простота создания и управления.

Основные недостатки:

                  вероятность появления коллизий при увеличении числа компьютеров в сети;

                  обрыв кабеля приведет к отключению множества компьютеров;

                  низкий уровень защиты передаваемой информации. Любой компьютер может получить данные, которые передаются по сети.

2.                  Звезда

При использовании звездообразной топологии каждый кабельный сегмент, идущий от любого компьютера сети, будет подключаться к центральному коммутатору или концентратору. Все пакеты будут транспортироваться от одного компьютера к другому через это устройство. Допускается использование как активных, так и пассивных концентраторов. В случае разрыва соединения между компьютером и концентратором остальная сеть продолжает работать. Если же концентратор выйдет из строя, то сеть работать перестанет. С помощью звездообразной структуры можно подключать друг к другу даже локальные сети.

Рис. 5 Топология Звезда

Использование данной топологии удобно при поиске поврежденных элементов: кабеля, сетевых адаптеров или разъемов. «Звезда» намного удобнее «общей шины» и в случае добавления новых устройств. Следует учесть и то, что сети со скоростью передачи 100 и 1000 Мбит/с построены по топологии «звезда».

Если в самом центре «звезды» расположить концентратор, то логическая топология изменится на «общую шину».

Преимущества - «звезды»:

                  простота создания и управления;

                  высокий уровень надежности сети;

                  высокая защищенность информации, которая передается внутри сети (если в центре звезды расположен коммутатор).

Основной недостаток — поломка концентратора приводит к прекращению работы всей сети.

3.                  Кольцевая топология

В случае использования кольцевой топологии все компьютеры сети подключаются к единому кольцевому кабелю. Пакеты проходят по кольцу в одном направлении через все сетевые платы подключенных к сети компьютеров. Каждый компьютер будет усиливать сигнал, и отправлять его дальше по кольцу. Сеть с такой топологией изображена на следующем рисунке.

В представленной топологии передача пакетов по кольцу организована маркерным методом. Маркер представляет собой определенную последовательность двоичных разрядов, содержащих управляющие данные. Если сетевое устройство имеет маркер, то у него появляется право на отправку информации в сеть. Внутри кольца может передаваться всего один маркер.

Рис. 6 Топология Кольцо

Компьютер, который собирается транспортировать данные, забирает маркер из сети и отправляет запрошенную информацию по кольцу. Каждый следующий компьютер будет передавать данные дальше, пока этот пакет не дойдет до адресата. После получения адресат вернет подтверждение о получении компьютеру-отправителю, а последний создаст новый маркер и вернет его в сеть.

Преимущества данной топологии следующие:

                  эффективнее, чем в случае с общей шиной, обслуживаются большие объемы данных;

                  каждый компьютер является повторителем: он усиливает сигнал перед отправкой следующей машине, что позволяет значительно увеличить размер сети;

                  возможность задать различные приоритеты доступа к сети; при этом компьютер, имеющий больший приоритет, сможет дольше задерживать маркер и передавать больше информации.

Недостатки:

                  обрыв сетевого кабеля приводит к неработоспособности всей сети;

                  произвольный компьютер может получить данные, которые передаются по сети.

4.                  Ячеистая топология

Данная топология подразумевает подключение каждого компьютера через отдельный кабель ко всем остальным компьютерам, находящимся в сети. Применение этого метода позволяет использовать дополнительные пути транспортировки данных. В случае обрыва какого-либо кабеля поток данных пойдет по другому пути, а сеть сможет нормально функционировать далее. Такая топология характерна для глобальных сетей и объединения нескольких удаленных сетей с применением оптоволоконных, выделенных или спутниковых каналов связи. Для локальных сетей данная топология не используется, так как требует присутствия одновременно нескольких сетевых интерфейсов на одной машине и больших объемов кабеля.

Преимущества ячеистой топологии:

                  эффективная работа с большими потоками данных;

                  высокий уровень стабильности сети из-за использования дополнительных каналов связи;

                  высокий уровень безопасности; поток информации идет от компьютера-отправителя к получателю напрямую, что теоретически исключает перехват данных.

Рис. 7 Ячеистая топология

Недостатки:

                  потребность в наличии нескольких сетевых интерфейсов на компьютерах, входящих в сеть;

                  большая стоимость организации сети.

5.                  Смешанная топология

Смешанная топология соединяет в себе две или более топологии, образуя тем самым завершенную сетевую структуру. На данный момент такая сеть является самой распространенной; наиболее часто объединяют звездообразную и шинную топологии.

При использовании топологии «звезда-шина» несколько сетей, имеющих звездообразную топологию, подключены к одной шине.

Рис. 8 Сеть с топологией «звезда-шина»

В данной топологии сбой на одном из компьютеров совершенно не отразится на работе сети в целом. Если же произойдет ошибка центрального компонента (концентратора), к которому подключаются компьютеры «звезды», то все они не смогут больше поддерживать связь.

В топологии «звезда-кольцо» компьютеры подключаются к центральному компоненту, как в звездообразной сети. При этом сами компоненты объединены сетью с кольцевой топологией.

Точно так же, как и в предыдущем случае, сбой одного из компьютеров сети не отразится на ее работе. Учитывая использование методики передачи свободного маркера, все компьютеры сети имеют равные возможности по передаче информации, что приводит к увеличению потока данных внутри сети.

]

28

Рис. 9 Сеть с топологией «звезда-кольцо»

Протоколы работы в сети

Протокол TCP/IP самый распространенный на сегодняшний день вид протокола.

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) по своей сути является стеком протоколов, которые были разработаны специально для обеспечения связи компьютеров в условиях глобальной сети.

С самого начала было заложено несколько важных свойств для служб работы с приложениями:

                   Терминальный доступ к любому хосту

                   Возможность копирования файлов с одного хоста на другой

                   Обмен сообщениями электронной почты между любыми двумя пользователями

С течением времени в наборе протоколов TCP/IP появились и другие возможности, очень важные для приложений:

                   Печать на удаленном принтере (Remote Printing)

                   Работа с сетевой файловой системой (Network File System - NFS)

                   Сетевые новости (Network News)

                   Gopher

                   World Wide Web (WWW)

Кроме того, расширился набор утилит администрирования и обслуживания сети. Среди новых средств можно назвать:

                   Службу каталогов для отображения содержательных сетевых имен хостов на их физические сетевые адреса

                   Протокол динамического конфигурирования хоста (Dynamic Host Configuration Protocol - DHCP)

                   Сетевое управление хостами, маршрутизаторами (router) и другими сетевыми устройствами

IP - адрес – индивидуальный уникальный номер каждого компьютера внутри сети. Данный адрес бывает статическим или динамическим. Динамические IP-адреса назначает DHCP-сервер данной сети, если он корректно функционирует. В небольших сетях более оправдана статическая адресация (IP задаются вручную). Внутри локальной сети обычно используют IP-адреса диапазоном от 192.168.0.1 до 192.168.0.254.

IP- адрес состоит из 4 номеров (каждый из них по своей величине не больше чем 255 в десятичной записи). Они отделены один от другого точками. 192.33.33.22 - это IP-адрес, такой же, как и 155.66.77.1 Крайнее левое число обозначает номер большой сети, числа, которые стоят справа - означают более мелкие участки сетей, и так далее, пока не дойдем до конкретного компьютера.

Первые две цифры IP-адресов компьютеров одной сети должны совпадать, третья цифра обычно 0 или 1 (кроме тех случаев, когда к сети подключено более 255 компьютеров), последняя цифра обозначает номер компьютера в сети. Маска подсети назначается автоматически. Если локальная сеть не имеет выхода в Интернет, то IP-адрес может быть произвольным, а главным условием будет его индивидуальность для каждого компьютера сети.

Примеры IP-адресов:

                   169.254.0.XXX

                   128.128.0.XXX

                   156.254.0.XXX

Если же через сеть осуществляется совместный доступ в Интернет, можно использовать IP-адреса формата: 192.168.0.XXX , и как правило сервер получает адрес 192.168.0.1.

Протокол TCP/IP обеспечивает возможность межплатформенных сетевых взаимодействий (то есть связи в разнородных сетях). Например, сеть под управлением Windows NT/2000 может содержать рабочие станции Unix и Macintosh и даже другие сети более низкого порядка. TCP/IP обладает следующими характеристиками: